Động Học và Thiết Bị Phản Ứng

8/11/2019 Động Học và Thiết Bị Phản Ứng

http://slidepdf.com/reader/full/dong-hoc-va-thiet-bi-phan-ung 1/116

éi dung m«n häc

ĐỘNG HÓA HỌC VÀ

THIẾT BỊ PHẢN ỨNG

TS. La ThÕ Vinh

Bé m«n: C«ng nghÖ çc chÊt v« c¬Khoa: C«ng nghÖ Hãa häc

Tel: (04)/38692943; 0912540041

Email: [email protected]

Website: www.sonchiunhiet.vn

WWW.DAYKEMQUYNHON.COM

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

mailto:[email protected]

mailto:[email protected]



éi dung m«n häc

PhÇn I : Nh÷ng kh¸i niÖm c¬ b¶n

(Lý thuyÕt 3 tuÇn)

PhÇn II : Kü thuËt ph¶n øng

(Lý thuyÕt 3 tuÇn, bµi tËp 2 tuÇn)PhÇn III: §éng häc mét sè qu¸ tr×nh cô thÓ (3 tuÇn)

Bµi tËp lín 1 tuÇn

Thi häc kú

PhÇn IV: §éng häc qu¸ tr×nh kÕt tinh vµ xö lý bÒ mÆt (1 tuÇn)

PhÇn V: C©n b»ng nhiÖt (1 tuÇn)





PhÇn I: Nh÷ng kh¸i niÖm c¬ b¶n

Tiªu chuÈn ph©n lo¹i Çc lo¹i ph¶n øng hãa häc

Theo c¬ chÕ

- Ph¶n øng mét chiÒu

- Ph¶n øng hai chiÒu (thuËn nghÞch)

- Ph¶n øng song song, nèi tiÕp

- Ph¶n øng ®¬n gi¶n, phøc t¹p…

Theo sè ph©n tö tham gia - Ph¶n øng ®¬n ph©n tö, hai ph©n tö …

Theo bËc ph¶n øng - Ph¶n øng bËc 1, 2, bËc sè nguyªn, bËc ph©n sè …

Theo ®iÒu kiÖn thùc hiÖn

- Ph¶n øng ®¼ng V, T, P, ®a biÕn

- Ph¶n øng gi¸n ®o¹n, liªn tôc, b¸n liªn tôc, cã håi l-u…

Theo tr¹ng th¸i pha cña hÖ

- Ph¶n øng trong hÖ ®ång nhÊt (khÝ, láng), kh«ng®ång nhÊt (khÝ-láng, r¾n-láng, khÝ-r¾n)…

Ph©n lo¹i ph¶n øng hãa häc





Mét sè kiÓu c¬ b¶n vµ nguyªn t¾c

lµm viÖc cña thiÕt bÞ ph¶n øng

4- ThiÕt bÞ ph¶n øng kiÓu dßng ch¶y lý tëng(Plug flow reactor - PFR)

5- ThiÕt bÞ ph¶n øng kiÓu tÇng xóc t¸c (Packed bed reactor - PBR)

1- ThiÕt bÞ ph¶n øng lµm viÖc gi¸n ®o¹n (Batch reactor)

2- ThiÕt bÞ ph¶n øng lµm viÖc b¸n liªn tôc (Semibatch reactor)

3- ThiÕt bÞ ph¶n øng lµm viÖc liªn tôc(Continuously stirred tank reactor - CSTR)





M« h×nh thiÕt bÞ ph¶n øng

a) ThiÕt bÞ ph¶n øng lµm viÖc gi¸n ®o¹n (Batch reactor)

b) ThiÕt bÞ ph¶n øng lµm viÖc b¸n liªn tôc (Semibatch reactor)

c) ThiÕt bÞ ph¶n øng lµm viÖc liªn tôc (Continuously stirred tank reactor - CSTR)

d) ThiÕt bÞ ph¶n øng kiÓu dßng ch¶y lý tëng (Plug flow reactor - PFR)

e) ThiÕt bÞ ph¶n øng kiÓu tÇng xóc t¸c (Packed bed reactor - PBR)

a) b) c) d) e)

Nguyªn liÖu vµo

S¶n phÈm ra

T§NLớp xúc tác





dt

dV V

dt

dmm

dt

dnn

Ta ®Þnh nghÜa

BiÕn thiªn

vÒ thÓ tÝch: [m3.h-1]

BiÕn thiªn khèi lưîng : [kg.h-1]

BiÕn thiªn vÒ sè mol : [kmol.h-1]





HÖ sè tû lîng

Trêng hîp ph¶n øng pha khÝ cã V kh«ng ®æi:

M M L L B B A A M M M M

0i

ii M

0 i

i

XÐt ph¶n øng: AA + BB = LL + MM

i lµ hÖ sè tû lîng cña çc chÊt trong ph¬ng tr×nh. Trong ®ã hÖ sètû lîng cña çc chÊt tham gia ph¶n øng ®îc quy íc cã gi¸ trÞ ©mcßn cña s¶n phÈm ®îc quy íc cã gi¸ trÞ d¬ng. NÕu gäi Mi lµ khèilîng ph©n tö cña cÊu tö i

Ta cã

Hay (§Þnh luËt b¶o toµn khèi lîng)



A Q O CO



HiÖu suÊt chuyÓn hãa U

2. §èi víi thiÕt bÞ lµm viÖc liªn tôc:

0,

0,

0,0,

0,0,

0,

0,

k

k k

Rk

Rk Rk

k

k k

k m

mm

V c

V cV c

n

nnU

0,

0,

00,

00,

0,

0,

k

k k

k

k k

k

k k

k m

mm

V c

V cV c

n

nnU

HiÖu suÊt chuyÓn hãa tÝnh theo mét cÊu tö nµo ®ã b»ng lîngcÊu tö ®ã ®· tham gia vµo ph¶n øng ®Ó t¹o thµnh s¶n phÈm sovíi lîng ban ®Çu (tÝnh theo %).

1. §èi víi thiÕt bÞ lµm viÖc gi¸n ®o¹n:



WWWDAYKEMQUYNHON COM



HiÖu suÊt chuyÓn hãa cña cÊu tö i

T¬ng tù ®èi víi tæng tÊt c¶ çc cÊu tö:

k k k

i

ii

U nv

nn0,0,

k k

k

i

i

i

i

i

i U nnn 0,0,

HiÖu suÊt chuyÓn ho¸ ®èi víi çc chÊt ®îc x¸c ®Þnh thÕ nµo?

Trong tÝnh to¸n ngêi ta chän ra mét cÊu tö ch×a kho¸ k lµm cÊu töchÝnh, hiÖu suÊt chuyÓn ho¸ çc cÊu tö kh¸c theo ph¬ng tr×nhph¶n øng sÏ ®îc tÝnh trªn c¬ së cÊu tö k nµy:

k k

k

i U n 0,

lµ sè mol t¹o thµnh hoÆc tiªu hao cña cÊu tö i.

Nh vËy lîng cÊu tö i cßn l¹i t¹i thêi ®iÓm øng víi Uk sÏ lµ:

Khi biÕt ®îc sè mol t¹othµnh hoÆc tiªu hao cñacÊu tö i theo cÊu tö ch×akhãa k ta cã thÓ tÝnh ®îcU

i

theo U k






P k k

k P

P vnn

vnS )( 0,

P k

A P

A

A

P

P

P vn

vn

n

n

A0,0,

P k

A P

A

A

P

P

P vn

vn

n

n

A 0,0,

HiÖu suÊt tạo sản phẩm P từ chất phản ứng k, ký hiệu AP

Trường hợp hệ chỉ có một phản ứng hóa học độc lập, độ chọn lọc S P =1

Xét phản ứng AA + BB P P

Với thiết bị gián đoạn

Với thiết bị liên tục

Nếu trong hệ chỉ có một phản ứng duy nhất thì

hiệu suất chuyển hóa U i

và A P là đồng nhất

Độ chọn lọc của sản phẩm, ký hiệu SP

P k k

k P

P vnn

vnS

)( 0,

Với thiết bị gián đoạn

Với thiết bị liên tục

k P P U S A .






Từ biểu thức tính độ chọn lọc của sản phẩm SP ta có:

Và từ định nghĩa về hiệu suất chuyển hoá Uk :

Năng suất tạo sản phẩm L: Là lượng sản phẩm tạo thànhtrong đơn vị thời gian theo số mol hay khối lượng:

a P n L ,

a P m L ,Hoặc

P a P a P M nm .,, Với

Ví dụ: MH2 = 2 g/mol, có 3mol H2 /h suy ra m = 3.2 = 6 g/h

0,

0,

00,

00,

0,

0,

k

k k

k

k k

k

k k

k m

mm

V c

V cV c

n

nnU

k

P k k P P

v

vnnS n )( 0,

k

P P k

k

P P k k a P

v

v An

v

vS U nn 0,0,,






Nång ®é phÇn mol

Víi thiÕt bÞ dßng liªn tôc ta còng nhËn ®îc c«ng thøct¬ng tù

i

k k

k

i

i

i

k k

k

ii

i

i

ii

U nn

U nn

n

n x

0,0,

0,0,

k k

k

i

i

k k

k

ii

i

U x

U x x

x

0,

0,0,

1

i

iii

k

k

ii

k

x x

x xU

)(0,

0,

Nång ®é phÇn mol cña cÊu tö i ®îc ®Þnh nghÜa:

i

oin ,Chia tö vµ mÉu cho ta nhËn ®îc






HÖ sè thay ®æi thÓ tÝch

Trong çc ph¶n øng pha khÝ, A cã thÓ x¸c ®Þnh th«ng qua hÖ sè

tû lîng, vÝ dô trong ph¶n øng tæng hîp NH3.

0

01

A

A A

U

U U

AV

V V

2

1

4

42

A

NÕu gäi V0 lµ thÓ tÝch ban ®Çu cña hÖ, A lµ hÖ sè thay ®æi thÓtÝch øng víi hiÖu suÊt chuyÓn ho¸ UA

V = V0 + V = V0(1+AUA)Ta cã:

Víi:

N2 + 3H2 = 2NH3






Quan hÖ gi÷a U vµ

A A

A A

A A

A A A A

U

U C

U V

U n

V

nC

1

1

)1(

)1(0,

0

0,

A A

A

A

A

U

U

C

C

1

1

0,

0,

0,

/1

/1

A A A

A A

A

C C

C C U

§èi víi cÊu tö A:

Víi çc ph¶n øng ®¼ng tÝch (A= 0), ta cã:

UA = 1-CA /CA,0






Tèc ®é ph¶n øng hãa häc

Nh vËy:

“Tèc ®é ph¶n øng hãa häc tÝnh theo cÊu tö nµo ®ãb»ng biÕn thiªn vÒ lîng cña cÊu tö ®ã trong mét ®¬nvÞ thêi gian trªn mét ®¬n vÞ thÓ tÝch (hoÆc diÖn tÝchtiÕp xóc pha, hoÆc khèi lîng) cña cÊu tö ®ã ”

hm

kmoli

dt

dn

V

r ii

.

.1

3

hm

kmoli

dt

dn

S r ii

..

1

2

hkg

kmoli

dt

dn

W r i

i ..

1

XÐt ph¶n øng: vAA + vBB = vLL + vMM

Trêng hîp ph¶n øng tiÕn hµnh gi¸n ®o¹n:

hoÆchoÆc






Khi ph¶n øng tiÕn hµnh trong dßng liªn tôc:

Nh vËy: “Trong hÖ ®ång nhÊt, tèc ®é ph¶n øng tÝnh theo cÊu tö nµo ®ãb»ng biÕn thiªn vÒ “tèc ®é lu l îng” øng víi mét ®¬n vÞ thÓ tÝchhÖ ph¶n øng (hoÆc diÖn tÝch tiÕp xóc pha, hoÆc khèi lîng) cña

cÊu tö ®ã”

R

ii

dV

dN r

dS

dN r ii

dW

dN r ii

dVR

Víi hÖ ®ång nhÊt:

Víi hÖ kh«ng ®ång nhÊt: hoÆc






Lu ý

Tèc ®é ph¶n øng ri

lµ mét sè d¬ng nªn:

VÝ dô

1. NÕu tÝnh tèc ®é ph¶n øngtheo cÊu tö tham gia ph¶n øngth× ®»ng tríc biÓu thøc tÝnh tèc®é mang dÊu ©m “-”.

2. NÕu tÝnh theo chÊt t¹o thµnhth× ®»ng tríc biÓu thøc tÝnh tèc®é mang dÊu d¬ng “+”.

dt

dn

V r A AV

.1

Theo cÊu tö A:

dV

dN r

A

AV

hoÆc:

dt

dn

V r M M V

.1

Theo cÊu tö M:

dV

dN r M M V

hoÆc:






Tèc ®é chung cña ph¶n øng

Tõ ph¶n øng tæng qu¸t vµ ®Þnh nghÜa vÒ tèc ®écña ph¶n øng ®èi víi mçi cÊu tö. Ta rót ra:

M

M

L

L

B

B

A

A

i

i

v

r

v

r

v

r

v

r

v

r r

ii vr r .








Ph¬ng tr×nh ®éng häc

t d

M d

t d

Ld

t d

Bd

t d

Ad r

M L B A

][1][1][1][1

'''' ][][][][][][][][ ml ba

n

ml ba

t M L B Ak M L B Ak r

vAA + vBB vLL + vMM

kt

kn

a, b, l, m vµ a’, b’, l’, m’ lµ bËc cña ph¶n øng thuËn vµ nghÞch theo çc cÊu töA, B, L, M. Çc gi¸ trÞ nµy thêng ®îc x¸c ®Þnh b»ng thùc nghiÖm.

Tæng ®¹i sè çc bËc ph¶n øng theo çc cÊu tö tham gia ph¶n øng b»ng bËcchung cña ph¶n øng.

* §¹i lîng biÓu thÞ nång ®é cña cÊu tö i cã thÓ ë d¹ng Ci, pi, yi.







g M g L g B g A M v Lv Bv Av

m

M

l

L

b

B

a

Ac

A

A

A

A C C C C k dt

dC

dt V

dnr .

...

m

M

l

L

b

B

a

A p A

A

p p p pk dt

dp

r ..

m

M

l

L

b

B

a

A y

A

A y y y yk dt

dyr .

.

VÝ dô mét ph¶n øng hÖ khÝ, ®ång nhÊt, gi¸n ®o¹n:

Ph¬ng tr×nh ®éng häc:

hoÆc

hoÆc

Q






Ph¬ng

tr×nh

Ban ®Çu: nA0 nB0 nL0 nM0

Ph¶n øng:

Cßn l¹i:

M v

v L

v

v B

v

v A

A

M

A

L

A

B

A A U n 0 A

B A Av

vU n .0

A

L A Av

vU n .0

A

M A A

v

vU n .0

A A A U nn 00 A

B A A Bv

vU nn .00

A

L A A Lv

vU nn .00

A

M A A M

v

vU nn .00

Q







H»ng sè tèc ®é ph¶n øng

H»ng sè tèc ®é cña ph¶n øng b»ng tèc ®é cña ph¶n øng khi nång ®éçc cÊu tö tham gia ph¶n øng ®Òu b»ng 1 ®¬n vÞ.

)(. iC A C f k r

)( i

A

C C f

r

k

RT

E

ek k

.0Theo Arrhenius:





Lý thuyÕt va ch¹m

Hai ph©n tö A vµ B lµ çc h¹t h×nh cÇu b¸n kÝnh rA vµ rB, r¾n tuyÖt ®èi, vËn ®éng theo c¬häc cæ ®iÓn, ph©n bè tèc ®é theo ®Þnh luËt ph©n bè Maxwell-Boltzman.

Ph©n bè Maxwell-Boltzman

0

8).(.

m

T K dV V f V V B

KB = R/N A = 1,38066.10-23 J.K-1

R = 8,31451 J.K-1.mol-1

N A = 6,02214.1023 mol-1

C¬ häc cæ ®iÓn xÐt chuyÓn ®éng cña nh÷ng h¹t vÜ m«, kh«ng xem xÐt tíi çc t¬ng t¸c bªntrong cÊu tróc cña h¹t.

Gi¶ thiÕt






X¸c suÊt tån t¹i sè ph©n tö trong miÒn vËn tèc

ud uu nn

duekT

mdW kT

um

22

1*

2*

.2

Trong ®ã

B A

B A

mm

mmm

.*

Va ch¹m hiÖu qu¶ lµ va ch¹m cã n¨ng lînga

n E

um

2

2*






r A +

r B

A

B

vO

O’

B A

B A

mm

mmm

.*

Coi h¹t B ®øng yªn, h¹t A cã b¸n kÝnh (rA + rB) vµ khèi lîng thu gän m* chuyÓn

®éng víi vËn tèc t¬ng ®èi v. Sau 1 gi©y A ®i ®îc v (cm) vµ v¹ch ra trªn ®êng ®imét kh«ng gian cã thÓ tÝch (rA + rB)2.v (cm3). Nh vËy tÊt c¶ çc h¹t B cã mÆttrong phÇn thÓ tÝch nµy ®Òu va ch¹m víi A. Gi¶ sö nång ®é h¹t B lµ n B h¹t/cm3.Nh vËy tæng sè h¹t B trong thÓ tÝch trªn lµ ZB = (rA + rB)2.v.nB. §©y còng chÝnhlµ sè lÇn va ch¹m cña mét h¹t A trong 1 gi©y. Gi¶ thiÕt cã n A h¹t A trong 1 cm3 th×

tæng sè va ch¹m sÏ lµ: ZAB = (rA + rB)2.v.nB.nAWWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM





Tèc ®é trung b×nh v cña h¹t theo ph©n bè Maxwell-Boltzman:

0

8).(.mT K dV V f V V B

B A B A AB nnmkT r r Z .8)(

2/1

*2

ZAB lµ tæng sè va ch¹m chung gi÷a hai h¹t. Theo ®Þnh luËt ph©n bè Boltzman,x¸c suÊt sè va ch¹m cã n¨ng lîng ®¹i lîng E lµ:

RT E

B A B A RT E

AB AB ennm

kT r r e Z Z

..8)(.

2/1

*

2*

RT

E

AB eT k Z

.. 21

'

0

*(m*, rA, rB = const)

NÕu mäi va ch¹m hiÖu qu¶ ®Òu dÉn ®Õn ph¶n øng th×:

RT

E

B A B A RT

E

AB AB AB ennm

kT r r e Z Z r

..

8)(.

2/1

*2*

Tõ ®Þnh luËt t¸c dông khèi lîng: B Ar AB nnk r ..

RT

E

r

RT

E

B Ar

e Z k

emkT r r k

.

.8)(

0

2/1

*

2

2/1

*

2

0

8)(

m

kT r r Z B A

§îc gäi lµ thõa sè tÇn sè va ch¹mWWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM






So s¸nh gi¸ trÞ k theo thuyÕt Arrhenius vµ thuyÕt va ch¹m???

Theo thuyÕt Arrhenius:

Theo thuyÕt va ch¹m

RT

E

r

a

ek k

.0

RT

E

r e PZ k

.0

00 PZ k

k0 kh«ng phô thuéc T cßn Z0 phô thuéc T 1/2 nªn tõ hai ph¬ng tr×nh trªn ta cã:

RT

E

r e PZ k

.0 RT

E T const k

r ln

2

1ln

RT

E

r

a

ek k

.0

22

1ln RT E

T dT k d r

2

ln

RT

E

dT

k d ar

RT E E a2

1

Khi nhiÖt ®é cµng t¨ng th× sù kh¸c biÖt gi÷a Ea vµ E cµng lín!






ThuyÕt hîp chÊt trung gian

* ThuyÕt hîp chÊt trung gian coi ph¶n øng nh mét qu¸ tr×nh biÕn ®æi liªn tôcvÒ cÊu tróc qua çc tr¹ng th¸i chuyÓn tiÕp cã n¨ng lîng kh¸c nhau.

XY + Z (X…Y…Z)* X+ YZ

(X…Y…Z)*

* ThuyÕt va ch¹m gi¶i thÝch ph¶n øng x¶y ra do va ch¹m cã hiÖu qu¶






XY + Z (X…Y…Z)* X+ YZ

(X…Y…Z)*

XY+Z

X+ZY

X Y Zr 1 r 2






XY + Z (X…Y…Z)*

X+ YZ

Gäi C#’ lµ nång ®é phøc ho¹t ®éng, sau thêi gian gi©y th× tÊt c¶ C#’ phøc ho¹t®éng ®Òu vît qua ®Ó t¹o thµnh s¶n phÈm. Nh vËy tèc ®é ph¶n øng:

NÕu gi¶ thiÕt sù ph©n hñy hîp chÊt trung gian lµ kÕt qu¶ cña sù

trÊn ®éng theo chiÒu trôc ph¶n øng víi tÇn sè th×:

Theo quy luËt thèng kª th× chØ cã mét sè phÇn tö tån t¹ië tr¹ng th¸i trÊn ®éng Êy, x¸c suÊt b»ng kT/h, nh vËy:

XÐt ph¶n øng: XY + Z (X…Y…Z)*

Cã: Víi:

'#C r

1 .

'#C r

h

kT C C .##'

hkT C

hkT C r ... ##

Z XY

Z Y X

C C

C K

.

#

)......(# Z XY r Z XY C C k C C K

h

kT r ..... # #. K

h

kT k r






K# ®îc tÝnh qua hµm ph©n bè çc ph©n tö tham gia ph¶n øng:

RT

E

Z XY

Z Y X e

QQ

Q K

0

..

#

)......(#

RT

E

RT

E

Z XY

Z Y X

r eT k eQQ

Q

h

kT k

00

....

. 0

#

)......(

Z XY

Z Y X

QQ

Q

h

k k

..

#

)......(

0 Víi:

Theo Arrhenius (nhiÖt ®éng häc): RT

E

r

a

ek k

.0

So s¸nh?

Theo lý thuyÕt va ch¹m:

Theo lý thuyÕt hîp chÊt trung gian:

RT

E

r eT k k

.. 2

1

0

RT

E

r eT k k 0

.. 10

RT

E

m

r eT k k

..0

(0 m 1)

Nh vËy: )(T f k r theo quy luËt hµm mò





Mét vµi quan hÖ kr = f(T)

T

kr

Ph¶n øngth«ng th-êng

T

kr Ph¶n øng

xóc t¸cmen

T

kr

Ph¶n øng «xyhãa çc chÊth÷u c¬

T

kr

Ph¶n øngch¸y, næ

T 0


Ç ¶WWW.DAYKEMQUYNHON.COM



Ph¬ng tr×nh c©n b»ng vËt chÊt

PhÇn II: Kü thuËt ph¶n øng

iaiii r V nn

dt

dn.,0,

21 3 4

Lîng chÊt biÕn®æi trong ®¬n vÞthêi gian

LîngchÊt ®Çuvµo

LîngchÊt®Çu ra

Lîng chÊt t¹othµnh hoÆctiªu hao

= - +

21 3 4

4. So s¸nh hai lo¹i thiÕt bÞ CSTR vµ PFR

TÝnh V, t, S, m,UA, CA, nA, NA

1. ThiÕt bÞ khuÊy trén lµm viÖc gi¸n ®o¹n (Batch reactor)

2. ThiÕt bÞ khuÊy trén lµm viÖc liªn tôc (CSTR)3. ThiÕt bÞ dßng ch¶y lý tëng (PFR)

Q u a n t

â m





ThiÕt bÞ ph¶n øng lµm viÖc trong

®iÒu kiÖn ®¼ng nhiÖt, lý tëng

- ThÓ tÝch thiÕt bÞ VR

Tuú theo ®Æc trng lµm viÖc cña thiÕt bÞ vµ thêi gian dõng, çc thiÕt bÞlµm viÖc trong ®iÒu kiÖn ®¼ng nhiÖt, lý tëng ®îc chia thµnh ba lo¹i:

1. ThiÕt bÞ khuÊy trén lµm viÖc gi¸n ®o¹n (Batch reactor)

2. ThiÕt bÞ khuÊy trén lµm viÖc liªn tôc (CSTR)

3. ThiÕt bÞ dßng ch¶y lý tëng (PFR)

§èi víi thiÕt bÞ khuÊy trén lý tëng th× tÝnh chÊt vËt lý vµ ho¸ häc cña hÖ lµnh nhau ë mäi vÞ trÝ trong thÓ tÝch hÖ ph¶n øng trong cïng mét thêi ®iÓm,cßn ®èi víi hÖ dßng ch¶y lý tëng th× tÝnh chÊt vËt lý vµ nång ®é çc chÊttrong hÖ thay ®æi theo chiÒu cña dßng ch¶y. Trong tÝnh to¸n vÒ thiÕt bÞ

ph¶n øng nãi chung ngêi ta quan t©m ®Õn ba gi¸ trÞ ®Æc trng cho çc lo¹ithiÕt bÞ ®ã lµ:

- N¨ng suÊt thiÕt bÞ

- HiÖu suÊt chuyÓn ho¸WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM




I. ThiÕt bÞ khuÊy trén lµm viÖc gi¸n ®o¹n

C¬ së tÝnh to¸n dùa trªn ph¬ng tr×nh c©n b»ng chÊt:

A R A r V

dt

dn

A R

A

r V

dndt

0, A

A A

n

dndU

A R

A A

r V

ndU dt

0,

0,0, a A A nn Do

A Ra A A A r V nn

dt

dn.,0,

Mô hình làm việcthiết bị Batch reactor

AU

A R

A A

t

Rr V

dU nt dt

0

0,

0 )(

AU

A R

A A R

vr V

dU nt

0

0,

A A vr r .





I. ThiÕt bÞ khuÊy trén lµm viÖc gi¸n ®o¹n

A

A

c

c A

A R

r

dct

0,

AU

A

A A R

r

dU ct

0

0,

NÕu trong qu¸ tr×nh ph¶n øng, thÓ tÝch cña hÖ kh«ng ®æi th×:

A

A

A R

A

r

dc

r V

dndt

AU

A R

A A

t

R

r V

dU nt dt

0

0,

0 )(

Trêng hîp V const. Ta gi¶

thiÕt lµ trong qu¸ tr×nh ph¶nøng thÓ tÝch hÖ thay ®æi tuyÕntÝnh theo hiÖu suÊt chuyÓnho¸, tøc lµ: VR=V0(1+AUA):

AU

A A A

A A R

U V r

dU nt

0 0

0,)1(

AU

A A A

A A R

U r

dU ct

0

0,)1(

0

0,

0,V

nc

A

A


THIẾT BỊ KHUẤY TRỘN LÀM VIỆC GIÁN ĐOẠN




THIẾT BỊ KHUẤY TRỘN LÀM VIỆC GIÁN ĐOẠN

t Rn z t t t t

z

B

t

t z

i

Bi

i M z

mn

.

,

Xác định thời gian thực hiện 1 mẻ tz:

Trong đó: tn, tR , tt: là thời gian

nạp liệu, thời gian phản ứng

và thời gian tháo sản phẩm:

Số mẻ thực hiện trong một khoảng thời gian sản xuất tB:

Số mol của cấu tử i cho mỗi mẻ:

Trong đó: mi,B là khối lượng của

cấu tử i tham gia vào phản ứng

trong khoảng thời gian tB, Mi là

phân tử lượng của cấu tử i.

Thể tích phản ứng V

R được xác định:

i

i R

c

nV

t Rn z t t t t

Lưu ý: Thể tích thực tế của thiết bị VR,t ≥ VR WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

ốWWW.DAYKEMQUYNHON.COM



XÐt ph¶n øng bËc 1, mét chiÒu kiÓu

AU

A

A A R

r

dU ct

0

0,

AU

A A

A A R

U kc

dU ct

0 0,

0,

)1(

)1ln(1 A R U k

t

)exp(1 k t U R A

)1(0, A A A A U kckcr

§èi víi ph¶n øng ®¼ng tÝch ta cã:

§èi víi ph¶n øng ®¼ngnhiÖt, k cã gi¸ trÞ b»ngh»ng sè nªn gi¸ trÞnhËn ®îc cña thêi gianph¶n øng lµ:

Một số ví dụ: A P





Tõ ®Þnh luËt t¸c dông khèi lîng ta cã:

22

0,

2 )1( A A A A U kckcr

AU

A A

A A R

U kc

dU ct

0

22

0,

0,)1(

AU

A

A A R

r

dU ct

0

0,Mµ

AU

A A

A A R

U kc

dU ct

0

22

0,

0,)1(

(k, cA,0 = const)

A

A

A

RU

U

kct

1

1

0,

0,

0,

1 A R

A R A

kct

kct U

XÐt ph¶n øng bËc 2, mét chiÒu kiÓu A P





P v Bv Av P B A

10,

0, A B

B A

cc M

Gi¶ thiÕt cÊu tö B cÇn ph¶i dïng lîng d.Ph©n sè M biÓu thÞ phÇn d cña hÖ sè tû l-

îng cña B/A

Tõ)(

)1(

0,

0,

A A

A

B B

A A A

U M cv

vc

U cc

B Acck r 2

2 0,2 ).1)(( A A A

A

B cU U M v

vk r

AU

A

A A R

r

dU ct

0

0,

)1(ln

)/()1(

1

0,2 A

A

A A B

RU M

U M

cvvk M t

XÐt ph¶n øng bËc 2, mét chiÒu kiÓu





II. ThiÕt bÞ khuÊy trén lý tëng lµm

viÖc liªn tôc (CSTR)

Gi¶ sö dßng vËt chÊt ®i vµo cã nång ®é ban ®Çu cA,0, tèc ®é lu l-îng thÓ tÝch vµ hiÖu suÊt chuyÓn ho¸ UA = 0. Dßng vËt chÊt racã nång ®é ban cuèi cA, tèc ®é lu lîng thÓ tÝch vµ hiÖu suÊt

chuyÓn ho¸ UA.

.

0V .

aV

Trong thiÕt bÞ khuÊy trén lý tëng lµm viÖc liªn tôc th× T, P vµthµnh phÇn cña çc chÊt ph¶n øng vµ s¶n phÈm lµ ®ång nhÊt.NghÜa lµ çc chÊt tham gia ph¶n øng ngay sau khi ®a vµo thiÕtbÞ sÏ ®îc trén ®Òu vµ nång ®é cña chóng nh nhau ë mäi vÞ trÝ

cña thiÕt bÞ ph¶n øng.

[giê ]

Mô hình thiết bị phản ứng CSTR





II. ThiÕt bÞ khuÊy trén lý tëng

lµm viÖc liªn tôc (CSTR)

Nếu như trong thiết bị khuấy trộn làm việc gián đoạn, hỗn hợp

trong thiết bị phản ứng lưu lại trong thiết bị một thời gian đúng

bằng thời gian thực hiện phản ứng tR để đạt độ chuyển hóa nhất định nào đó thì ở thiết bị khuấy trộn liên tục mỗi phần tử tham

gia phản ứng sẽ có một thời gian lưu lại thiết bị, nghĩa là không

có thời gian phản ứng xác định cho hỗn hợp phản ứng. Nếu

phản ứng được thực hiện với lưu lượng thể tích không đổi, theo

nguyên lý xác suất thống kê có thể xác định thời gian lưu trung

bình tb theo công thức:

0V

V Rtb

Trong đó: VR là thể tích phản ứng





II. ThiÕt bÞ khuÊy trén lý tëng

lµm viÖc liªn tôc (CSTR)

Để đạt được chế độ khuấy trộn lý tưởng, trong thực tế người tacần chú ý đến độ nhớt của hỗn hợp tham gia phản ứng, vì độ

nhớt có ảnh hưởng rất lớp đến cường độ khuấy trộn, mặt khác

cũng phải chú ý tới hình dạng của thiết bị, bố trí cánh khuấy và

cửa nạp nguyên liệu và tháo sản phẩm để tránh được vùng chết hay hiện tượng đoản dòng (chỉ đi qua thiết bị chứ không tham

gia phản ứng).





II. ThiÕt bÞ CSTR

Ph¬ng tr×nh (*) cho phÐp x¸c ®Þnh thÓ tÝch thiÕt bÞ khuÊy trén lý t-

ëng lµm viÖc liªn tôc theo hiÖu suÊt chuyÓn ho¸!

Tõ ph¬ng tr×nh c©n b»ng vËt chÊt víi ®iÒu kiÖn æn ®Þnh (dnA /dt = 0) ta cã:

[Dßng vËt chÊt ®i vµo] – [Dßng vËt chÊt ®i ra] =[Lîng chÊt t¹o thµnh hoÆc tiªu hao do ph¶n øng] A R A A r V nn 0,

0,

0,

A

A A

An

nnU

A R A A r V nU 0,

A

A

A

R

r

U

n

V

0,

(*)

A

A A Rtb

r U c

V V

0,

0

0,00, A A cV n Víi

Vµ A

A

A

R

r

U

n

V

0,

tb

: Gäi lµ thêi giankh«ng gian (thêi giandõng thñy ®éng häc)

§èi víi çc ph¶n øng kh«ng cã sù thay ®æi thÓ tÝch, nghÜa lµ A = 0, th×thêi gian vÒ mÆt kh«ng gian ®îc ®Æc trng b»ng thêi gian dõng trung b×nh

cña çc chÊt tham gia ph¶n øng. WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM




II. ThiÕt bÞ CSTR

Khi tính toán thiết bị khuấy trộn liên tục, để thực hiện phản ứng đến độ chuyển hóa Ui nào đó (có nghĩa là đạt nồng độ cuối ci) và

đạt một lượng sản phẩm m theo yêu cầu, cần tiến hành các bước:

1. Xác định số mol cần sản xuất cho một đơn vị thời gian:

2. Xác định thời gian lưu trung bình tb:

3. Xác định thể tích phản ứng VR qua khi thực hiện với lưu lượng

thể tích không đổi. 4. Chọn thể tích thiết bị thực VRt ≥ VR ; thông thường VRt = 4VR /3

5. Lựa chọn cánh khuấy và kích thước cánh khuấy.

i

ii

M

mn


III THIẾT BỊ PHẢN ỨNG DÒNG LÝ TƯỞNG (PFR)WWW.DAYKEMQUYNHON.COM



Thực chất đây là thiết bị dạng ống, đặc trưng của nó là chiều dài L rất lớn so vớiđường kính ống D. Thông thường tỷ lệ L/D > 20.

III. THIẾT BỊ PHẢN ỨNG DÒNG LÝ TƯỞNG (PFR)

Khi đạt được chế độ dòng lý tưởng, thiết bị có những đặc trưng sau: + Không xuất hiện gradient vận tốc theo phương bán kính, hay:

0dr

d 0

t dr

dcvà : Vận tốc dòng chảy

+ Nồng độ các chất tham gia phản ứng thay đổi theo chiều dài của ống, đối vớicác chất tham gia phản ứng thì nồng độ giảm, đối với sản phẩm thì nồng độ tăng:

+ Khi phản ứng xảy ra dưới điều kiện đẳng nhiệt sẽ không có gradient nhiệt độtheo phương bán kính trục phản ứng:

0dt dT

dr dT

dz dT Trên thực tế thìđối với thiết bị dạng ống, để đạt được chế độ đẳng nhiệt là rất khó vàcó thể tồn tại gradient vận tốc

theo phương bán kính và khuếch tán theo trục phản ứng .

+ Không có khuếch tán theo hướng trục, còn theo phương bán kính thì đạt chế độ

khuấy trộn lý tưởng sao cho ứng với một đoạn dz rất nhỏ (tương ứng thể tích

dVR ) được xem như một thiết bị khuấy trộn lý tưởng, liên tục và thiết bị dòng lý

tưởng được coi như một dãy thiết bị khuấy trộn lý tưởng, liên tục nối tiếp nhau.WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

III THIẾT BỊ PHẢN ỨNG DÒNG LÝ TƯỞNG (PFR)WWW.DAYKEMQUYNHON.COM



dV r nd nn A A A A )(

dV r nd A A

0, A

A A

n

nd dU

dV r dU n A A A 0,

C©n b»ng chÊt cho ph©n tè thÓ tÝch dV

M« h×nh thiết bị phản ứng PFR

III. THIẾT BỊ PHẢN ỨNG DÒNG LÝ TƯỞNG (PFR)

Mô hình và tính toán thể tích thiết bị VR (hay chiều dài L của

ống phản ứng)





LÊy tÝch ph©n ph¬ng tr×nh trªn:

: Lµ thêi gian vÒ mÆt kh«ng gian (thêi gian ph¶n øngcÇn thiÕt) ®Ó ®¹t hiÖu suÊt chuyÓn ho¸ tõ 0 ®Õn UA.

AU

A

A A R

r

dU nV

0

0,

0,00, A A cV n

AU

A

A A

r

dU c

0

0,

AU

A

A

V

Ar

dU ndV

00

0,

00

.

V

L F

V

V R





M« h×nh tÝnh to¸n thÓ tÝch thiÕt bÞ ph¶n øng cho dßng ch¶y lý tëng

Thµnh phÇnvËt chÊt vµo

HÖ sè tû lîng, c©nb»ng vËt chÊt

HiÖu suÊt chuyÓn ho¸

Tæng kÕt thµnhphÇn çc chÊt

Ph¬ng tr×nh ®énghäc cña ph¶n øng

N¨ng suÊtthiÕt bÞ

Thµnh phÇnvËt chÊt ra

Thêi gian ph¶nøng cÇn thiÕt

ThÓ tÝch thiÕt bÞph¶n øng VR

Çc bíc tÝnh to¸n ®èi víi thiÕt bÞ dßng ch¶y lý tëng (PFR)







A A

A

A R U U k

V V

1

1ln)1(

1

0

A

RU k

V V

1

1ln

1

0

)1ln(

1

)1(

0,2

0 A A

A

A A

A

R U U

U

ck

V V

AU

A

A A R

r

dU nV

0

0,

§Ó x¸c ®Þnh thÓ tÝch thiÕt bÞ phản

ứng ta có thể sử dụng phương

pháp đồ thị díi d¹ng tÝch ph©n

dUA /-rA. Çch x¸c ®Þnh ®îc m« t¶ë h×nh (4-5). §Æt – 1/rA lµ hµmcña UA ta nhËn ®îc gi¸ trÞ 0,/ A R nV

lµ phÇn diÖn tÝch bÒ mÆt díi ®êngcong biªn giíi tÝch ph©n cña hiÖu

suÊt chuyÓn hãa.

H×nh 4-5: §å thÞ dïng cho x¸c ®ÞnhthÓ tÝch thiÕt bÞ dßng ch¶y lý tëng

XÐt trêng hîp ph¶n øng bËc 1:

§èi víi trêng hîp ph¶n øng cã thÓ tÝchkh«ng ®æi, tøc A = 0, ta nhËn ®îc:

XÐt trêng hîp ph¶n øng bËc 2:

Chó ý (2)





So s¸nh thiÕt bÞ PFR vµ CSTR

Khi so s¸nh thiÕt bÞ dßng lý tëngvíi thiÕt bÞ khuÊy trén lý tëng lµm

viÖc liªn tôc thÊy r»ng trong phÇnlín trêng hîp thÓ tÝch cña thiÕt bÞtrén lý tëng ®Òu lín h¬n thiÕt bÞdßng lý tëng. H×nh 4- 6 cho biÕtsù so s¸nh thÓ tÝch thiÕt bÞ ph¶nøng cña 2 lo¹i nµy. PhÇn diÖn tÝch

ABCD ®Æc trng cho thiÕt bÞ dßngch¶y lý tëng cßn phÇn diÖn tÝchEBCD ®Æc trng cho thiÕt bÞ khuÊytrén lý tëng

H×nh 4-6. So s¸nh thiÕt bÞ dßng lý tëng (PFR) vµ

trén lý tëng (CSTR) lµm viÖc liªn tôc

H×nh 4-7. So s¸nh thiÕt bÞ dßng ch¶y lý tëng

víi 3 thiÕt bÞ trén lý tëng ghÐp nèi tiÕp

H×nh 4-7 cho biÕt sù so s¸nh gi÷a thiÕt bÞ dßngch¶y lý tëng vµ 3 thiÕt bÞ trén lý tëng ghÐp nèi

tiÕp.

Tõ ®å thÞ ta nhËn thÊy tæng thÓ tÝch thiÕt bÞph¶n øng cña 3 thiÕt bÞ trén lý tëng ghÐp nèitiÕp lín h¬n thÓ tÝch thiÕt bÞ dßng ch¶y lý tëngøng víi cïng mét hiÖu suÊt chuyÓn ho¸. Më

réng kh¸i niÖm nµy vµ dùa vµo ®å thÞ h×nh 4-7ta nhËn thÊy khi ghÐp 1 sè lîng rÊt lín çc thiÕtbÞ trén lý tëng ghÐp nèi tiÕp víi nhau th× tængthÓ tÝch cña çc thiÕt bÞ nµy sÏ tiÕn gÇn ®Õn thÓtÝch thiÕt bÞ dßng lý tëng øng víi cïng 1 hiÖu

suÊt chuyÓn ho¸. WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

Ó ồ ế ấ




)1(.. 0, A A A A U C k C k r

A

U

A A

A A

DLT RU k

V

U C

dU

k

C V V

A

1

1ln

)1(

.0

0 0,

0,0

)(

§èi víi thiÕt bÞ dßng lý tëng khihiÖu suÊt chuyÓn ho¸ thay ®æi tõ 0®Õn UA ta cã:

§èi víi thiÕt bÞ trén lý tëng ®¬n:

)1(.

)1(.

.0

0,

0,0

)(

A

A

A A

A A

TLT RU

U

k

V

U C k

U C V V

§Ó so s¸nh mét çch ®Þnh lînggi÷a hai lo¹i thiÕt bÞ Dßng lý t-ëng (PFR) vµ Trén lý tëng(CSTR). Ta xÐt mét ph¶n øng bËc

1 tiÕn hµnh trong ®iÒu kiÖn ®¼ngtÝch, ®¼ng nhiÖt. Ph¬ng tr×nh®éng häc cã d¹ng:

Khảo sát một dãy gồm m thiết bị khuấytrộn lý tưởng nối tiếp nhau, mỗi bình cóthể tích Vm. Thể tích của m bình sẽ là:

m Rm V mV . (m ≥ 1)

Thể tích của thiết bị dòng lý tưởng là

VDLT. Kết quả trên đồ thị chỉ ra ảnh

hưởng của số thiết bị trong dãy tới độ

chuyển hóa và thể tích thiết bị.

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0

1

10

20

30

V

( T L T ) / V ( D L T )

Ui

m=10

m=2

m=1


Ảnh hưởng của bậc phản ứng Với bậc phản ứng n > 1 ta có:




Với phản ứng bậc 1 (n=1) ta có:

Nếu thực hiện phản ứng với bậc khác nhau (n=1,2,3) trong hailoại thiết bị dòng lý tưởng và

trộn lý tưởng thì độ chuyển hóacủa chúng cũng thay đổi theo.Để có thể so sánh ta dùng tỷ số giữa thời gian lưu trung bìnhtrong thiết bị trộn lý tưởng vàdòng lý tưởng.

g ậ p g

ii

iC

C i

i DLT

U k C

C

k C k

dC i

i

1

1ln

1ln

1

.

0,

)(

0,

i

i

i

DLT

TLT

U

U

U

1

1ln

1

)(

)(

)1.(..

0,0,

)(

i

i

i

ii

i

ii

TLT U k

U

C k

C C

C k

C C

ậ p g

n

i

i

n

i

n

i

ii

n

i

ii

TLT U k

U C

C k

C C

C k

C C

)1.(

.

..

1

0,0,0,

)(

ni

n

i

n

i

n

i

C

C

n

i

i DLT

U C nk

C C nk C k

dC i

i

11

0,

11

0,)(

)1(1.)1(

1

)()1(

1

.0,

1)(

)(

)1(1)1(

)1(

n

ii

i

DLT

TLT

U U

nU

i DLT

TLT

U 1

1

)(

)(

2)(

)(

)1(1)1(

2

ii

i

DLT

TLT

U U

U

Với n = 2 :

Với n = 3 :

00,2

0,40,6

0,8 1,0

4

2

10

( T L T ) / ( D L T )

Ui

6

8


CÁC DÃY THIẾT BỊ PHẢN ỨNGWWW.DAYKEMQUYNHON.COM



CÁC DÃY THIẾT BỊ PHẢN ỨNG

Mục đích:

Trong sản xuất công nghiệp, đặc biệt trong công nghiệp vật liệu thìnhững quá trình biến đổi chất không

chỉ xảy ra trong một thiết bị mà cóthể thực hiện trong một dãy gồm nhiều thiết bị, có thể là:

- Dãy nối tiếp các thiết bị cùng loại - Dãy nối tiếp các thiết bị khác loại

- Dãy thiết bị lắp song song, v.v.

Nâng cao năng suất quá trình

Việc lựa chọn dãy thiết bị, cách lắp đặt và số thiết bị phụ thuộc vào loại phản

ứng, cơ chế phản ứng, tính chất của

các chất tham gia phản ứng và yêu cầu

về năng suất cũng như độ chuyển hóa.

Nâng cao độ chuyển hóa

Giảm năng lượng tiêu thụ

1. Dãy thiết bị nối tiếp:

)1(.. 0, A A A A U C k C k r

Ta xÐt mét ph¶n øng bËc 1 tiÕn

hµnh trong ®iÒu kiÖn ®¼ng tÝch,®¼ng nhiÖt. Ph¬ng tr×nh ®éng häccã d¹ng:

§èi víi thiÕt bÞ trén lý tëng ®¬n:

)1(.

)1(.

.0

0,

0,0

A

A

A A

A A

RU

U

k

V

U C k

U C V V

),

,

0 1(.

1

i A

i A Ri

U

U

k V

V

NÕu ghÐp nhiÒu thiÕt bÞ trén lý t-

ëng, thêi gian ph¶n øng trongthiÕt bÞ thø i sÏ lµ:

Hay





i A

i Ai A

iC

C C

k ,

,)1(, )(.

1

1,

)1(,

i A

i A

iC

C k

i

i A

i Ak

C

C

1,

)1(,

ii A

i A

k C

C

1

1

)1(,

,

Víi nhãm m thiÕt bÞ:

m

i im A

m A

i A

i A

A

A

A

A

k C

C

C

C

C

C

C

C

1)1(,

,

)1(,

,

1,

2,

0,

1,

1

1.......

Khi thÓ tÝch çc thiÕt bÞ nh nhau:m

i A

m A

k C

C

1

1

0,

,

Theo nồng độ các chất ta có:





m

i

Ak

U

1

11

Kết hợp với

Với độ chuyển hóa UA tính cho toàn quá trình:

m

i A

m A

k C

C

1

1

0,

,

0,

,0,

A

m A A

AC

C C U

Từ đó có thể xác định CA,m hay UA, sốthiết bị cần thiết m hay thể tích thiết bị

cần thiết VR thông qua thời gian i

Ví dụ: Thực hiện phản ứng đơn giản bậc n sau:

Phương trình cân bằng vật chất cho cấu tử A ở thiết bị thứ i bấtkỳ sẽ là:

i

n

i Aii Ai A C k C C .. ,,1,

A B + Ck

Với n

AC k r .


Giải h t ì h bậ ó thể dù h há ầ đú




Giải phương trình bậc n có thể dùng phương pháp gần đúng hay phương pháp đồ thị. Bằng phương pháp đồ thị ta có thể tiến hành như sau:

Phương trình

Cho cấu tử i bất kỳ có thể viết dưới dạng

ini Aii Ai A C k C C .. ,,1,

imimimi

iimimi

r C C

r C C

.

0..

,,1,

,1,

Như vậy tốc độ chuyển hóa của cấu tử i, r i được tính

i

mi

i

mi

imi

C C r r

1,,

, .

Dựa vào phương trình trên có thể xác định số thiết bị m cần

thiết để thực hiện phản ứng đạt đến một độ chuyển hóa nhất định nào đó theo phương pháp đồ thị


a) Trường hợp thực hiện phản ứng ở chế độ đẳng nhiệt cho tấtWWW.DAYKEMQUYNHON.COM



a) Trường hợp thực hiện phản ứng ở chế độ đẳng nhiệt cho tất cả các thiết bị trong dãy, nghĩa là T1 = T2 = … Tm

Ta có thể dùng phương trình

Cho các giá trị Ci khác nhau để vẽ đường r i = f(Ci)

Xuất phát từ Ci,0 = C1,0 (nồng độ

ban đầu của cấu tử i ở dòng vào

thiết bị 1), vẽ đường làm việc cótg = -1/i cắt đường cong r i = f(Ci)

tại P1, chiếu xuống trục Ci được C1.

Tiếp tục thực hiện như đối với các

điểm C1

, C2

,…tới khi đạt được Cm

.

Đếm số đường CP ta sẽ có số thiết bị cần thiết trong dãy để thực hiện

phản ứng đạt được độ chuyển hóa

Um (hay Ci,m), hình bên.

)(... i

n

iiii C f C k r r

Ci C1,0 C1 C2 C3 C4

P 1

P 2P 3

P 4

2 1

r i = i . r

tg = -1/ i

Cm


b) Trường hợp nhiệt độ phản ứng ở các thiết bị là khác nhau




b) Trường hợp nhiệt độ phản ứng ở các thiết bị là khác nhau,ứng với một nhiệt độ ta vẽ đường r i = f(Ci,T) và cũng xuất pháttừ Ci,0 ta kẻ đường thẳng có có tg1 = -1/i cắt đường r i = f(Ci,T1) tại P1, và tương ứng điểm P1 ta có C1, tiếp tục từ C1 ta kẻ

đường thẳng có tg2 = -1/i cắt đường r i = f(Ci, T2) tại P2 và cứ tiếp tục như vậy cho tới điểm gần Cm, hình xx.

Ci C1,0 C1 C2 C3

P 1P 2P 3

r i = i . r

Cm

Hình xx: Xác định số thiết bị bằng phương pháp đồ thị

(trường hợp các thiết bị làm việc ở các nhiệt độ khác nhau) WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

Dãy thiết bị phản ứng nối tiếp cũng có những ưu điểm nhưWWW.DAYKEMQUYNHON.COM



Dãy thiết bị phản ứng nối tiếp cũng có những ưu điểm như thiết bị khuấy trộn liên tục nhưng cho độ chuyển hóa cao hơn so với thiết bị khuấy trộn có cùng thể tích. Tuy nhiên số thiết

bị nhiều sẽ đòi hỏi chi phí đầu tư nhiều và vận hành cao. Do

đó phải lựa chọn số thiết bị cần thiết và thích hợp sao cho đạt được yêu cầu sản xuất mà không cần tăng chi phí.

2. Dãy thiết bị phản ứng song song:

Scan hình 5.25 và 5.26





IV. ThiÕt bÞ ph¶n øng cã håi lu

Çc ph¶n øng xóc t¸c enzim, ®Þnh híng ph¶n øng

Môc ®Ých:

1. T¨ng kh¶ n¨ng chuyÓn hãa2. Thùc hiÖn trao ®æi nhiÖt

3. Xóc tiÕn cho qu¸ tr×nh míi

Çc ph¶n øng kÕt tinh cÇn mÇm tinh thÓ nh©n t¹o





Gi÷a R = 0 (trêng hîp dßng ch¶y lý tëng) vµ R = (trêng hîp khuÊy trén liªntôc) th× cã thÓ cã nhiÒu møc ®é håi lu kh¸c nhau bÊt kú. Víi s¬ ®å trªn ta cã ph-¬ng tr×nh ®èi víi dßng ch¶y lý tëng:

a

r

V

V R

Dßng lu lîng s¶n phÈm håi lu

Tæng dßng lu lîng s¶n phÈm t¹o thµnh

§Þnh nghÜa vÒ chØ sè håi lu R:

Nh vËy: 0 R !

Víi dßng lý tëng: R = 0

Víi trén liªn tôc : R =

A

A

U

U A

A

A

R

r

dU

n

V

1,1,


1,1, , A A U n ®îc x¸c ®Þnh gi¸n tiÕp theo ph¬ng tr×nh:

)1(

)1(

0,,

0

A Ar A

A Aa

U n Rn

U V V





Dßng vËt chÊt ®îc trén t¹i vÞ trÝ ®iÓm M ë ®Çu vµo thiÕt bÞ sÏ biÕn®æi trùc tiÕp phô thuéc vµo nång ®é cña cÊu tö A ®a vµo


)1(

)1(

00

0,0,

0

,0,

1

1,

1,

A A

A A A

a

r A A A

AU V RV

U n Rn

V RV

nn

V

nc

A A

A A A

U R R RU Rcc 1

10,1,

)/(1

)/(1

0,1,

0,1,

1,

A A A

A A

Acc

ccU

A A U R

RU

11,

)1(0,0,0,1, Rnnn Rn A A A A Dßng vËt chÊt ë ®Çu vµo ®îc tÝnh:

§Æt biÓu thøc tÝnh UA,1 vµ 1, An Vµo c«ng thøc

A

A

U

U A

A

A

R

r

dU

n

V

1,1,

ta ®îc:

A A

A A

A A

A A A A

U

U c

U V

U n

V

nc

1

1

)1(

)1(0,

0

0,

A A

A

A

A

U

U

c

c

1

1

0,

Trêng hîp tæng qu¸t:





Víi ®iÒu kiÖn biªn R = 0 vµR = tõ ph¬ng tr×nh (*) ta

sÏ nhËn ®îc ph¬ng tr×nh ®èivíi dßng ch¶y lý tëng vµdßng trén lý tëng.

H×nh 4-9. M« h×nh ph¶nøng cã dßng håi lu

A A U R

RU

11,

A

A

U

U A

A

A

R

r

dU

n

V

1,1,

A

A

U

U R R A

A

A

R

r

dU R

n

V

)1/(0,

)1(

AU

A

A

A

R

r

dU

n

V

00,

A

A

A

R

r

U

n

V

0,

Trén lý tëng

Dßng lý tëng

(*)

)1(0,0,0,1, Rnnn Rn A A A A





XÐt ph¶n øng bËc 1 cã V=const

Ph¬ng tr×nh trªn cho phÐp tÝnh hiÖu suÊt ph¶nøng trong thiÕt bÞ cã håi lu ®èi víi ph¶n øngbËc 1 víi V = const (A = 0) theo chØ sè R.

R Rk RU A

)]1/(exp[)1(

11

0,0, / A A R ncV

Tõ: )1(0, A A A U kcr

A

A

A

A

U

U R R A

A

A

U

U R R A A

A

A

R

U dU

kc R

U kcdU R

nV

)1/(0,)1/( 0,0, )1(1

)1()1(

A

A

U

U R R A

A

A R U Rn

kcV )1/(

0,

0, )1ln()1(


KiÓu lµm viÖc cña thiÕt bÞ cã håi lu thêng ®îc sö dông cho ph¶n øng xóc




KiÓu lµm viÖc cña thiÕt bÞ cã håi lu thêng ®îc sö dông cho ph¶n øng xóct¸c d¹ng:

A + R R + R 21 m

R

m

A A ckcr Cã

VÝ dô nh qu¸ tr×nh lªn men, khi ®ã vËn tèc qu¸tr×nh sÏ t¨ng nhanh nhê cã lîng nhá R. VÊn ®ÒcÇn quan t©m lµ víi R b»ng bao nhiªu th× thÓtÝch thiÕt bÞ còng nh thêi gian ph¶n øng lµ nhánhÊt? Gi¸ trÞ chØ sè håi lu R tèi u ®îc x¸c ®Þnhb»ng ®å thÞ, trong ®ã tû sè – 1/rA t¹i UA,1 t¬ngøng víi ®êng th¼ng c¾t ngang ®êng cong tèc®é ph¶n øng. §iÓm c¾t ngang cña ®êng th¼ngvíi ®êng cong ®îc chän sao cho phÇn diÖn tÝchA1 vµ A2 b»ng nhau.

§å thÞ x¸c ®Þnh chØ sè håi lutèi u ®èi víi ph¶n øng xóc t¸c

Tõ ®å thÞ nhËn thÊy ë hiÖu suÊt ph¶n øng thÊp th× thiÕt bÞ trén lý tëng lµ thuËnlîi cßn ë hiÖu suÊt chuyÓn hãa cao th× thiÕt bÞ dßng lý tëng l¹i chiÕm u thÕ. V×vËy nh×n chung víi ph¶n øng xóc t¸c lo¹i nµy th× ta nªn kÕt hîp c¶ hai lo¹ithiÕt bÞ dßng lý tëng vµ trén lý tëng.




A P




XÐt ph¶n øng ®¼ng tÝch, bËc 1 d¹ng

A P

M« h×nh tÝnh to¸n

c©n b»ng chÊt cñathiÕt bÞ cã ph©nt¸ch vµ håi quy

r A A Ar A nU nn ,0,, )1)(( C©n b»ng chÊt cho cÊu tö A lµ:

A

A

A

r A

U

U

n

n 1

0,

,

A

A

A

R

r U

nV

0,

A

A

r A A

R

r

U

nn

V

)( ,0,

)1(0, A A A U kcr

)1()( 0,,0, A A

A

r A A

R

U kc

U

nn

V

A

A

r A A

A R

U

U

nn

kcV

1)( ,0,

0,

0,0, / A A R ncV

A

A

A A U

U

U U

k

1/)1(1

A

LU

k K

1

1


T×m gi¸ thµnh tèi u K

T

(min) ®èi víi U

A




CÇn lùa chän mét thiÕt bÞ ph¶n øng cã V lín vµ R nhá hay ngîc l¹i? ë ®©y tathÊy kh«ng ph¶i chØ gi¸ thµnh vÒ thÓ tÝch thiÕt bÞ mµ cßn chØ sè håi lu (cÇnph©n t¸ch), tæng gi¸ thµnh ®ã ph¶i lµ nhá nhÊt khi hiÖu suÊt chuyÓn hãa ®¹t

tèi u: Ta ký hiÖu.KV: Gi¸ thµnh tÝnh trªn ®¬n vÞ thêi gian vµ thÓ tÝch thiÕt bÞ

Kr: Gi¸ thµnh tÝnh trªn ®¬n vÞ vËt chÊt s¶n phÈm håi lu

Ta cã: AU k

1

11

0,0,0 // A A R R ncV V V

)1(0,

0,

A A

A R

U k cnV

A

A Ar A

U

U nn

10,,

Tõ pt: A

A

A

r A

U

U

n

n 1

0,

,

A

A A

r

A A

A

vT U

U n K

U k c

n K K

)1(

)1(

0,

0,

0,

Coi ph¶n øng lµ bËc 1,

gäi KT lµ tæng gi¸ thµnh:

§Ó KT (min) ®èi víi UA: !0 A

T

dU

dK 0

)1( 2

0,

2

0,

0, A

A

r

A A

A

vU

n K

U k c

n K

r A

v

opt A

K kc

K U

0,

,

1

1

22

0, )1( A

r

A A

V

U

K

U k c

K


VI. ThiÕt bÞ khuÊy trén lµm viÖc b¸n liªn tôc




§èi víi thiÕt bÞ lo¹i nµy ngêi ta ®a vµo thiÕt bÞ chÊt ph¶n øng thø nhÊt råi tiÕn hµnh®èt nãng chÊt ph¶n øng ®ã tíi nhiÖt ®é thÝch hîp sau ®ã míi cho chÊt ph¶n øng

thø hai vµo:

Gi¶ sö ph¶n øng lµ ®¼ng nhiÖt, b¸n liªn tôc, bËc 1 d¹ng: A B

Víi ®Çu vµo chÊt tham gia ph¶n øng ®îc ®iÒu chØnh, ta cã ph¬ng tr×nh c©nb»ng vËt chÊt t¹i ®Çu ra:

A R A A r V n

dt

dn '

0,

A A kcr

'

0, R A A

A V kcdt

dnn

' R

A

A V

n

c lu«n thay ®æi vµ ta cã:' RV

A A

A kndt

dnn 0,

Ph¬ng tr×nh trªn còng ®óng víi trênghîp thay ®æi khèi lîng cña A:

A A

A kmdt

dmm 0,





i

m

m A A

A t t kmm

dmt A

i A

,

, 0,

Dßng vËt chÊt ®Çu vµo (h»ng sè) trong kho¶ng thêi gian t¬ng øng t-ti

Khèi lîng cña A trong thiÕt bÞ t¹i thêi ®iÓm ti

0, Am

i Am

,

i

t A A

i A At t

kmm

kmm

k

,0,

,0,ln

1

)(exp1exp. 0,

,, i

A

ii At A t t k k

mt t k mm

i A

t

A Bt B mt mmm ,

0

0,0,,

§èi víi cÊu tö B, t¹i thêi ®iÓm tcã thÓ tÝnh th«ng qua ph¬ngtr×nh c©n b»ng chÊt

LÊy tÝch ph©n tõ mA,i ®Õn mA,t ta ®îc:

Gi¶i tÝch ph©n trªn


PhÇn III: §éng Häc mét sè qu¸ tr×nh cô thÓWWW.DAYKEMQUYNHON.COM



PhÇn III: §éng Häc mét sè qu¸ tr×nh cô thÓ

Ch¬ng I: §éng häc ph¶n øng hÖ ®ång nhÊt

I. §éng häc ph¶n øng hÖ khÝ ®ång nhÊt xóc t¸c

§Æc ®iÓm: Çc chÊt cã mÆt trong hÖ ph¶n øng vµ xóc t¸c ®Òu lµ thÓ khÝ

Khi cã mÆt NO2 NO2 + SO2 = NO + SO3

2NO + O2 = 2NO2

VÝ dô 1: Ph¶n øng «xi hãa SO2 thµnh SO3 khi cã mÆt xóc t¸c NO2

VÝ dô 2: Ph¶n øng «xi hãa hi®r« thµnh h¬i níc ®îc xóc t¸c bëi NO

2NO + O2 2NO2

NO2 + H2 H2O + NO

2SO2 + O2 2SO3






Ph¬ng tr×nh ®éng häc:

Coi ph¶n øng kh«ng xóc t¸c cã d¹ng: AB A + Bk

Khi cãxóc t¸c:

rAB = k.CAB

AB + K’ AK + B k 1

AK K’ + A k 2

rA1 = k1.CAB.CK’

mµ CK = CAK + CK’ rA1 = k1.CAB.(CK – CAK)

rA2 = k2.CAK

Tr¹ng th¸i æn ®Þnh: rA1 = rA2 k2.CAK = k1.CAB.(CK-CAK)

2

'1 ..

k

C C k C K AB

AK






II. §éng häc ph¶n øng hÖ láng xóc t¸c ®ång nhÊt

§Æc ®iÓm ph¶n øng xóc t¸c pha láng:

1. BËc ph¶n øng thêng lµ ph©n sè

2. Quy luËt ®éng häc ®èi víi çc chÊt xóc t¸c kh¸c nhau kh«ng gièng nhau

3. Nång ®é H+, OH- ¶nh hëng rÊt phøc t¹p tíi tèc ®é ph¶n øng trong dungdÞch níc, cã nh÷ng ph¶n øng khi nång ®é H+ thay ®æi bËc cña ph¶n øngcòng thay ®æi

4. NhiÖt ®é ¶nh hëng kh¸ phøc t¹p tíi ph¶n øng, kh«ng nhÊt thiÕt tu©n theonh÷ng quy luËt thêng gÆp

5. Trong ph¶n øng pha láng, b¶n th©n dung m«i cã thÓ ho¹t hãa pha láng, cãt¸c dông thóc ®Èy tèc ®é ph¶n øng





§éng häc ph¶n øng ®îc gi¶i thÝch theo lý thuyÕt t¹o thµnh hîp chÊt trung gian

VÝ dô: XÐt ph¶n øng A B díi t¸c dông cña xóc t¸c K:

A + K Z K + Bk 1

k 2

k 3

XÐt hai trêng hîp:

1. k3 << k2: Tèc ®é qu¸ tr×nh phô thuéc k3 vµ nång ®é hîp chÊt trung gian

K A Z C C k C k r ... 13

2

133

....

k

C C k k C k r K A Z Tèc ®é ph¶n øng:

Ta cã: K 1.CA.CK – k 2.CZ – k 3.CZ = 032

1 ..

k k

C C k C K A

Z

2. k3 >> k1 vµ k3 >> k2: Tèc ®é t¹o hîp chÊt trung gian quyÕt ®Þnh tèc ®é qu¸ tr×nh

Tèc ®é ph¶n øng:





é g ä é q ô

T¬ng tù nÕu cation, anion cã mÆt trong dung m«i tham gia ph¶n øng

2

13 ....

k

C C C k k r H K

n

A

VÝ dô:

H+, OH- tham gia ph¶n øng, ®Èy m¹nh tèc ®é ph¶n øng, thÓ hiÖn râ trong çcph¶n øng h÷u c¬ xóc t¸c axit, baz¬

nA + K + H+ Z K + Bk 1

Khi ®ã:

HoÆc:

Suy réng cho ph¶n øng: nA + K Z K + Bk 3 k 1

2

13 ...

k

C C k k r K

n

A

k 2

k 2

K

n

A C C k r ..1

H K

n

A C C C k r ...1

HoÆc:





é g ä é q ô

III. §éng häc ph¶n øng hÖ gi¶ ®ång nhÊt

§Æc ®iÓm ph¶n øng lo¹i nµy lµ ph¶n øng xóc t¸c men (enzim)vµ cã nh÷ng ®Æc trng sau:

1. Cã tÝnh chän läc cao

2. HiÖu suÊt xóc t¸c cao3. Xóc t¸c trong ®iÒu kiÖn nhiÖt ®é thêng

4. Qu¸ tr×nh ph¶n øng diÔn ra theo c¬ chÕ phøc t¹p, rÊt mÉn c¶m víi t¹p chÊt

Ph¶n øng tæng qu¸t cña S víi men E cã d¹ng:

E + S E-S

E-S E + P

k 1

k 2 k’1

Theo nguyªn lý nång ®é æn ®Þnh ®èi víi ES:

02

'

11 ES k ES k S E k

Vµ: ES E E

0

S k k k

S E k ES

12

'

1

0

'

1





é g ä é q ô

Tèc ®é ph¶n øng khi ®ã:

S K

S E k

S k

k k

S E k

S k k k

S E k k ES k W

m

02

1

2

'

1

02

12

'

1

0212

1

2

'

1

k

k k K m

PT trªn ®îc gäi lµ pt Michaelis-Menten vµ ®îc gäi lµ h»ng sè Michaelis

NÕu [S] << Km S K

E k W

m

02

NÕu [S] >> Km 02 E k W W m

(W phô thuéc bËc nhÊt vµo nång ®é chÊt ph¶n øng)

(W kh«ng phô thuéc vµo nång ®é chÊt ph¶n øng)

Thay k2[E]0 = Wm vµo (*) ta ®îc:

(*)

S K

S W W

m

m

LÊy nghÞch ®¶o pt cuèi cïng ta ®îc:

mm

m

W S W

K

W

11.

1

02

11

E k W

m

m

W

K W

1

S /1WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM




é g ä é q ô

Ch¬ng II: §éng häc ph¶n øng hÖ kh«ng ®ång nhÊt

KhÝ – Láng

(hÊp thô)

Láng – R¾n

(t¸ch, chiÕt)

KhÝ – R¾n

(hÊp phô, xóc t¸c dÞ thÓ)

Ph¶n øng hÖ khÝ cã xóc t¸c r¾n

- Xóc t¸c ph¶i cã sè t©m ho¹t hãa lín vµ ph©n bè ®Òu trªn bÒ mÆt

- H¹t xóc t¸c ph¶i cã kÝch thíc (tæng bÒ mÆt tiÕp xóc) thÝch hîp

- Líp xóc t¸c chiÕm thÓ tÝch thiÕt bÞ nhá, cã ®é bÒn nhiÖt, bÒn c¬vµ bÒn hãa tèt, tuæi thä (thêi gian sèng) cao, khèi lîng riªng nhá

Mét sè yªu cÇu ®èi víi xóc t¸c r¾n:

Thêng lùa chän xóc t¸c r¾n, xèp





é g ä é q ô

Mét sè d¹ng h×nh häc cña xóc t¸c r¾n

BA

BAAB

AB

A

BA

Langmuir-Hinshelwood

Rideal-Eley

C¬ chÕ ph¶n øng trong xóc t¸c dÞ thÓ khÝ-r¾n





M« h×nh hÊp phô vµ ph¶n øng

1. KhuÕch t¸n tõ pha khÝ quamµng biªn tíi bÒ mÆt pha r¾n

2. KhuÕch t¸n vµo mao qu¶n

3. HÊp phô vµ ph¶n øngtrªn bÒ mÆt mao qu¶n

4. KhuÕch t¸n s¶n phÈm tõmao qu¶n ra bÒ mÆt

5. KhuÕch t¸n s¶n phÈm tõbÒ mÆt vµo dßng khÝ

Qu¸ tr×nh gåm çc bíc sau:

vAA + vBB = vLL + vMM

Gi¶ sö cã ph¶n øng pha khÝ thùc hiÖn trªn xóc t¸c r¾n

Mµng biªn

Pha khÝ

CAm CAs CAg CA

1

2

3

4

5







3/16

p

p

vd

2

p s d S

p

s s

S

S

2

p p DS

p

p

S D

s p p

p

p p

p

p

p

p

p

vd d

D

d d

D

d

D

v

S S

1.

6.

66

6

2

2

3

2

3

2

6. v p S d

)1( s

f

r d tl td .4.4

§êng kÝnh h¹t r¾nDiÖn tÝch h¹t h×nh cÇu

HÖ sè h×nh d¹ngDiÖn tÝch h¹t h×nh cÇu

DiÖn tÝch bÒ mÆt ngoµi cña h¹t

§êng kÝnh h¹t

ThÓ tÝch h¹t r¾n

BÒ mÆt riªng

§êng kÝnh t¬ng ®¬ng

TiÕt diÖn tù do

Chu vi thÊm ít

Mét sè th«ng sè h ×nh häc ®Æc trng cña h¹t r¾n





D

d k

Sh

td Ag .

D

g S c

.

.

g S

G

v ...Re

Sherwood

Schmit

Reynolds

dtd: §êng kÝnh t¬ng ®¬ng

D: HÖ sè khuÕch t¸n ph©n tö

: §é nhít dßng khÝ

: Khèi lîng riªng hçn hîp khÝ

ChuÈn sè Nusselt:

td d Nu

.

ChuÈn sè Prandt:

g C p ..Pr

: HÖ sè cÊp nhiÖt dÕn thµnh thiÕt bÞ

: HÖ sè dÉn nhiÖt cña hçn hîp khÝ

Cp: NhiÖt dung ®¼ng ¸p cña hçn hîp khÝ

f

r d tl td .4.4DiÖn tÝch mÆt c¾t ngangChu vi thÊm ít

Çc chuÈn sè thêng dïng

3/149,0 .Re.).1.(04,5 ScSh

3/159,0.Re.).1(42,3 ScSh

0,01< Re < 50

50 < Re < 1000

íi





3/149,0 Pr .Re.).1.(04,5 Nu

3/159,0 Pr .Re.).1(42,3 Nu

Trong miÒn

50 < Re < 1000

Chia 2 vÕ c«ng thøc tÝnh Sh cho Re.Sc 1/3 vµ hai vÕ c«ng thøc tÝnh Nu cho Re.Pr 1/3

Víi 0,01< Re < 50 53,0

3/2

Re.84,0.

..

D

g

G

k Ag

JD gäi lµ chuÈn sè cña khuÕch t¸n

Víi 50 < Re < 100041,0Re.57,0 D J

Víi qu¸ tr×nh truyÒn nhiÖt:

Trong miÒn 0,01< Re < 50

53,0

3/2

Re.84,0.

.

p

p

C

C G

§Æt vÕ ph¶i lµ JH gäi lµ chuÈn sè cña truyÒn nhiÖt:

53,0Re.84,0 D J

53,0Re.84,0 H J

Trong miÒn 50 < Re < 1000 41,0Re.57,0 H J

0,01< Re < 50

§Æt





Nh vËy: Trong cïng mét chÕ ®é thñy lùc cña dßng ch¶y th× JD = JH. Dùa vµo çcc«ng thøc thùc nghiÖm ta x¸c ®Þnh ®îc hÖ sè cÊp nhiÖt , tõ ®ã tÝnh ®îc JH vµ trªnc¬ së JD = JH ta tÝnh ®îc kAg, tõ ®ã x¸c ®Þnh ®îc tèc ®é chuyÓn khèi.

§Æc ®iÓm cña ph¶n øng n»m trong miÒn khuÕch t¸n ngoµi

1. BËc ph¶n øng lu«n lµ bËc 1

2. Ngoµi nång ®é, hÖ sè cÊp khèi kAg

còng ¶nh hëng ®Õn tèc ®é ph¶n øng

3. Tèc ®é dßng ch¶y t¨ng lµm t¨ng tèc ®é ph¶n øng (th«ng qua G trong Re)

4. NhiÖt ®é hÇu nh kh«ng ¶nh hëng ®Õn tèc ®é qu¸ tr×nh ph¶n øng

)( As Ag Ag A C C k N

NhËn xÐt





II. Ph¶n øng n»m trong miÒn ®éng häc

1. Ph¬ng tr×nh hÊp phô ®¼ng nhiÖt LangmuirHÊp phô lµ kh¸i niÖm dïng ®Ó m« t¶ qu¸ tr×nh trong ®ã mét ph©n tö (chÊt bÞhÊp phô – adsorbate) liªn kÕt víi bÒ mÆt chÊt r¾n (chÊt hÊp phô – adsorbent)

Møc ®é che phñ :

N

N S Sè trung t©m ho¹t tÝnh ®· bÞ chiÕm

Tæng sè trung t©m ho¹t tÝnh cña chÊt hÊp phô

Khi = 1, Ns = N: Mét líp mµng hÊp phô ®îc h×nh thµnh trªn bÒ mÆt pha r¾n

Møc ®é che phñ phô thuéc ¸p suÊt cña çc d¹ng pha khÝ hÊp phô, quan hÖ = (p) ®îc gäi lµ ®¼ng nhiÖt hÊp phô.

Ag

Aads

BÒ mÆt

C©n b»ng ®éngV S N N N

Sè trung t©m ho¹ttÝnh cßn trèng





Tèc ®é qu¸ tr×nh hÊp phô:

Tèc ®é qu¸ tr×nh nh¶:

N pk N pk r AV A A ).1.(...

N k N k r DS D D ...


Sè trung t©m ho¹t

tÝnh ®· bÞ hÊp phô

Gi¶ thiÕt

BÒ mÆt cña pha r¾n lµ®ång nhÊt, mçi trung t©mho¹t tÝnh chØ hÊp phô 1ph©n tö (hÊp phô ®¬nlíp). C©n b»ng hÊp phô lµ

mét c©n b»ng ®éng,kh«ng cã t¬ng t¸c gi÷açc ph©n tö ®· hÊp phô vµnhiÖt hÊp phô kh«ng phôthuéc møc ®é che phñ .

A(g) + S Aads

A2 (g) + S 2Aads

KA

KA

KD

KD

HÊp phô liªn kÕt

HÊp phô ph©n ly

H»ng sè tèc ®équ¸ tr×nh hÊp phô

H»ng sè tèc ®équ¸ tr×nh nh¶

T©m hÊp phô





Khi c©n b»ng

D

A

k

k K

K: cho biÕt ¸i lùc cña ph©n tö hÊpphô ®èi víi trung t©m ho¹t tÝnh

.)1.(. D A D A k pk r r

p K p K .1

.

Ph¬ng tr×nh®¼ng nhiÖt hÊpphô Langmuir

p K .

11

1

p

1

1

1

K 1



N pk N pk r AV A A ).1.(...

N k N k r DS D D ...

Sè trung t©m ho¹t

tÝnh cßn trèng

Sè trung t©m ho¹ttÝnh ®· bÞ hÊp phô

Irving Langmuirchemist and physicist


PhÇn III: §éng Häc mét sè qu¸ tr×nh cô thÓÓ Ê


http://www.answers.com/topic/langmuir-jpg



Khi c©n b»ng

D

A

k

k

K

K: cho biÕt ¸i lùc cña ph©n tö hÊp

phô ®èi víi trung t©m ho¹t tÝnh

22 .)1.(. D A D A k pk r r

p K pk k

D

A ..)1( 2

2

p K

p K

.1

.

Nh÷ng tÝnh to¸n t¬ng tù cã thÓ ¸p dông cho qu¸ tr×nh hÊp phô ph©n ly



222 .)1.(... N pk N pk r AV A A

22... N k N k r DS D D


Sè trung t©m ho¹ttÝnh ®· bÞ hÊp phô

p K .

11

1

p

1

1

1

K 1





0.0 0.5 0.1 1.5 2.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

K = 0,1

K = 1,0K = 10

K nhá

K lín

§ é c h e

p h ñ b Ò m Æ t

P (atm)1. p K

1.1 p K p K .

1. p K

p K p K ..1

1

§¼ng nhiÖt hÊp phô Langmuir

p K p K .1

.

p nhá: Tu©n theo®Þnh luËt Henry

p lín: T¹o lípmµng hÊp phô

A A A pk r ).1.(



http://www.answers.com/topic/langmuir-isotherm2-jpg



Qu¸ tr×nh nh¶

.k r

p K

p K

.1

.

].[1

].[

p K

p K k r

Xem xÐt hai trêng hîp giíi h¹n

ë ¸p suÊt cao ë ¸p suÊt thÊp

1. p K 1. p K Tèc ®é ph¶n øng nh¶ hÊpphô kh«ng phô thuéc vµo¸p suÊt khÝ. Ph¶n øng bËc0. Tèc ®é nh¶ chËm. k r ]..[ p K k r

Tèc ®é ph¶n øng phôthuéc tuyÕn tÝnh vµo ¸psuÊt pha khÝ. Ph¶n øngbËc 1. Tèc ®é nh¶ lín.

Tèc ®é nh¶ Møc ®é che phñ Møc ®é che phñ phôthuéc ¸p suÊt pha khÝth«ng qua ph¬ng tr×nhLangmuir





2. Ph¬ng tr×nh hÊp phô ®¼ng nhiÖt Temkin

Gi¶ thiÕt

BÒ mÆt hÊp phô lµ kh«ng ®ång nhÊt, bao gåm nh÷ngtrung t©m ho¹t tÝnh cã thÕ hÊp phô kh¸c nhau

Qu¸ tr×nh hÊp phô, n¨ng lîng ho¹t hãa t¨ngtheo quan hÖ tuyÕn tÝnh víi møc ®é che phñ:

NhiÖt hÊp phô gi¶m dÇn trong qu¸ tr×nh hÊp phô:

Qu¸ tr×nh nh¶, n¨ng lîng ho¹t hãa gi¶m theoquan hÖ tuyÕn tÝnh víi møc ®é che phñ:

Aa E E .00

Ab E E .0

A H H .0

ë nh÷ng vïng cã cïng thÕ hÊp phô, hÊp phô tu©n

theo ph¬ng tr×nh Langmuir: p K

p K

.1

.

BÒ mÆt

3. Ph¬ng tr×nh hÊp phô ®¼ng nhiÖt Freundlich¸p dông cho hÊp phô trªn bÒmÆt kh«ng ®ång nhÊt, trong ®ãa, n lµ nh÷ng h»ng sè thùc

nghiÖm tïy ®iÒu kiÖn hÊp phô.

n

A A pa /1. A A p

na ln

1lnln





III. Ph¶n øng n»m trong miÒn khuÕch t¸n trong

A B C D

10 102 103 104 105

A. KhuÕch t¸n bÒ mÆt (Ýt gÆp)

B. KhuÕch t¸n Kundsen

C. KhuÕch t¸n mao qu¶n (thêng gÆp)

D. KhuÕch t¸n thêng (Ýt chÞu ¶nhhëng cña lùc bÒ mÆt)

§êng kÝnh mao qu¶n

Trêng hîp B: TÝnh hÖ sè khuÕch t¸n ph©n tö qua hÖ sè khuÕch t¸n Knudsen:

A0

M

T r D e K .9700

g

g

eS

V r

2

re: Th«ng sè h×nh häc ®Æc trng cho thÓ r¾n, T:NhiÖt ®é (0K), M: Khèi lîng ph©n tö khÝ, Vg,Sg: ThÓ tÝch tù do vµ diÖn tÝch tù do trªn ®¬nvÞ khèi lîng chÊt hÊp phô cm3 /g, cm2 /g:





HiÖu suÊt lîi dông bÒ mÆt trong

Tèc ®é ph¶n øng thùc tÕ

Tèc ®é ph¶n øng theo lý thuyÕt =

: MiÒn ®éng häc

: MiÒn khuÕch t¸n trong

sC f k sr r Ag s As Av ).(..

dsC f k r A

s

s Av ).(.0

(Ph¶n øng thuéc miÒnkhuÕch t¸n trong)

.).(. sC f k r Ag s A

10

= 0: Ph¶n øng n»m trong miÒn khuÕch t¸n ngoµi

= 1: Ph¶n øng n»m trong miÒn ®éng häc

R

2

1

CA

0

CAs

CA

g

CA

Líp biªn





NhËn xÐt

Ph¶n øng n»m trong miÒn khuÕch t¸n trong th×:

1. §êng kÝnh h¹t ¶nh hëng rÊt lín ®Õntèc ®é ph¶n øng. §êng kÝnh h¹t cµnglín tèc ®é ph¶n øng cµng chËm

2. NhiÖt ®é ¶nh hëng tíi h»ng sè tèc ®é ph¶n øng

theo quy luËt cña ph¬ng tr×nh Arrhenius3. BËc ph¶n øng b»ng gi¸ trÞ trung b×nhkhi ph¶n øng n»m trong miÒn ®éng häcvµ khuÕch t¸n ngoµi (n+1)/2

Nh vËyTrong miÒn T > T 1: Thuéc khuÕch t¸n ngoµi

T 1 > T > T 2: Thuéc miÒn khuÕch t¸n trong

T < T 2: Thuéc miÒn ®éng häc

T 1 T 2

lnk

T

1

KT trong





Ph¶n øng dÞ thÓ khÝ/láng r¾n trong ®ã thÓ r¾n cã

khèi lîng thay ®æi trong qu¸ tr×nh ph¶n øng

NH4NO3 (s) = N2O (g) + 2H2O

CaCO3 (s) = CaO (s) + CO2 (g)

S (g)+ O2 (g) = SO2 (g)

CaC2 (s) + N2 (g) = CaCN2 (s) + C (s)

Fe2O3 (s) + 3CO (g) = 2Fe (s) + 3CO2(g)

CaCO3

x

Solid Gas

Solid Solid + Gas

Solid + Gas Gas

Solid + Gas Solid + Solid

Solid + Gas Solid + GasNÕu khèi lîng riªng kh«ng ®æi th×:

Bm x R

r

1

3

xB: HiÖu suÊt chuyÓn hãa theo BB¸n kÝnh h¹t t¹i thêi ®iÓm xB

B¸n kÝnh h¹t ban ®Çu





1. NÕu ph¶n øng thuéc khuÕch t¸n ngoµi

Sù biÕn thiªn nång ®é cña A theo híngkÝnh nh h×nh vÏ.

NÕu ph¶n øng mét chiÒu: Ag + vBBs = P.Do tèc ®é ph¶n øng rÊt nhanh nªn Cas = 0.

Ag + vBBs = P s + vP P g

Trêng hîp ph¶n øng hai chiÒu, t¹i thêi®iÓm c©n b»ng: Cas = C*

A

Tèc ®é ph¶n øng:

dt

dN

Rdt

dN

S

r B B B .

4

1.

12

).( As Ag Ag A C C k r

dr r r d dV dN B B B B

.4)3

4(.. 23

3

1...3 R

r

C k v

m

Ag Ag B

Bm

XÐt ph¶n øng:

CA

CAs

CAg

r

rm

R

Ag Ag B

B

C k v

R

...3

. vµ

Bmm x R

r

3

1

NÕu ph¶n øng hai chiÒu,thay C a g b»ng (C a g –

C * A ) WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM




1I. Ph¶n øng thuéc khuÕch t¸n trong

Gi¶ sö bíc khuÕch t¸n cña A trong maoqu¶n chËm. Khi ®ã sù biÕn thiªn nång®é cña A theo r nh h×nh bªn.

Do qu¸ tr×nh khuÕch t¸n ngoµinhanh nªn: Cag = CAs

r

CA CAs CAg

rm r R

322

231...6

.

R

r

R

r

C Dv

R mm

Ag A B

Bm

Ag A B

B

C Dv R...6

. 2

32

231 R

r

R

r mmm

)1(2)1(31 3

2

B B

m

x x





1II. Ph¶n øng thuéc miÒn ®éng häc

CA CAg

rm R

Ph¶n øng thuéc miÒn ®éng häc, nång ®étrªn toµn h¹t lµ Cag, ph¶n øng diÔn ra trªntoµn bé bÒ mÆt ph©n chia cña h¹t r¾n.

Gi¶ thiÕt ph¶n øng lµ bËc 1 theo A:

rA = kc.CAg

Ta cã: )(..

m

Ag c B

Bm r R

C k v

3

1

)1(11 Bmm x R

r

Vµ:

NÕu ph¶n øng x¶y ra trong miÒn qu¸ ®é, ta ph¶i viÕt ph¬ng tr×nh ®éng häc gi÷a hai miÒn biªn vµ gi¶i çc ph¬ng tr×nh nµy ®Ó t×m ra tèc ®é ph¶n øng.





Kh«ng x¶y raH¹t nhá r¬i tù do

H×nh cÇu

H×nh trô

Lo¹i m¶nh

§éng hächuÕch t¸n tronghuÕch t¸n ngoµio¹i h¹t

L x B

11

Bm x

Ag A B

B

C Dv

L

...2

. 2

Ag Ag B

B

C k v

L

..

.

2

B

m x

B

m x

Ag Ag B

B

C k v

L

..

.

2

1

Rr x m

B

3

1

R

r x m B

Bm x

Ag Ag B

B

C k v

R

...2

.

)1ln()1( B B Bm x x x

Ag A B

B

C Dv

R

...4

. 2

2

1

)1(1 Bm x

Ag c B

B

C k v

R

..

.

Bm x

Ag Ag B

B

C k v

R

...3

.

)1(2)1(31 3

2

B Bm x x

Ag A B

B

C Dv

R

...6

. 2

3

2

)1(1 Bm x

Ag A Ag B

B

C Dk v

R y

....2

..

3

1

)1(1 Bm x

3

1

)1(1 Bm x

Ag c B

B

C k v

R

..

.

Ag c B

B

C k v

R

..

.


PhÇn IV: §éng häc qu¸ tr×nh kÕti h µ ö lý bÒ




tinh vµ xö lý bÒ mÆt

I. Qu¸ tr×nh kÕt tinh tõ dung dÞch

BiÕn thiªn n¨ng lîng tù do Gibbs G cña hÖ khi h×nh thµnh h¹t láng cã b¸nkÝnh R vµ søc c¨ng bÒ mÆt cã gi¸ trÞ:

2

1

3 4ln3

4 RS

v

kT RG

v1: ThÓ tÝch chiÕm bëi 1 ph©n tö

S: §é qu¸ b·o hßa cña dung dÞch

*C

C S

S v

kT RG

v ln3

4

1

3 BiÕn thiªn n¨ng lîng tù do khi h×nh thµnh thÓ tÝch míi

2

4 RG s BiÕn thiªn n¨ng lîng tù do khi h×nh thµnh bÒ mÆt míi

Nång ®é cña dung dÞch t¹i thêi ®iÓm kh¶o s¸tNång ®é c©n b»ng cña dung dÞch

C©n b»ng láng-h¬i trªn mÆt cong


C©n b»ng láng-h¬i trªn mÆt cong

I. Qu¸ tr×nh kÕt tinh tõ dung dÞch




G

G*

RP R*

S > 1

S < 1 2

1

3 4ln3

4 RS

v

kT RG

> 0 > 0

2

1

3 4ln3

4 RS v

kT RG

< 0 > 0

0,

P T R

G

S kT

v R

ln

.2 1*

3

2

1

3*

)ln(3

32

S kT

v g

kTD

vS 1.4

ln

Sè ph©n tö trong h¹t

§êng kÝnh h¹tWWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

II. VÊn ®Ò kÕt khèi tinh thÓ

d

¸p suÊt h¬i níc trªn dung dÞch




Z2

Z1

P 2

P 1

3

2

1

F1

¸p auÊt riªng phÇn cña h¬i níc trong kh«ng khÝ

¸p auÊt riªng phÇn cña h¬i níc trªn mµng

¸p auÊt khÝ quyÓn p

ChiÒu dµy mµng dung dÞch

ChiÒu dµy mµng trë lùc pha khÝ

12

2

2

2 ..

C C p Z

k

F

m s

NÕu qu¸ tr×nh khuÕch t¸n h¬i níctrªn bÒ mÆt lµ qu¸ tr×nh khèng chÕ

H»ng sè hÊp phô níc

§iÓm hót Èm cµng thÊp th× kh¶ n¨ng hót Èm cµng cao vµ ngîc l¹i

Tèc ®é hÊp phô níc

21

1

1

1 .. p p

p Z

k

F

m

H»ng sè tèc ®ékhuÕch t¸n h¬i níc

1. Nguyªn nh©n vËt lý :

2. Nguyªn nh©n hãa häc

:

Do cÊu tróc tinh thÓ kh«ng hoµn chØnhDo bÒ mÆt tinh thÓ h×nh thµnh çc mao qu¶n

§iÓm hót Èm h: 100.

2

2

O H

d

O H

p

ph

¸p suÊt h¬i níc trªn níc nguyªn chÊt

ChÕ t¹o tinh thÓ s¹ch, cÊu tróc hoµn chØnh3. BiÖn ph¸p kh¾c phôc

:

Dïng chÊt tr¬ ®Ó bäc cho tinh thÓCho thªm mét lîng nhá chÊt ho¹t ®éng bÒ mÆt


III. Xö lý bÒ mÆt :




Thay ®æi tr¹ng th¸i bÒmÆt (thêng ë thÓ r¾n)

Thay ®æi kh¶ n¨ng hÊp thô,hÊp phô, thÊm ít, hßa tan, bÒn

c¬, bÒn hãa, bÒn nhiÖt v.v.

Nh»m

§èi víi çc hîp chÊt v«c¬ (muèi, «xit, hy®r«xit)

VÊn ®Ò c¬ b¶n lµ dùa vµo søc c¨ng bÒ mÆt(), t¸c dông hÊp phô vµ thÊm ít bÒ mÆt

gl ls gsS

HÖ sè lan táa

Søc c¨ng bÒ mÆt thÓ R-K

Søc c¨ng bÒ mÆt thÓ R-L

Søc c¨ng bÒmÆt thÓ K-L ë mét nhiÖt ®é nhÊt ®Þnh, nÕu

S 0 th× thÓ láng cã thÓ lanthÊm trªn bÒ mÆt thÓ r¾n. M çi

thÓ r¾n ®Òu cã søc c¨ng bÒ mÆttíi h¹n 0. Mäi thÓ láng cãsøc c¨ng bÒ mÆt lín h¬n 0 ®Òu kh«ng thÓ lan thÊm trªnbÒ mÆt thÓ r¾n vµ ngîc l¹i.

Láng – R¾n

C hÊt láng cã søc c¨ng bÒ mÆtnhá cã thÓ lan thÊm trªn chÊtláng cã søc c¨ng bÒ mÆt lín h¬n.

Láng - Láng


III. Xö lý bÒ mÆt

:

ThÓ khÝ : Gãc hîp bëi mÆt tiÕp xóc láng-r¾n




Ó

ThÓ láng

ThÓ r¾n

A NM

ls

gs

lg

îp Æ p g

gs : Søc c¨ng bÒ mÆt thÓ r¾n-khÝ

gs : Søc c¨ng bÒ mÆt thÓ láng-khÝ

gs : Søc c¨ng bÒ mÆt thÓ láng-r¾n

coslg ls gsKhi ®¹t c©n b»ng:

> 900: ThÓ r¾n kÞ láng

< 900: ThÓ r¾n a lángVíi mét lo¹i thÓ láng nhÊt ®Þnh nÕu:

ChÊt ®a vµo trong láng ®Ó lµm gi¶m søc c¨ng bÒ mÆt cña láng gäi lµ chÊtho¹t ®éng bÒ mÆt - H§BM (vÝ dô stearat natri C17H35COONa). Trong çcchÊt H§BM thêng cã hai nhãm víi tÝnh chÊt ngîc nhau, mét nhãm a nícvµ mét nhãm kÞ níc (vd C12H25NaO4S)

= 00: Hoµn toµn thÊm ít

= 1800:

0 < < 1800: ThÊm ít mét phÇn

ThÓ láng t¹o thµnh giäth×nh cÇu trªn thÓ r¾n


PhÇn V: C©n b»ng nhiÖtWWW.DAYKEMQUYNHON.COM



I. §èi víi dßng trén lý tëng CSTR)

V0CA0T

V0CAf T

T 0

Tr¹ng th¸i lµm viÖc æn ®ÞnhNhiÖt do ph¶n øng táa ra Q1

)()..(..).(. 01 A RT

E

R Av R C f H ek V H r V Q

NhiÖt trao ®æi víi m«i trêng Q2

)(. 02 T T F K Q =

Cã 2 gi¸ trÞ tháa m·n M1 vµ M2

Q2

Q1

Q

T 1 T 2 T

M1

M2

NÕu

T < T 1 Q1 < Q2 T p/ cña hÖ gi¶m liªn tôc

T > T 1 Q1 > Q2 T p/ cña hÖ t¨ng liªn tôc

Kh«ng thÓ chän T 1 lµm nhiÖt ®é ph¶n øngT < T 2 Q1 > Q2 Ph¶n øng táa nhiÖt

T > T 2 Q1 < Q2 M«i trêng lÊy nhiÖt ®i

T 2 lµ ®iÓm lµm viÖc æn ®Þnh

0


Ph¬ng tr×nh c©n b»ng nhiÖtWWW.DAYKEMQUYNHON.COM



I. §èi víi dßng trén lý tëng CSTR)

NÕu ph¶n øng cã ¸p suÊt thay ®æi

Ta vÏ mét chïm ®êng quan hÖ Q1 = f(T)p

Q

T 1 T 2 T0

31 )( P T f Q 2)(1 P T f Q

11 )( P T f Q

T 0

2Q

ë ¸p suÊt p1 th× T 1 lµ ®iÓm thao t¸c æn ®Þnh

ë ¸p suÊt p2 th× T 2 lµ nhiÖt ®é bèc ch¸y

hoÆc næ (p2 gäi lµ ¸p suÊt næ tèi thiÓu)

ë ¸p suÊt p3 ph¶n øng sÏ g©y næ

Trong thiÕt kÕ thiÕt bÞ ph¶n øng Trén lý thëng ngêi ta

:

Bíc 1: X©y dùng ®êng Q1 = f(T)Bíc 2: VÏ ®êng Q2

Chän P vµ T ®èi víi hÖ khÝ vµ T ®èi víi hÖ láng

Bíc 3: Sau khi biÕt T ta tÝnh thÓ tÝch thiÕt bÞ ph¶n øng VR


Ph¬ng tr×nh c©n b»ng nhiÖt




II. §èi víi thiÕt bÞ dßng lý tëng PFR)

Tr¹ng th¸i lµm viÖc æn ®Þnh:

N0yA0UA0 Nf yAf UAf T

F

T 0 dl

dUA

dT

tt QQQ

d

dT 21

NhiÖt do ph¶n øng táa ra

NhiÖt truyÒn ra m«i trêng

NhiÖt tÝch tô trong hÖ

tt QQQ

d

dT 21

C©n b»ng nhiÖt

0 d

dT

)(.001 r A A H dU y N Q

dl T T F K Q ).(. 02

dT NC Q ptt .

dl dT NC T T F K

dl dU H y N p

Ar A .)(.)..( 000

NÕu ph¶n øng ®o¹n nhiÖt 0)(. 0 T T F K dT dU H C N

y N Ar

p

A )..(.

. 00

T

T

U

U

Ar

p

A

dT dU H C N

y N A

A 00

)..(.

. 00

HÖ sè t¨ng nhiÖt

)( 00 A A U U T T

bax y *

cb x

opt xT 0 T

UA

UAf

Võa ph¶n øngvõa rót nhiÖt

(D¹ng tuyÕn tÝnh)VÝ dô

A

A A

U

U

A

U R

E

A A

U f ek

dU C V V

0 )(..

.)(.

0

00


Ph¬ng tr×nh c©n b»ng nhiÖtWWW.DAYKEMQUYNHON.COM



400 450 500 550 600 T (0C)

1

2

4

6

10

20

40

0,6

0,4

0,2

0,1

NhiÖt ®é tèi u

:

“§èi víi çc ph¶n øng mét chiÒu kh«ng cã nhiÖt ®é tèi u, nhiÖt ®ét¨ng tèc ®é ph¶n øng t¨ng, thÓ hiÖn qua ph¬ng tr×nh Arrhenius”

§èi víi çc ph¶n øng hai chiÒu thêng gÆp nh çc ph¶n øng dÞ thÓkhÝ trªn xóc t¸c r¾n, táa nhiÖt. VÝ dô ph¶n øng chuyÓn hãa COthµnh CO2 trªn xóc t¸c Fe2O3, ph¶n øng «xi hãa SO2 trªn V2O5 thµnh SO3, ph¶n øng tæng hîp NH3 trªn xóc t¸c Fe2O3 v.v. th× nhiÖt®é ¶nh hëng phøc t¹p tíi ph¶n øng.

g B g A Bv Av

Q M v Lv g M g L

k2

k1

Ph¬ng tr×nh ®éng häc d¹ng tæng qu¸t:

)(.)(. 2211 ii A A A C f k C f k r r r 0dT

dr A

)(..)(... 22

20212

101

21

i RT

E

i RT

E

C f RT

E ek C f

RT

E ek

K

C f E

C f E

k

k

i

i )(.

)(.

11

22

2

1

)(T K

)( Ai U f C

§iÒu kiÖn nhiÖt ®é tèi u

)(T f U A

VÝ dô víi ph¶n øng «xi hãa SO2 thµnh SO3 trªn xóc t¸c V2O5: SO2 + 0,5O2 = SO3 + Q

Khi UA thÊp, ph¶n øng xa tr¹ng th¸i c©n b»ng, T th× rA t¨ng

Khi UA t¨ng, tèc ®é ph¶n øng nghÞch t¨ng theo T Cã T tèi u!




ChuyÓn ®æi ®¬n vÞWWW.DAYKEMQUYNHON.COM



1 atm = 101,325 kPa = 760 Torr = 1,01325 bar

1 eV = 1,60219.10-19 J = 96,485 kJ.mol-1 = 23,060 kcal.mol-1

Documents

Động Học và Thiết Bị Phản Ứng