Xem mẫu
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN
KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC & MÔI TRƯỜNG
Phạm Thị Kim Thanh, Lê Thành Huy
ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG
THIẾT BỊ PHẢN ỨNG TRONG CÔNG NGHỆ HÓA DẦU
ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG
THIẾT BỊ PHẢN ỨNG TRONG CÔNG NGHỆ HÓA
DẦU
Hưng Yên 2011
(Tài liệu lưu hành nội bộ)
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN
KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC & MÔI TRƯỜNG
ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG
THIẾT BỊ PHẢN ỨNG TRONG CÔNG NGHỆ HÓA DẦU
HƯNG YÊN 2012
CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU
1.1-Giới thiệu:
-TBPƯ- hệ thống thiết bị thực hiện các phản ứng hoá học tạo ra sản phẩm của một quá
trình sản xuất,do đó quyết định năng suất (do vận tốc phản ứng r ) và hiệu quả (độ
chuyển hoá X và độ chọn lọc S) của sản xuất.
-Vận tốc phản ứng chuyển hoá chất i:
Ri = dNi / Vdt .
(1.1)
Trong đó: Ni-Số mol của chất i, dấu cộng là tạo thành (sản phẩm phản ứng), dấu trừ là tiêu
hao (chất phản ứng).
V-Thể tích của hệ thống
Khi thể tích không đổi ta có Ci = Ni / V, do đó pt (1.1) thành:
Ri = dCi / dt .
(1.2)
- Độ chuyển hoá của chất i:
Xi = (C0 - C1) / C0 = 1 - C1/C0 .
(1.3)
Trong đó : C0- nồng độ chất phản ứng i đi vào ( hay nồng độ ban đầu)
C1- nồng độ chất phản ứng i đi ra ( hay nồng độ cuối )
-Độ chọn lọc đối với sản phẩm i:
Si = Ci / Cj
j = 1, n
(1.4)
Trong đó: Ci -nồng độ của sản phẩm i trong hỗn hợp phản ứng .
Cj -tổng nồng độ các sản phẩm trong hỗn hợp phản ứng
VỊ TRÍ HỆ THỐNG TBPƯ TRONG SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ
Trong sơ đồ công nghệ TBPƯ nằm ở vị trí như sau :
Ng.li?u 1
Ng.li?u 2
H? th?ng
chu?n b?
h?n h?p
ph?n ? ng
THI?T B?
PH? N
? NG
H? th?ng tách
và tinh ch?
s?n ph?m
Nguyên li?u chu a chuy?n hoá
H.1.1- Lưu đồ khối của công nghệ sản xuất .
S?n ph?m
Trong đó hệ thống thiết bị chuẩn bị hỗn hợp phản ứng, tách và tinh chế sản phẩm có thể
gồm một số lượng lớn các thiết bị thực hiện các quá trình chuyển khối và truyền nhiệt như
chưng luyện, hấp thụ,hấp phụ, trích ly, đun nóng, làm lạnh, ngưng tụ ...mà sinh viên đã
làm quen trong môn học "Quá trình và thiết bị hoá học ".
1.2-Đặc điểm :
- Đa dạng
+ Do điều kiện phản ứng rất khác nhau:
*Nhiệt độ phản ứng có thể từ nhiệt độ phòng đến 800-9000C, cá biệt có thể đến 130015000C. Đồng thời phải có những giải pháp hợp lý cấp hay giải nhiệt phản ứng.
*Áp suất có thể từ áp suất khí quyển ( 0,1 MPa ) đến 70 MPa.
Trong nhiều phản ứng pha khí thường dùng áp suất khoảng 2-3 MPa để giảm thể tích TBPƯ,
tăng cường vận tốc phản ứng và hệ số trao đổi nhiệt với thành thiết bị.
Với mỗi áp suất cần có dạng hình học của thiết bị phù hợp : hình ống, hình cầu chịu áp suất
tốt hơn hình hộp, mặt phẳng.
Phản ứng trong thiết bị có thể tiến hành ở các trạng thái pha khác nhau:
*Đồng thể: khí, lỏng
*Các hệ dị thể khí-rắn, khí-lỏng, lỏng-rắn, lỏng-lỏng
*Các hệ ba pha khí-lỏng-rắn, lỏng-lỏng-rắn, khí-lỏng-lỏng ...
Tính đa dạng của TBPƯ còn do từng hãng , trên thế giới có những hãng có công nghệ,
xúc tác và hệ thống TBPƯ riêng của mình
-Phức tạp
Do trong TBPƯ các quá trình hoá học ( phản ứng ) và vật lý ( chuyển khối: dòng chảy ,
khuếch tán, và các quá trình nhiệt: truyền nhiệt, toả và thu nhiệt ) xảy ra đan xen và ảnh
hưởng lẫn nhau
Trong đó, các quá trình vật lý thường tuyến tính với nhiệt độ, còn các phản ứng hoá
học phụ thuộc vào nhiệt độ ở dạng hàm mũ theo phương trình Arrhénius ( phi tuyến ).
1.3- Phân loại TBPƯ :
1/Theo chế độ làm việc :
a/Thiết bị làm việc gián đoạn
nguon tai.lieu . vn
KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC & MÔI TRƯỜNG
Phạm Thị Kim Thanh, Lê Thành Huy
ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG
THIẾT BỊ PHẢN ỨNG TRONG CÔNG NGHỆ HÓA DẦU
ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG
THIẾT BỊ PHẢN ỨNG TRONG CÔNG NGHỆ HÓA
DẦU
Hưng Yên 2011
(Tài liệu lưu hành nội bộ)
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN
KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC & MÔI TRƯỜNG
ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG
THIẾT BỊ PHẢN ỨNG TRONG CÔNG NGHỆ HÓA DẦU
HƯNG YÊN 2012
CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU
1.1-Giới thiệu:
-TBPƯ- hệ thống thiết bị thực hiện các phản ứng hoá học tạo ra sản phẩm của một quá
trình sản xuất,do đó quyết định năng suất (do vận tốc phản ứng r ) và hiệu quả (độ
chuyển hoá X và độ chọn lọc S) của sản xuất.
-Vận tốc phản ứng chuyển hoá chất i:
Ri = dNi / Vdt .
(1.1)
Trong đó: Ni-Số mol của chất i, dấu cộng là tạo thành (sản phẩm phản ứng), dấu trừ là tiêu
hao (chất phản ứng).
V-Thể tích của hệ thống
Khi thể tích không đổi ta có Ci = Ni / V, do đó pt (1.1) thành:
Ri = dCi / dt .
(1.2)
- Độ chuyển hoá của chất i:
Xi = (C0 - C1) / C0 = 1 - C1/C0 .
(1.3)
Trong đó : C0- nồng độ chất phản ứng i đi vào ( hay nồng độ ban đầu)
C1- nồng độ chất phản ứng i đi ra ( hay nồng độ cuối )
-Độ chọn lọc đối với sản phẩm i:
Si = Ci / Cj
j = 1, n
(1.4)
Trong đó: Ci -nồng độ của sản phẩm i trong hỗn hợp phản ứng .
Cj -tổng nồng độ các sản phẩm trong hỗn hợp phản ứng
VỊ TRÍ HỆ THỐNG TBPƯ TRONG SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ
Trong sơ đồ công nghệ TBPƯ nằm ở vị trí như sau :
Ng.li?u 1
Ng.li?u 2
H? th?ng
chu?n b?
h?n h?p
ph?n ? ng
THI?T B?
PH? N
? NG
H? th?ng tách
và tinh ch?
s?n ph?m
Nguyên li?u chu a chuy?n hoá
H.1.1- Lưu đồ khối của công nghệ sản xuất .
S?n ph?m
Trong đó hệ thống thiết bị chuẩn bị hỗn hợp phản ứng, tách và tinh chế sản phẩm có thể
gồm một số lượng lớn các thiết bị thực hiện các quá trình chuyển khối và truyền nhiệt như
chưng luyện, hấp thụ,hấp phụ, trích ly, đun nóng, làm lạnh, ngưng tụ ...mà sinh viên đã
làm quen trong môn học "Quá trình và thiết bị hoá học ".
1.2-Đặc điểm :
- Đa dạng
+ Do điều kiện phản ứng rất khác nhau:
*Nhiệt độ phản ứng có thể từ nhiệt độ phòng đến 800-9000C, cá biệt có thể đến 130015000C. Đồng thời phải có những giải pháp hợp lý cấp hay giải nhiệt phản ứng.
*Áp suất có thể từ áp suất khí quyển ( 0,1 MPa ) đến 70 MPa.
Trong nhiều phản ứng pha khí thường dùng áp suất khoảng 2-3 MPa để giảm thể tích TBPƯ,
tăng cường vận tốc phản ứng và hệ số trao đổi nhiệt với thành thiết bị.
Với mỗi áp suất cần có dạng hình học của thiết bị phù hợp : hình ống, hình cầu chịu áp suất
tốt hơn hình hộp, mặt phẳng.
Phản ứng trong thiết bị có thể tiến hành ở các trạng thái pha khác nhau:
*Đồng thể: khí, lỏng
*Các hệ dị thể khí-rắn, khí-lỏng, lỏng-rắn, lỏng-lỏng
*Các hệ ba pha khí-lỏng-rắn, lỏng-lỏng-rắn, khí-lỏng-lỏng ...
Tính đa dạng của TBPƯ còn do từng hãng , trên thế giới có những hãng có công nghệ,
xúc tác và hệ thống TBPƯ riêng của mình
-Phức tạp
Do trong TBPƯ các quá trình hoá học ( phản ứng ) và vật lý ( chuyển khối: dòng chảy ,
khuếch tán, và các quá trình nhiệt: truyền nhiệt, toả và thu nhiệt ) xảy ra đan xen và ảnh
hưởng lẫn nhau
Trong đó, các quá trình vật lý thường tuyến tính với nhiệt độ, còn các phản ứng hoá
học phụ thuộc vào nhiệt độ ở dạng hàm mũ theo phương trình Arrhénius ( phi tuyến ).
1.3- Phân loại TBPƯ :
1/Theo chế độ làm việc :
a/Thiết bị làm việc gián đoạn