Bài giảng Kỹ thuật phản ứng: Chương 5 - Vũ Bá Minh

Bài giảng Kỹ thuật phản ứng: Chương 5 - Hiệu ứng nhiệt độ, được biên soạn gồm các nội dung chính sau: Khái niệm về hiệu ứng nhiệt độ; Bình khuấy lý tưởng hoạt động ổn định; Bình khuấy lý tưởng hoạt động gián đoạn; Bình ống lý tưởng hoạt động ổn định; Khoảng nhiệt độ tối ưu V, FA0, XAf;...Mời các bạn cùng tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Kỹ thuật phản ứng: Chương 5 - Vũ Bá Minh Chương 5: Hiệu ứng nhiệt độTemperature Effect Chương 5-Hiệu ứng nhiệt độ 8/24/2017 1 Heats of Reaction and Temperature.8/24/2017 Chương 5-Hiệu ứng nhiệt độ 2 Heats of Reaction and Temperature.Standard free energy ∆GO 8/24/2017 Chương 5-Hiệu ứng nhiệt độ 3 Heats of Reaction and Temperature. Equilibrium Conversion.The equilibrium composition, as governed by theequilibrium constant, changes with temperature, andfrom thermodynamics the rate of change is given by: 8/24/2017 Chương 5-Hiệu ứng nhiệt độ 45.1. Khái niệm về hiệu ứng nhiệt độ• Phản ứng không thuận nghịch – Thu nhiệt: khi độ chuyển hóa tăng → nhiệt độ giảm trừ khi ta cấp cho hệ thống lượng nhiệt lớn hơn lượng nhiệt do phản ứng hấp thu. Giảm nồng độ tác chất Giảm khi độ vận tốc chuyển hóa phản nhiệt độ tăng ứng giảmĐộ chuyển hóa trong thiết bị phản ứng hoạt động khôngđẳng nhiệt sẽ nhỏ hơn khi hoạt động đẳng nhiệt.Khi thêm năng lượng vào sẽ hạn chế sự giảm nhiệt độ và do đóhạn chế sự giảm độ chuyển hóa. 8/24/2017 Chuong 5-Hieu ung nhiet do 55.1. Khái niệm về hiệu ứng nhiệt độ Phản ứng không thuận nghịch Phát nhiệt: độ chuyển hoá tăng → nhiệt độ tăng . Khi độ chuyển hoá còn thấp Sự tăng vận tốc phản ứng do tăng nhiệt độ lớn hơn sự giảm vận tốc phản ứng do giảm nồng độ tác chất.Thông thường độ chuyển hóa trong thiết bị phản ứng hoạtđộng không đẳng nhiệt sẽ lớn hơn cho quá trình đẳng nhiệt.Tuy nhiên phản ứng phụ và các yếu tố khác sẽ giới hạn nhiệt độcho phép. Trong trường hợp này quá trình hoạt động hữu hiệuphụ thuộc vào quá trình truyền nhiệt ra môi trường ngoài để tránhsự quá nhiệt cục bộ 8/24/2017 Chuong 5-Hieu ung nhiet do 6Vận tốc phản ứng không thuận nghịch theo độ chuyển hóa trong bình phản ứng đọan nhiệt Hình 5.1. Vận tốc phản ứng theo độ chuyển hóa trong bình phản ứng đoạn nhiệt8/24/2017 Chương 5-Hiệu ứng nhiệt độ 75.1. Khái niệm về hiệu ứng nhiệt độPhản ứng thuận nghịch Thu nhiệt: sự tăng nhiệt độ sẽ làm tăng độ chuyển hóa cân bằng và vận tốc. → như phản ứng không thuận nghịch nhiệt độ sử dụng cao nhất có thể được → thiết kế thiết bị phản ứng phải đi kèm với bộ phận cung cấp nhiệt cho hệ thống. Phát nhiệt: Tăng nhiệt độ sẽ làm tăng vận tốc phản ứng thuận nhưng ngược lại nó làm giảm độ chuyển hóa tối đa có thể đạt được. 8/24/2017 Chương 5-Hiệu ứng nhiệt độ 8Độ chuyển hóa – nhiệt độ cho phản ứng thuận nghịch bậc 1trong bình khuấy họat động đọan nhiệtHình 5.2. Độ chuyển hóa - nhiệt độ cho Figure 9.1 Effect of temperature onphản ứng thuận nghịch bậc một trong equilibrium conversion as predictedbình khuấy hoạt động đoạn nhiệt by thermodynamics (pressure fixed.) 8/24/2017 Chương 5-Hiệu ứng nhiệt độ 9 General Graphical Design Procedure8/24/2017 Chương 5-Hiệu ứng nhiệt độ 10 General Graphical Design Procedure8/24/2017 Chương 5-Hiệu ứng nhiệt độ 11 General Graphical Design Procedure8/24/2017 Chương 5-Hiệu ứng nhiệt độ 12 5.2. Bình khuấy lý tưởng hoạt động ổn định• Bình khuấy lý tưởng hoạt động ổn định nên nhiệt độ không đổi và do đó vận tốc phản ứng là hằng số.• Giải hệ 3 phương trình:  Tốc độ phản ứng;  Cân bằng vật chất (phương trình thiết kế)  Cân bằng năng lượng 8/24/2017 Chương 5-Hiệu ứng nhiệt độ 13 5.2. Bình khuấy lý tưởng hoạt động ổn định• Nếu thể tích bình phản ứng biết trước• Xác định nhiệt độ và thành phần của dòng ra cần phải giải đồng thời bằng phương pháp thử - sai 3 phương trình trên.• Nếu cho trước độ chuyển hóa, cần xác định thể tích bình phản ứng :• Giải độc lập pt CBNL → xác định nhiệt độ→ xác định vận tốc phản ứng → để tính thể tích bình phản ứng CBVC 8/24/2017 Chương 5-Hiệu ứng nhiệt độ 14 5.2. Bình khuấy lý tưởng hoạt động ổn định V V X Af  X A0   (3.3) FA0 . CA0 (  rAf ) V  : Thoi gian the tich  V V 1 X Af  X A0 CA0 (X Af  X A0 )      FA0  . CA0 CA0 (  rAf ) (  rAf )m t (T0  Tf ) Cp  (XAf  X A0 )H r FA0  KS(Tn  Tf )  0hay m t (T0  Tf ). Cp  (  rA ). V. H r  K.S.(T  Tf )  0 n 8/24/2017 Chươn ...