1. Tổng quan (20 phút)
Khi thiết kế phản ứng dị thể thường gặp 2 khó khăn chính:
Sự phức tạp của phương trình vận tốc phản ứng: vừa phải xét các yếu tố động hóa học cho phản ứng vứa phải xét đến quá trình truyền khối và quá trình thay đổi số pha hiện diện trong hệ.
Phương pháp tiếp xúc pha: trong hệ dị thể lý tưởng mỗi lưu chất có thể theo dòng khuấy trộn hoặc dạng ống (liên tục) hoạt dạng rắn, bọt (không liên tục). Có nhiều cách tiếp xúc pha khác nhau nên không có một phương trình thiết kế tổng quát áp dụng cho mọi cách tiếp xúc pha.
Vì vậy, vấn để thiết kế phản ứng dị thể vẫn còn mang nhiều tính kinh nghiệm dựa trên kết quả thí nghiệm hay nhà máy mẫu
2. Phản ứng khí - rắn (60 phút)
Phản ứng quan trọng nhất trong công nghiệp hóa chất, phản ứng pha rắn là xúc tác như cracking, đồng hóa, reforming,… phản ứng pha rắn là tác chất như nung quặng FeS, ZnS,…
Phản ứng khí rắn không xúc tác
• Trong các phản ứng khí rắn không xúc tác vận tốc phản ứng là hàm số theo thời gian, vị trí, pha rắn thường là dòng liên tục đi qua thiết bị phản ứng. • Để thiết lập biểu thức tốc độ phản ứng ta phải xác định rõ mô hình phản ứng
xảy ra từ đó tiên đoán biểu thức tốc độ hoặc ngược lại.
• Có hai mô hình đặc trưng cho phản ứng rắn – khí dị thể: có sự thay đổi kích thước hạt rắn và không có sự thay đổi kích thước
Phản ứng khí rắn xúc tác
• Chất xúc tác do một phản ứng không được biết nhiều do đó cần phải dọ dẫm để tìm được xúc tác thích hợp.
• Cơ cấu hóa học giống nhau của xúc tác khônng đảm bảo là hoạt tính xúc tác giống nhau.
• Cấu trúc vật lý hoặc tinh thể phần nào cho biết hoạt tính xúc tác, do đó các nghiên cứu về xúc tác thường tập trung vào cấu trúc bề mặt của vật liệu. • Các phần tử tác chất biến đổi, hoạt hóa, ảnh hưởng lên sự tạo thành các chất
trung gian trong các vùng gần bề mặt xúc tác.
• Xúc tác làm giảm hàng rào năng lượng qua đó tác chất biến đổi thành sản phẩm.
• Mặc dù xúc tác làm tăng tốc độ phản ứng nhưng không làm thay đổi hằng số cân bằng phản ứng.
• Vật liệu làm chất xúc tác phải có bề mặt riêng lớn.
3. Phản ứng lỏng - rắn (10 phút)
Với pha rắn là chất xúc tác ta có phản ứng alkyl hóa với chất xúc tác là AlCl3. Trong phản ứng này chất xúc tác thường tạo phức với tác chất hay sản phẩm tạo thành một hỗn hợp lỏng rắn. Lý thuyết mô tả quá trình phản ứng này có khá đơn giản chủ yếu là theo lý thuyết của phản ứng khí rắn.
4. Phản ứng khí - lỏng - rắn (10 phút)
Trong hệ này 1 tác chất ở thể khí thường gặp trong các phản ứng polime hóa. Thí vụ etyen được polyme hóa bằng cách cho etylen hòa tan trong một dung môi với các hạt xúc tác ở thể rắn hay phản ứng hydrogen hóa chất lòng như dầu ăn với xúc tác ở thể rắn.
5. Phản ứng lỏng – lỏng (25 phút)
Loại phản ứng này rất phổ biến trong tổng hợp hữu cơ
Phương pháp tính toán chịu ảnh hưởng bởi các yếu tố sau:
• Biểu thức vận tốc tổng quát bao gồm trong đó vận tốc truyền khối và vận tốc phản ứng.
• Độ hoàn tan cân bằng quyết định phản ứng xảy ra trong một pha hay cả hai pha.
• Mô hình tiếp xúc pha thông thường là mô hình tiếp xúc pha gián đoạn và hệ khuấy – lắng cùng chiều hoặc nghịch chiều.
6. Phản ứng khí – lỏng (10 phút)
Quá trình hấp thu chất khí vào chất khí vào chất lòng kèm theo phản ứng hóa học
V. TỔNG KẾT BÀI
Phản ứng dị thể là hệ phản ứng được ứng dụng nhiều nhưng rất khó nghiên cứu vào khảo sát. Trong nghiên cứu tính toán trên phản ứng dị thể đòi có sự kết hợp giữa phản ứng và các quá trình truyền vận khác..
VI. CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP VỀ NHÀ
1./ Phản ứng dị thể là gì?
2./ Dựa trên cơ sở nào người ta phân loại phản ứng dị thể? 3./ Yêu cầu quan trọng trong tính toán phản ứng dị thể?
VII. RÚT KINH NGHIỆM (Về thời gian, nội dung,phương pháp, chuẩn bị...)
... ... ...
Ngày 01 tháng 09 năm 2007
Tổ bộ môn duyệt Giáo viên
BÀI GIẢNG SỐ 15 SỐ TIẾT: 03