Bài giảng Hóa công nghệ - Chương 1: Các nguyên tắc cơ bản trong sản xuất hóa học

Bài giảng cung cấp cho người học các kiến thức: Các nguyên tắc cơ bản trong sản xuất hóa học, tăng tốc độ các quá trình hoá học, tăng động lực quá trình,... Hi vọng đây sẽ là một tài liệu hữu ích dành cho các bạn sinh viên đang theo học môn dùng làm tài liệu học tập và nghiên cứu. Mời các bạn cùng tham khảo chi tiết nội dung tài liệu.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Hóa công nghệ - Chương 1: Các nguyên tắc cơ bản trong sản xuất hóa học TRƯỜNGĐẠIHỌCHỒNGĐỨC KHOAKHOAHỌCTỰNHIÊNHÓACÔNGNGHỆ TH.SNGÔXUÂNLƯƠNG PHẦNGIỚITHIỆU:HOÁ CÔNG NGHỆ BAO GỒM:+ Hoá công nghệ I: 45t (Hoá công nghệ và môi ttrường)+ Hoá công nghệ II: 45t (Hoá nông nghiệp)Tài liệu tham khảo1, Trần Thị Bích. Phùng Tiến Đạt. Hoá học công nghệ và môi ttrường. NXB giáodục 1999.2, Phùng Tiến Đạt. Trần Thị Bích Kỹ thuật hoá học. NXb giáo dục 1996.3, Trần Thị Bích, Phùng Tiến Đạt. Hoá kỹ thuật đại cương T1. Nhà xuất bản giáodục. PHẦNI:HÓACÔNGNGHỆVÀMÔITRƯỜNG CHƯƠNGICÁCNGUYÊNTẮCCƠBẢNTRONGSẢNXUẤTHÓAHỌC Có 5 nguyên tắc cơ bản: + Tăng tốc của các quá trình hoá học. + Thực hiện các quá trình liên tục tuần hoà kiến. + Liên hiệp giữa các xí nghiệp. + Cơ khí hoá tự động hoá các QTSX. + Tận dụng phế thaỉ chống ô nhiễm môi trường.I/ TĂNG TỐC ĐỘ CÁC QUÁ TRÌNH HOÁ HỌC.- Sản xuất hoá học là làm biến đổi thành phần hoá học của nguyên liệu để tạora các sản phẩm thông qua phản ứng hoá học. Vậy tốt độ của QTSX thuộcvàop tốt độ phản ứng hiện hành.- Làm tăng tốc độ của các phản ứng sẽ ảnh hưởng lớn tới giá thành sản phẩm.- Để làm tăng tốc độ phản ứng hiện hành, tốc độ phụ thuộc yếu tố nào?Giả sử một thiết bị sảy ra phản ứng sau:mA + nB = qDTốc độ là biến thiên của một chất trong 1 đvtg dc v dt+ Nếu hệ ứng xảy ra trong hệ đồng thể: V = k.CAm.CBn(CA nồng độ cấu tử A: CB nồng độ cấu tử B, k hằng số tốc độ chỉ vào to)Đặt C = CAm . CBn gọi là động lực quá trình V = k. t.+ Nếu phản ứng xẩy ra trong hệ đồng thể và thuận nghịch V=KT.CAm.CBn.CDq= KT CT.KN CN ( CT và CN là động lực phản ứng thuận và nghịch)+ Nếu phản ứng xảy ra trọng hệ dịch thể (Rắn - Lỏng - Lỏng - Khí , Khí - rắng)thì V còn vào diện tích tiếp xúc giữa các chất.V = K C.F (F diện tích tíêp xúc).Mặt khác từ các phương trình ttrên để tăng V cần tăng K mà. K=KO.C E. Năng lượng hoạt E/RT hoá. T. Nhiệt độ R. Hằng số khí. Vậy tăng tốc độ PƯhh cần. + Tăng động lực. + Tăng diện tích tiếp xúc. + Dùng xúc tác. + Nhiệt độ tăng.1- Tăng động lực quá trình:Động lực quá trình là hàm số của nồng độ AC = CAm.CBmVậy muốn tăng động lực QT cần:+ Tăng nồng độ: Làm giàu nguyên liệu (loại bỏ tạp chất) làm giàu quặng apatittrước khi cho phản ứng với H2SO4 để điều chế supephốt phat, làm giàu quặngboxit trước khi đp đ/c Al+ Tăng áp xuất chất khí:(N2 + 3H2 = 2NH3 tăng D của hổn hợp N2 + 3H2 bằng cách nén ở 300 atm)+ Lấy sản phẩm ra khỏi khu vực phản ứng.+ Cho các chất tiếp xúc nhau theo.Chiều thích hợp. trong sản xuất H2SO4 Để tăng tốc độ đốt cháy FeS2 này ta choFeS2 và kk đi ngược chiều nhau trong lô đốt. Để hấp thụ SO3 với Hcao người tacho SO3 và H2O đi ngược chiều, cho SO3 đi vào đáy tháp hấp thụ, còn H2O(H2SO4L) dưới từ đỉnh tháp xuống. 2- Dùng xúc tác và nhiệt độ thích hợp: Theo pt Aseniut K = Ko.e-E/RT  k tỷ lệ nghịch với E và tỷ lệ thuận với T  tăng K giảm E và tăng T. + Trong SX hở các PƯ thường xảy ra ở t0 cao hơn nhiệt độ thường N2 + H2 = 2NH3 (450 - 5000C) FeS2 + O2  Fe2O3 + SO2 nhưng nhiệt độ cao quá thì tiêu hao nhiệt liệu và nhiều chất bị phân huỷ ăn mòn thiết bị nhanh có hại cho sản xuất. Vì vậy tăng to cần phù hợp vớia tình hình thực tế.+ Đối với các phản ứng thuận nghịch việc tăng t0 làm cho VT, VN đều tănghoặc cân bằng chuyển dịch theo chiều nghịch (PƯ toả nhiệt) không có lợi chosản xuất vì vậy chọn 1 t0 thích hợp cho QT chung. VD: SO2 + O2 = SO3 + Q N2 + 3H2 = 2NH3 + Q+ Chất xúc tác là chất làm tăng V song không bị biến đổi trong QTSX. Nhiềuphản ứng ở đkt hoặc thiếu XT thì xảy ra chậm hoặc không xảy ra (N2 + O2 ;SO2 + O2 nhưng khi có chất xúc tác ra t0 thích hợp thì xả ra nhanh gấp ngàntriệu lần  có lợi cho sản xuất.Xúc tác làm E  tăng V vậy việc làm xúc tác thích hợp là nhiệm vụ quan trọngcủa kỹ thuật hoá.VD: SO2 + O23- Tăng diện tích tiếp xúc (F) giữa các chất trong pư- Các phản ứng xảy ra trong hệ dị thể: rắn - lỏng; rắn - khí; lỏng - lỏng - khí việctăng F -> tăng QT khuyếch tán, tăng khả năng hấp phụ các chất -> V tăng.- Tăng F cần:+ Chất rắn đập nhỏ tới 1 kích thước nhất định phù hợp với thiết bị sản xuất vàđk phản ứng.+ Phan chất lỏng hoặc tới chất lỏng lên bề mặt đệm rồi cho chất khí đi qua( phun H2SO4 sau đó cho khí SO3 đi qua )+ Khuấy trộn.II/ THỰC HIỆN QUÁ TRÌNH LIÊN TỤC TUẦN HOÀN KÍN TRONG SẢN XUẤTHOÁ HỌC CÓ:+ Quá trình liên tục, gián đoạn, tuần hoàn:+ Quá trình gián đoạn mang tính chất chu kỳ: nạp nguyên liệu vào thiết bị, chopư xảy ra cho tới khi kế ...