Năng suất thiết bị, phân xưởng hay nhà máy,... là số lượng sản phẩm tạo ra (hay nguyên liệu chế biến) trên một đơn vị thời gian.
4 CHỈÅNG I NHỈỴNG ÂËNH LÛT CÅ BN CA CÄNG NGHÃÛ HOẠ HC I. Mäüt säú khại niãûm v âënh nghéa: 1. Nàng sút: Nàng sút thiãút bë, phán xỉåíng hay nh mạy, . l säú lỉåüng sn pháøm tảo ra (hay ngun liãûu chãú biãún) trãn mäüt âån vë thåìi gian. Nãúu G l trng lỉåüng, Vs l thãø têch (sn pháøm hay ngun liãûu), τ l thåìi gian thç nàng sút P bàòng : τGP = hay τVsP = P cọ thãø tênh bàòng T/s, kg/h, m3/s, . 2. Cäng sút: Q l nàng sút täúi âa cọ thãø âảt âỉåüc cỉåìng âäü lm viãûc I ca thiãút bë l nàng sút ca thiãút bë tênh cho âån vë ca mäüt âải lỉåüng âàûc trỉng (thãø têch, diãûn têch, kêch thỉåïc, .). Vê dủ nãúu V l thãø têch ca thiãút bë thç cọ thãø biãøu diãùn cỉåìng âäü bàòng: VGVPI×==τ I cọ thãø tênh bàòng T/h.m3, m3/h.m2 (theo diãûn têch ca thiãút bë). 3. Tiãu phê: Ngun liãûu, nỉåüc, nàng lỉåüng, . l lỉåüng ngun liãûu, nỉåïc, nàng lỉåüng, . tiãu hao âãø tảo ra âån vë sn pháøm. Vê dủ Tngun liãûu/Tsn pháøm; m3 nỉåïc/T; kwh/m3 4. Âäü chuøn hoạ: Âäü chuøn hoạ ngun liãûu A (tạc cháút) l t lãû giỉỵa lỉåüng tạc cháút A â chuøn hoạ v lỉåüng ban âáưu. ÅÍ thåìi âiãøm τ, V l thãø têch ca hãû thäúng tạc dủng, GA l trng lỉåüng cháút A, CA l näưng âäü ca cháút A v XA l âäü chuøn hoạ ca cháút A. - ÅÍ thåìi âiãøm ban âáưu τo = 0, cạc âải lỉåüng trãn cọ trë säú tỉång ỉïng Vo, GAo, CAo v XAo. - ÅÍ thåìi âiãøm τ1 cháút A â chuøn hoạ hon ton thç cạc trë säú tỉång ỉïng l V1, GA1, CA1 v XA1= 1. Nãúu cọ nhiãưu tạc cháút A, B, C, . thç mäùi cháút cọ âäü chuøn hoạ ca mçnh XA, XB, XC, . Theo âënh nghéa åí thåìi âiãøm τ, âäü chuøn hoạ l: AoAAoAGGGX−= hay ooGGGX−= (1) Nãúu tênh theo pháưn tràm thç ooGGGX−×=100% Tỉì (1) ta cọ: )1( XGGo−= (2) 5 Chia 2 vãú cho Vo ta cọ: )1( XVGVGooo−= Vç oooCVG= ⇒ )1( XCVGoo−= - Nãúu hãû thäúng l cháút lng hay dung dëch (thãø têch V thay âäøi khäng âạng kãø), hay l khê m täøng thãø têch khäng thay âäøi trong quạ trçnh chuøn hoạ thç: CVGVGo== v )1( XCCo−= (3) - Nãúu trong chuøn hoạ thãø têch thay âäøi v V = γVo thç: )1( XVGVGVGooo−==γγ hay )1( XCCo−=γ (4) Nhỉng γ biãún âäøi theo thåìi gian τ nãn dng khäng tiãûn. Ngỉåìi ta dng khại niãûm âäü thay âäøi tỉång âäúi β ca thãø têch hãû khi chuøn hoạ â hon ton (X=1): 111−=−=oooVVVVVβ ⇒ )1(1β+=oVV Vê dủ trong quạ trçnh: 2H2 + O2 = 2H2O Ta cọ: 31132−=−=β 5. Hiãûu sút sn pháøm: Hiãûu suạt sn pháøm thu âỉåüc φs l t lãû giỉỵa lỉåüng sn pháøm thỉûc tãú thu âỉåüc Gs v lỉåüng täúi âa thu âỉåüc Gmax (nãúu chuøn hoạ hon ton): (%)maxGGss=φ cng cọ thãø biãùu diãùn φs qua lỉåüng tạc cháút (ngun liãûu) AoAAosGGG−=φ Nhỉ váûy φs= XA: hiãûu sút sn pháøm bàòng âäü chuøn hoạ ca ngun liãûu. Nãúu pháøn ỉïng thûn nghëch thç φs khäng thãø no âảt âãún φmax âỉåücm cao nháút l lục âảt cán bàòng φ*s v lục âọ: *max*maxAsssXGG==φ φs l hiãûu sút cán bàòng hay hiãûu sút l thuút. Âäi khi sỉí dủng khại niãûm hiãûu sút so våïi l thuút: *sssGG=ϕ 6 *max*maxmaxAAsssssssXXGGGG==×=φφϕ 6. Täúc âäü quạ trçnh: Täúc âäü ca quạ trçnh biãøu diãùn qua lỉåüng sn pháøm chênh S thu âỉåüc hay lỉåüng ngun liãûu chênh A tiãu hao trong mäüt âån vë thåìi gian. τddGus= hay τddGuA−= Cng cọ thãø biãùu diãùn qua cạc âải lỉåüng áúy nhỉng trong âån vë thãø têch τddGVus1= hay τddGVuA1−= Nãúu thãø têch ca hãû thäúng khäng âäøi cọ thãø biãùu diãùn qua näưng âäü vç CVG= τddCus= hay τddCuA−= 7. Chi phê cå bn cho âån vë cäng sút: Nãúu K l chi phê cå bn cho c thiãút bë (hay phán xỉåíng), vê dủ tênh bàòng âäưng v Q l cäng sút ca thiãút bë tênh bàòng T/nàm thç chi phê cå bn cho âån vë cäng sút l: QKR = * Nãúu cäng sút thay âäøi, thỉûc tãú cho tháúy: R = aQ-0.4 a: l hãû säú phủ thüc vo tênh cháút ca sn xút Nãúu so sạnh 2 hãû thäúng våïi cäng sút Q1 v Q2 våïi Q2 = 2Q1 thç: 76.0)2(4.0114.014.0212===−−−QQaQaQRR⇒ R2 = 0.76R1 Nghéa l cäng sút tàng lãn 2 láưn thç chi phọi cå bn cho mäüt âån vë cäng sút chè cn 76% hay gim âi 24%. * Nãúu S l giạ thnh sn pháøm tênh theo âån vë (vê dủ âäưng/T) thç: S = mQn m, n: l hãû säú, v n = -0.2 ÷ -0.3 So sạnh 2 cäng sút Q1 v Q2 våïi Q2 = 2Q1 v láúy n = -0.2 ta cọ: 87.0)2(2.0112.012.0212===−−−QQmQmQSS Nghéa l nãúu cäng sút tàng lãn 2 láưn thç giạ thnh sn pháøm gim âi 13%. II. Cán bàòng trong cạc quạ trçnh cäng nghã: 1. Ngun l Le Chatelier: Âa säú cạc phn ỉïng thỉûc hiãûn trong CNHH l cạc phn ỉïng thn nghëch. Cạc phn ỉïng ny âãưu dáùn âãún trảng thại cán bàòng. 7 Trong cạc âiãưu kiãûn cọ nh hỉåíng âãún trảng thại cán bàòng thç sỉû thay âäøi nhiãût âäü, ạp sút, näưng âäü cạc cháút tham gia phn ỉïng cọ vai tr quan trng hån c. Cạc úu täú ny tạc âäüng âãún trảng thại cán bàòng theo ngun l Le Chatelier: Mäüt hãû åí trảng thại cán bàòng bãưn, nãúu chủi mäüt tạc âäüng tỉì bãn ngoi lm thay âäøi mäüt trong cạc úu täú quút âënh âãún vë trê cán bàòng thç trong hãû s xy ra mäüt quạ trçnh theo chiãưu lm gim nh hỉåíng ca tạc âäüng âọ. Tỉì âọ suy ra: * Khi tàng nhiãût âäü ca häùn håüp cạc cháút phn ỉïng thç cán bàòng s chuøn dëch theo chiãưu phn ỉïng thu nhiãût, tỉïc hả nhiãût âäü ca häùn håüp cạc cháút phn ỉïng. * Khi tàng ạp sút cán bàòng chuøn dëch theo chiãưu gim thãø têch ca häùn håüp. * Khi tàng näưng âäü ca mäüt trong cạc cháút phn ỉïng thç cán bàòng chuøn dëch theo chiãưu gim näưng âäü ca nọ. 2. Hàòng säú cán bàòng ca pháøn ỉïng hoạ hc: a/ Hàòng säú cán bàòng: */ Phn ỉïng thûn nghëch: aA + bB ⇔ rR + sS + Q Täúc âäü phn ỉïng thûn: u1 = k1CAaCBb Täúc âäü phn ỉïng nghëch: u2 = k2CRrCSs k1, k2: hàòng säú täúc âäü phủ thüc vo nhiãût âäü. Nãúu u1 = u2 ta cọ: cbBaAsSrRKCCCCkk==****21 (1) (dáúu * cọ nghéa l trë säú åí trảng thại cán bàòng) Kc:hàòng säú cán bàòng */ Nãúu tênh thnh pháưn theo pháưn mol N NA + NB + NR + NS = 1 thç: bBaAsSrRNNNNNK****= (2) */ Nãúu l khê thç cọ thãø láúy ạp sút pháưn PI PA + PB + PR + PS = P (ạp sút chung) thç: bBaAsSrRPPPPPK****= (3) */ So sạnh cạc trë säú ca K Kp = Kc(RT)∆n (4) Kp = KNP∆n (5) Våïi ∆n = (r + s) - (a + b) b/ nghéa ca trë säú hàòng säú cán bàòng: */ Ta tháúy K tàng thç tỉí säú tàng so våïi máùu säú, nghéa l näưng âäü sn pháøm tàng lãn. K âạnh giạ âäü sáu ca phn ỉïng hoạ hc, âäü chuøn hoạ ca tạc cháút. */ k1, k2 phủ thüc nhiãût âäü nãn K cng phủ thüc vo nhiãût âäü. 8 */ Mäúi liãn hãû giỉỵa K v âäü chuøn hoạ cán bàòng X* = α Vê dủ: aA + bB ⇔ rR + sS Âỉa vãư 1mol A A + b/aB ⇔ r/aR + s/aS Näưng âäü cạc cháút âáưu CA , CB , CR , CS , nãúu âäü chuøn hoạ l α thç â cọ CAα mol A tạc dủng CAαb/a molo B âãø tảo thnh CAαr/a mol R v CAαs/a mol S, v lục âọ näưng âäü cạc cháút l CA(1-α); CB - CAαb/a; CR + CAαr/a; CS + CAαr/a, nhỉ váûy: bABaAsASrARcCabCCCasCCarCK)())1(()()(αααα+−−++= (6) Tỉång tỉû ta tênh âỉåüc KN, KP phủ thüc vo α. */ K cọ thãø tçm trỉûc tiãúp åí säø tay hoạ l; cng cọ thãø tênh K tỉì ∆H âäü biãún âäøi entapi åí âiãưu kiãûn chøn (1atm, 298oK) theo phỉång trçnh Van't Hoff: 2lnRTHdTKdp∆= (7) BRTHKp+∆−=ln R: hàòng säú khê (R = 1.987 cal/mol.oC); ∆H (cal/mol) III. Täúc âäü phn ỉïng v vai tr ca nọ âäúi våïi cạc quạ trçnh cäng nghãû: Cäng thỉïc chung ca täúc âäü l: u = k×F×∆C Nãúu hãû âäưng thãø thç: u = k×∆C k: hãû säú täúc âäü; F: bãư màût tiãúp xục pha; ∆C: âäüng lỉûc quạ trçnh. 1. Hãû säú täúc âäü k: khäng chè phủ thüc tênh cháút hoạ hc ca tạc cháút m cn phủ thüc c tênh cháút váût l ca chụng, cáúu tảo thiãút bë, täúc âäü cạc dng v âäü khúy träün cạc cháút trong mäi trỉåìng âäưng thãø. k l håüp thnh ca cạc hàòng säú täúc âäü thûn k1, nghëch k2, phủ k'p, k''p . v ca cạc hãû säú khuúch tạn cạc cháút âáưu (tạc cháút) vo vng phn ỉïng D1, D2, . v cạc cháút cúi (sn pháøm) ra ngoi vng phn ỉïng D'1, D'2, . k = f(k1, k2, k'p, k''p ., D1, D2, ., D'1, D'2, .) Ngoi ra k cn phủ thüc vo thäng säú cáúu tảo thiãút bë v chãú âäü lm viãûc ca thiãút bë. Vç váy, cáưn xem xẹt âải lỉåüng no cå bn cọ nh hỉåíng âãún k v b qua cạc âải lỉåüng khäng cå bn. Âải lỉåüng cå bn l âải lỉåüng ỉïng vo quạ trçnh chênh, cọ trë säú nh nháút v do âọ, lm cháûm quạ trçnh chênh. Vê dủ: - Khúy träün täút nãn b qua hãû säú khúy tạn (âng thãø) - Phn ỉïng mäüt chiãưu v phn ỉïng phủ khäng âạng kãø thç k = k1 - Quạ trçnh dë thãø thç khuúch tạn hản chãú täúc âäü k = (D1, D2, ., D'1, D'2, .) 2. Bãư màût tiãúp xục pha F: 9 - Nãúu khúy mảnh hãû dë thãø thç F = täøng bãư màût cạc pháưn tỉí nàûng hån (hảt ràõn trong hãû K-R, R-L; git lng trong hãû K-L, L-L, .) - Nãúu dng cäüt âãûm thç F = täøng bãư màût cạc âãûm. Chụ : Trong cạc hãû K-L, L-L nãúu räúi loản mảnh thç xạc âënh F ráút khọ vç cạc pha xám nháûp dỉåïi dảng dng räúi, bong bọng, bt, git, mng, .û, lục âọ láúy F bàòng mäüt âải lỉåüng qui ỉåïc Fq (vê dủ bàòng tiãút diãûn thiãút bë, bàòng bãư màût táút c cạc ngàn, täøng bãư màût âãûm, ) 3. Âäüng lỉûc ∆C: âäüng lỉûc ca quạ trçnh hoạ hc l hiãûu säú ca näưng âäü C. Nãúu quạ trçnh åí pha khê thç âäüng lỉûc l ∆P (hiãûu säú ca ạp sút) Vê dủ: * Quạ trçnh âäưng thãø: +) Phn ỉïng mäüt chiãưu: aA + bB → rR + sS u = kCAaCBb ⇒ ∆C = CAaCBb +) Phn ỉïng thûn nghëch: u = k(CA - CA*)a(CB - CB*)b ⇒ ∆C = (CA - CA*)a(CB - CB*)b hồûc u = k1CAaCBb - k2CRrCSs ∆C1 = CAaCBb ∆C2 = CRrCSs ⇒ u = k1∆C1 - k2∆C2 * Quạ trçnh dë thãø: +) Háúp thủ hay ngỉng håi : ∆C = C - C* C: näưng âäü (hay ạp sút pháưn) tỉïc thåìi (thỉûc) åí pha cho chuøn (khê) ca cháút âỉåüc chuøn (khê âỉåüc háúp thủ hay håi âỉåüc ngỉng). C*: näưng âäü áúy lục cán bàòng; nọ l ạp sút håi bo ho ca cháút âỉåüc chuøn trãn bãư màût dung dëch háúp thủ hay cháút lng ngỉng. +) Nh hay bäúc håi: ∆C = C* - C IV. Cạc biãûn phạp âãø tàng täúc âäü ca quạ trçnh cäng nghãû: Ngỉåìi ta tàng täúc âäü bàòng cạch tạc âäüng âãún cạc säú hảng ca täúc âäü u 1. Tàng âäüng lỉûc ∆C ca quạ trçnh: a/ Tàng näưng âäü ca tạc cháút: Nghéa l lm cho ngun liãûu båït tảp cháút âi. Tàng näưng âäü tỉïc lm tàng täúc âäü, båït âỉåüc thãø têch thiãút bë, chi phê váûn chuøn, khúy träün, nhiãût máút mạt cho tảp cháút. Ngoi ra, cn gim âỉåüc cạc phn ỉïng phủ. Trong thỉûc tãú cạc biãûn phạp tàng näưng âäü ca cạc cháút tham gia phn ỉïng trong ngun liãûu ban dáưu phủ thüc vo trảng thại táûp håüp ca chụng. +) Âäúi våïi dung dëch ngỉåìi ta tàng näưng âäü bàòng cạch dng nhỉỵng dung mäi thêch håüp, hồûc lm bay håi hồûc kãút tinh dung mäi. +) Âäúi våïi cháút khê thç dng biãûn phạp nẹn âãø tàng näưng âäü, hồûc dng biãûn phạp háúp thủ, háúp phủ cạc cháút khê tham gia phn ỉïng cọ näưng âäü tháúp âãø tạch chụng khi cạc cháút trå. Trong thỉûc tãú ngỉåìi ta thỉåìng cho dỉ cạc cháút r tiãưn âãø tàng cao täúc âäü phn ỉïng. Tuy nhiãn, viãûc tàng näưng âäü tạc cháút khäng phi bao giåì cng cọ låüi. Âäúi våïi nhỉỵng 10 phn ỉïng cọ täúc âäü quạ nhanh, cọ tênh cháút tỉïc thåìi thç cọ thãø âem lải háûu qu khäng tät (näø, chạy). Do váûy, cáưn phi gim näưng âäü tạc cháút (âãø lm cháûm täúc âäü phn ỉïng) bàòng cạch pha thãm khê trå hồûc cho vo tỉìng lỉåüng nh. b/ Âiãưu chènh ạp sút P (ch úu nh hỉåíng âãún pha khê) Âäúi våïi khê tàng ạp sút cọ nghéa l tàng näưng âäü. Näưng âäü khê t lãû våïi ạp sút pháưn, nãn cọ thãø thay CA bàòng PA v âäüng lỉûc ∆C bàòng ∆P. +) Quạ trçnh mäüt chiãưu hay quạ trçnh thûn nghëch åí xa cán bàòng åí pha khê: - Âäúi våïi phn ỉïng hoạ hc åí pha khê: aA + bB → rR + sS u = kPAaPBb v ∆P = PAaPBb Nãúu NA, NB l pháưn mol ca A v B trong pha khê, P l ạp sút chung thç: PA = NAP; PB = NBP u = k(NAP)a(NBP)b = kPAaPBbPa+b u n>1 Âàût kPAaPBb = β v a + b = n (báûc phn ỉïng) n=1 u = βPn n<1 P Nhỉ váûy P tàng thç u tàng v n cng cao thç nh hỉåíng cng låïn. - Âäúi våïi quạ trçnh chuøn khäúi khê vo lng hay ràõn (háúp thủ, háúp phủ, ngỉng håi) thç: u = k.F.∆P vç åí xa cán bàòng nãn cọ thãø b P* trong ∆P=P-P* ⇒ u = k.F.P Täúc âäü tè lãû våïi ạp sút, vç váûy, tàng P âãø tàng täúc âäü háúp thủ hay ngỉng håi. - Âäúi våïi quạ trçnh nh khê hay bäúc håi thç ngỉåüc lải. Ngỉåìi ta dng chán khäng. +) Quạ trçnh mäüt chiãưu hay quạ trçnh thûn nghëch åí pha khê gáưn cán bàòng (P* hay C* khäng b qua): x - Âäúi våïi phn ỉïng hoạ hc: ∆P=(PA-PA*)(PB-PB*) Nãúu P tàng thç PA, PB tàng vç ∆P tàng v täúc âäü ca quạ trçnh tàng . 1 1. Nãúu phn ỉïng lm gim thãø têch (∆n<0) thç P tàng 2 lm x tàng (Le Chatelier). Trỉåìng håüp ny P tàng r rng cọ låüi cho c täúc âäü, hiãûu sút. Ngoi ra P tàng thç thãø têch hãû Pop P thäúng gim dáùn âãún âỉåìng kênh äúng gim. Nhỉ váûy, båït âỉåüc Sỉû phủ thüc x vo P cho váût liãûu, gim xáy dỉûng. Tuy nhiãn, khäng nãn tàng ạp sút phn ỉïng khäng thûn quạ cao vç u cáưu vãư thnh äúng, thiãút bë, täún nàng lỉåüng nẹn, nghëch (x hiãûu sút sn . Håüp lê nháút ạp sút tỉì 100 âãún vi tràm atm. pháøm). 1. ∆n<0; 2. ∆n>0 11 2. Nãúu thãø têch tàng (∆n>0) trỉåìng håüp xa cán bàòng thç cọ låüi vç P tàng thç x tàng, nhỉng âãún gáưn cán bàòng x cng tàng cháûm v âãún giạ trë xmax åí Pop räưi gim âi. Pop tỉì 1 âãún vi atm tu tênh cháút ca phn ỉïng, báûc phn ỉïng n v âäü chuøn hoạ mong mún. - Âäúi våïi quạ trçnh chuøn khäúi (dë thãø) 1. Trỉåìng håüp háúp thủ khê (hay ngỉng håi): ∆P = P - P*. P tàng thç ∆P tàng ⇒ u tàng: tàng háúp thủ (Le Chatelier). Vç váûy, P cao cọ låüi. 2. Trỉåìng håüp nh (hay bäúc håi) thç cáưn gim P. - Âäúi våïi lng nh hỉåíng P âãún u nh, nãn phi cáưn P låïn. Nhỉng P låïn nh hỉåíng âãún âäü nhåït v quạ trçnh chuøn tỉì âäüng hc sang khuúch tạn. Vê dủ: Polime hoạ etylen åí 2000atm chuøn tỉì K→L→R. - Âäúi våïi ràõn thç ạp sút siãu cao måïi cọ tạc dủng. Vê dủ: Cacbon ho tan trong kim loải chy åí 2400oC chè chuøn thnh kim cỉång åí ạp sút 100000atm. c/ Âiãưu chènh nhiãût âäü âãø tàng âäüng lỉûc ca quạ trçnh chuøn khäúi: (chỉï khäng phi cho phn ỉïng hoạ hc) +) Trong háúp thủ, ngỉng håi: ∆C = C - C* C* ạp sút håi bo ho trãn dung dëch, tàng lãn nãúu nhiãût âäü tàng. Nãúu nhiãût âäü gim thç C* gim ⇒ ∆C tàng ⇒ u tàng. +) Trỉåìng håüp nh, bäúc håi thç ngỉåüc lải: ∆C = C* - C. Ngỉåìi ta tàng nhiãût âäü âãø tàng täúc âäü ca quạ trçnh. d/ Âỉa sn pháøm ra khi hãû thäúng tạc dủng: +) u = k1∆C1 - k2∆C2 = k1CAaCBb - k2CRrCSs Âỉa sn pháøm ra thç CR, CS gim âi (hay triãût tiãu), ∆C2 gim v täúc âäü phn ỉïng tàng lãn. +) Quạ trçnh chuøn khäúi: 1. Nãúu háúp thủ ∆C = C - C*. Âỉa sn pháøm (cháút âỉåüc háúp thủ) ra khi hãû thäúng tỉïc l lm gim näưng âäü åí lng âi, do âọ C* gim ⇒ ∆C tàng ⇒ u tàng. 2. Nãúu quạ trçnh nh ∆C = C*- C. Âỉa cháút âỉåüc nh ra khi hãû thäúng tỉïc l lm gim näưng âäü åí pha khê, nh âọ ∆C tàng ⇒ u tàng. 2. Tàng hãû säú täúc âäü ca quạ trçnh khê: a/ Tàng nhiãût âäü: +) Nhiãût âäü nh hỉåíng âãún täúc âäü phn ỉïng: Theo Arrhe'nius: k = k0e-E/RT RTEkRTEdTkd−=⇔= lg3.2ln2 k: hàòng säú täúc âäü phn ỉïng E: nàng lỉåüng hoảt hoạ (J/mol) R: hàòng säú khê lê tỉåíng (R=8.3146 J/mol.0K) 12 Trong thỉûc tãú cäng nghiãûp, ngỉåìi ta nháûn tháúy khi tàng nhiãût âäü phn ỉïng lãn 10oC (trong phảm vi nhiãût âäü tỉì 100-400oC) v nàng lỉåüng hoảt hoạ khong 63-125kJ/mol thç täúc âäü ca phn ỉïng hoạ hc tàng tỉì 2 - 4 láưn, tháûm chê gáúp 10 láưn. Cáưn chụ l tàng nhiãût âäü lm tàng täúc âäü phn ỉïng thûn, phn ỉïng nghëch v c phn ỉïng phủ. Âiãưu ny lm hả âäü chn lc ca sn pháøm chênh. Vç váûy ráút cáøn tháûn trong viãûc sỉí dủng biãûn phạp tàng nhiãût âäü. +) Âäúi våïi khuúch tạn: nh hỉåíng ca nhiãût âäü êt hån nhiãưu. Khi tàng nhiãût âäü lãn 10oC thç váûn täúc khuúch tạn chè tàng khong 1.1 - 1.3 láưn. Sỉû phủ thüc ca hãû säú khuúch tạn vo nhiãût âäü tn theo cäng thỉïc tỉång tỉû nhỉ phỉång trçnh Arrhe'nius: RTEdTDdD=ln D: hãû säú khuúch tạn ED: nàng lỉåüng hoảt hoạ ca quạ trçnh khuúch tạn. * Giåïi hản ca viãûc tàng nhiãût âäü: 1. Âäúi våïi phn ỉïng thn nghëch phạt nhiãût, tàng nhiãût âäü lm chuøn dëch cán bàòng theo chiãưu nghëch, nghéa l lm gim âäü chuøn hoạ. Cn âäúi våïi phn ỉïng thn nghëch thu nhiãût thç âäü chuøn hoạ khäng gim khi tàng nhiãût âäü, nhỉng hiãûu qu ngy cng gim vç täúc âäü tàng cháûm hån åí nhiãût âäü cao. 2. Trong nhiãưu quạ trçnh hỉỵu cå, viãûc tàng nhiãût âäü ⇒ tàng phn ỉïng phủ ⇒ täøn tháút cháút v lm gim hiãûu sút sn pháøm chênh (vê dủ täøng håüp rỉåüu metanol). 3. Tạc cháút cọ thãø bë phán hu hay bë âỉa ra ngoi vng phn ỉïng (vê dủ bäúc håi). 4. Cạc hảt tạc cháút ràõn hay xục tạc cọ thãø chy ra, dênh våïi nhau (thiãu kãút) lm cho bãư màût tiãúp xục gim (vê dủ to>900oC thç xy ra hiãûn tỉåüng kãút khäúi qûng S khi âiãưu chãú H2SO4 lm gim bãư màût phn ỉïng v gim âäü khuúch tạn oxy ⇒ u gim). 5.u cáưu chëu nhiãût âäü ca váût liãûu phi cao (tỉïc bãưn àn mn v chëu nhiãût). b/ Dng xục tạc: Tàng nhiãût âäü cọ nhiãưu hản chãú nãn ngỉåìi ta dng xục tạc âãø tàng täúc âäü phn ỉïng m khäng cọ nhỉåüc âiãøm ca viãûc tàng nhiãût âäü. Xục tạc lm tàng mảnh k ⇒ u tàng m khäng nh hỉåíng âãún khuúch tạn, khäng thay âäøi cán bàòng (chè lm chọng âảt cán bàòng), lải cọ tạc dủng chn lc, chè lm nhanh phn ỉïng mong mún. Tuy nhiãn, xục tạc cọ nhỉỵng hản chãú vç cọ thãø bë ngäü âäüc, cọ thãø máút hồûc gim hoảt tênh åí nhiãût âäü cao. Cháút xục tạc thỉåìng tham gia vo phn ỉïng v chuøn phn ỉïng tỉì mäüt giai âoản thnh hai hồûc nhiãưu giai âoản: Täøng quạt ta cọ: A + B + xt = AB + xt Lục âáưu: A + xt → ⏐A .xt⏐→ Axt Axt + B → ⏐B .Axt⏐ ⏐B .Axt⏐ → AB + xt 13 Cháút xục tạc cọ kh nàng lm gim nàng lỉåüng hoảt hoạ ca phn ỉïng. Âáy l tênh cháút quan trng ca cháút xục tạc, nọ tảo âiãưu kiãûn thûn låüi cho phn ỉïng xy ra dãù dng v nhanh chọng. Cạc cháút xục tạc dng trong cäng nghiãûp phi âm bo âỉåüc cạc u cáưu sau: + Cháút xục tạc cọ tênh chn lc, hoảt tênh cao, nàng sút låïn. Vê dủ: C2H5OH ⎯⎯⎯⎯→⎯)350(032COAl C2H4 + H2O C2H5OH ⎯⎯⎯→⎯)250(0CCu CH3CHO + H2 + Lỉåüng cháút xục tạc cho vo bẹ hån ráút nhiãưu so våïi lỉåüng cháút tham gia phn ỉïng v khäng bë biãún âäøi sau phn ỉïng. + Cháút xục tạc chè cọ kh nàng thục âáøy phn ỉïng mau âảt âãún trảng thại cán bàòng, nghéa l chè lm tàng täúc âäü phn ỉïng chỉï bn thán khäng thãø lm cho phn ỉïng xy ra âỉåüc. Vê dủ mäüt phn ỉïng no âọ cọ ∆G<0 bẹ thç tỉû nọ khọ cọ thãø tỉû xy ra âỉåüc, nhỉng khi cho thãm cháút xục tạc vo thç phn ỉïng s xy ra nhanh. Vê dủ. Phn ỉïng täøng håüp NH3: N2 + 3H2 = 2NH3 ∆G = -4 kcal Phn ỉïng trãn khọ xy ra, nãúu thãm cháút xục tạc Fe, Ni vo thç phn ỉïng s xy ra nhanh. + Nhiãût âäü thỉûc hiãûn phn ỉïng tháúp + Cọ âäü bãưn cå hc cao, bãưn âäúi våïi cạc cháút âäüc + Dãù tại sinh. Trong cạc u cáưu trãn, u cáưu vãư hoảt tênh l quan trng nháút. Nọ âỉåüc âënh nghéa l mỉïc tàng täúc âäü phn ỉïng so våïi khi khäng dng xục tạc. kkAxt= (A: hoảt âäü xục tạc) A + B[A . B]A B ∆Eh E [A . xt][B . Axt]A xt [...].. .14 k = k0e − E RT k xt = k 0 e ⇒ A= e E − t RT − Vê dủ: − E (khäng cọ xục tạc) E xt RT (cọ xục tạc) =e E − Et RT e RT 2SO2 + O2 ∆E = e RT 2SO3 + Q o Nãúu khäng cọ xục tạc åí 693 K cọ E = 420000J/mol Dng xục tạc V2O5 thç Ext = 268000J/mol cng åí 693oK ( 420000 − 268000 ) 8. 314 ×693 ⇒ A=e = e 26.4 = 3× 10 11 Nghéa l täúc âäü tàng lãn 3 10 11 láưn Trong cäng nghiãûp âãø âm... dng cho hãû K-R, hãû L-R êt dng vç täúc âäü táưng säi ca lng tháúp (vi mm/sec) c/ Hãû lng-lng: (hai lng khäng tan vo nhau) Phỉång phạp täút nháút l khúy âãø tàng tiãúp xục Ngoi ra, cn dng phỉång phạp cho cháút lng nhẻ chy ngỉåüc tỉì dỉåïi ngỉåüc våïi cháút lng nàûng âãø tảo thnh hãû nh tỉång Trong hãû ny cháút lng no cọ sỉïc càng bãư màût låïn s phán bäú thnh git trong cháút kia d/ Hãû ràõn-ràn: Khúy... låïn, lục áúy täúc âäü phn ỉïng quút âënh, lục ny quạ trçnh chuøn sang miãưn âäüng hc v nãúu khúy träün mảnh hån nỉỵa lải cọ hải vç träün mảnh lm gim ∆C do âọ näưng âäü gáưn näưng âäü cúi hån 15 ∆C = (CA - CA*)(CB - CB*) CA gáưn CA* v CB gáưn CB* ⇒ ∆C gim Tạc dủng ca khúy träün: + Trong hãû âäưng thãø, khúy träün lm âäưng âãưu näưng âäü v tàng säú láưn va chảm giỉỵa cạc phán tỉí + Trong hãû dë thãø, quạ... ngàn Khê hay lng cng âi tỉì ngàn ny qua ngàn khạc, qua cạc läø ny v qua cạc hảt ràõn trãn ngàn Fq = bãư màût cạc ngàn 16 Loải thiãút bë ny phỉïc tảp, hiãûu qu khäng cao, nãn êt dng + Dng vi phun ràõn â nghiãưn mën vo dng khê hay lng chy mảnh F = täøng bãư màût hảt ràõn Våïi hãû lng-ràõn thç dng cạnh khúy âãø phán bäú âãưu ràõn trong lng + Thäøi khê hồûc lng qua lỉåïi trãn âọ ph låïp hảt ràõn Sỉïc cn... ráút nh âãø phán tạn v våïi täúc âäü â låïn âãø lỉûc ma sạt giỉỵa khê v lng cán bàòng våïi trng lỉåüng lng, nhåì âọ tảo thnh låïp bt nhỉ säi So våïi 3 loải trãn loải ny cọ F låïn nháút b/ Hãû khê-ràõn v lng-ràõn: Âãø tàng diãûn têch tiãúp xục âäúi våïi nhỉỵng quạ trçnh cọ cháút ràõn tham gia, ngỉåìi ta tạn nh ràõn v lm cho ràõn xäúp (tàng bãư màût trong ca läø) v tảo âiãưu kiãûn khê v lng tiãúp xục... âënh cáúu trục ca thiãút bë phn ỉïng Thỉåìng thç ngỉåìi ta tàng bãư màût pha nàûng hån (ràõn vo lng) bàòng cạch phán tạn nọ räưi tảo âiãưu kiãûn âãø pha nhẻ (khê vo lng) tiãúp xục bao quanh a/ Hãû khê-lng: Cọ 4 biãûn phạp tàng bãư màût tiãúp xục trong cäng nghiãûp: + Tỉåïi cháút lng lãn váût âãûm, cháút lng chy thnh mng mng trãn bãư màût âãûm (thạp, cäüt) F = täøng bãư màût âãûm + Phun cháút lng thnh... trong cạc thiãút bë thỉûc hiãûn cạc phn ỉïng xục tạc phi bäú trê sao cho cháút xục tạc tiãúp xục täút våïi cạc cháút phn ỉïng Cho âãún nay trong cäng nghiãûp hoạ cháút cọ 3 kiãøu thiãút bë tiãúp xục: 1/ Loải cọ cháút xục tạc cäú âënh: trong cạc thiãút bë ny, cháút xục tạc l nhỉỵng hảt nh hồûc lỉåïi âàût cäú âënh trong thiãút bë Loải thiãút bë ny cọ nhỉåüc âiãøm l âënh kç phi ln phiãn qụa trçnh chuøn . k(CA - CA*)a(CB - CB*)b ⇒ ∆C = (CA - CA*)a(CB - CB*)b hồûc u = k1CAaCBb - k2CRrCSs ∆C1 = CAaCBb ∆C2 = CRrCSs ⇒ u = k1∆C1 - k2∆C2. mQn m, n: l hãû säú, v n = -0 .2 ÷ -0 .3 So sạnh 2 cäng sút Q1 v Q2 våïi Q2 = 2Q1 v láúy n = -0 .2 ta cọ: 87.0)2(2. 011 2. 012 .0 212 ===−−−QQmQmQSS Nghéa l nãúu