Kỹ thuật phản ứng Chương 1: Khái niệm mở đầu

Click to edit Master title style Click to edit Master text styles Second level Third level Fourth level Fifth level 5/7/2014 ‹#› KỸ THUẬT PHẢN ỨNG MỤC TIÊU MÔN HỌC VỊ TRÍ MÔN HỌC Xử lý vật lý Phản ứng hóa học Xử lý vật lý Nguyên liệu Thành phẩm NỘI DUNG MÔN HỌC Chương 1: Khái niệm mở đầu Động hóa học Nhiệt động lực học Phân loại phản ứng Vận tốc phản ứng Phân loại thiết bị phản ứng Chương 2: Xử lí dữ kiện động học Thiết bị phản ứng gián đoạn có thể tích không đổi Thiết bị phản ứng gián đoạn có thể tích thay đổi Chương 3: Phương trình thiết kế Cân bằng vật chất và năng lượng tổng quát Thiết bị khuấy trộn lý tưởng hoạt động ổn định Thiết bị khuấy trộn lý tưởng hoạt động gián đoạn Thiết bị khuấy trộn lý tưởng hoạt động bán liên tục Thiết bị phản ứng dạng ống Chương 4: Áp dụng phương trình thiết kế Hệ một bình phản ứng Hệ nhiều bình phản ứng Thiết kế cho phản ứng đa hợp Chương 5: Thời gian lưu và động học quá trình phản ứng Khái niệm Hàm mục tiêu Mô hình thời gian lưu Mô hình toán và ứng dụng Chương 6: Đại cương về phản ứng dị thể Phân loại phản ứng dị thể Phương trình vận tốc cho phản ứng dị thể Thiết bị phản ứng dị thể TÀI LIỆU HỌC TẬP Tài liệu học tập chính Bải giảng Kỹ Thuật Phản Ứng Vũ Bá Minh - Kỹ Thuật Phản Ứng – ĐHBK Tp.HCM Tài liệu tham khảo Ngô Thị Nga – Kỹ Thuật Phản Ứng – NXB KHKT. Nguyễn Bin – Các Quá Trình Hóa Học – NXB KHKT. Robert H. Perry, Don W. Green, James O. Maloney - Perry's Chemical Engineers' Handbook (7th Edition) - McGraw Hill CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM MỞ ĐẦU Những khái niệm cơ bản Động hóa học và nhiệt động học Phân loại phản ứng Vận tốc phản ứng Thiết bị phản ứng Những khái niệm cơ bản 1.1. Hỗn hợp phản ứng A + B  C + D Dung môi Xúc tác Ligand Buffer solution Chất tham gia phản ứng Tác chất (reactant) : A , B Chất trợ phản ứng Xúc tác (catalyst) Dung môi (Solvent) Dung dịch đệm (buffer solution) Ligand   1.3. Áp suất Áp suất riêng phần pj: Áp suất toàn phần 1.4. Thể tích phản ứng V:   2. ĐỘNG HÓA HỌC   Tsunetake Seki, Jan-Dierk Grunwaldt and Alfons Baiker, Chem. Commun., 2007, 3562 Phản ứng đa hợp: Phản ứng nối tiếp : (consecutive reaction) A  B  C Phản ứng song song : (parallel reaction) A  B & A  C Phản ứng hỗn hợp : (multi-step reaction) 2. ĐỘNG HÓA HỌC 2. ĐỘNG HÓA HỌC   2. ĐỘNG HÓA HỌC   2. ĐỘNG HÓA HỌC   2. ĐỘNG HÓA HỌC   2. ĐỘNG HÓA HỌC   2. ĐỘNG HÓA HỌC VÀ NHIỆT ĐỘNG HỌC   Bản chất của năng lượng Định luật bảo toàn năng lượng : Năng lượng không tự sinh ra cũng không tự mất đi, nó chỉ chuyển hóa từ dạng này sang dạng khác. Ví dụ: Phản ứng đốt cháy CH4 dùng để sưởi ấm. CH4(gas) + 2O2(gas)  CO2(gas) + 2H2O(gas) + năng lượng (nhiệt) Thế năng Phản ứng 2 mol O2 1 mol CH4 (chất phản ứng) 2 mol H2O 1 mol CO2 (Sản phẩm) Môi trường xung quanh  Năng lượng (nhiệt) Bản chất của năng lượng Ví dụ: Phản ứng hình thành Nitric oxide N2(gas) + O2(gas) + năng lượng (nhiệt)  2NO(gas) Thế năng Phản ứng 1mol N2 1 mol O2 (chất phản ứng) 2 mol NO (Sản phẩm) Môi trường xung quanh  Năng lượng Nội năng của 1 hệ (hệ thống hóa học) - internal energy Nội năng U của một hệ thống được định nghĩa là tổng động năng và thế năng của tất cả các phần tử trong hệ. Nội năng của một hệ có thể thay đổi dưới tác động của công, nhiệt hay cả hai. Hệ thống phản ứng Môi trường xung quanh Hệ thống phản ứng Năng lượng Năng lượng U 0   2. ĐỘNG HÓA HỌC VÀ NHIỆT ĐỘNG HỌC     2. ĐỘNG HÓA HỌC VÀ NHIỆT ĐỘNG HỌC Nhiệt phản ứng Ví dụ 1.1/p15 2. ĐỘNG HÓA HỌC VÀ NHIỆT ĐỘNG HỌC   2. ĐỘNG HÓA HỌC VÀ NHIỆT ĐỘNG HỌC   2. ĐỘNG HÓA HỌC VÀ NHIỆT ĐỘNG HỌC 3. PHÂN LOẠI PHẢN ỨNG Phân loại theo cơ chế: Phản ứng đơn giản/phản ứng phức tạp. Phân loại theo số pha: Phản ứng đồng thể/dị thể. Phân loại theo phương thức làm việc: Phản ứng gián đoạn/liên tục/bán liên tục. Phân loại theo chế độ nhiệt: Phản ứng đẳng nhiệt/đoạn nhiệt/đa biến nhiệt. Trong kỹ thuật phản ứng ta quan tâm đến số pha và thành phần xúc tác trong hệ, thường chia phản ứng thành: đồng thể và dị thể có xúc tác hoặc không xúc tác Không xúc tác Có xúc tác Đồng thể Các phản ứng cháy của ngọn lửa. C2H2 + O2  CO2 + H2O Phản ứng ở pha lỏng Tổng hợp Biodiesel, xúc tác H2SO4 Dị thể C + O2  CO2 + H2O CaCO3  CaO + CO2 Fe + H2SO4  Hấp thu khí – lỏng có phản ứng Phản ứng khử/oxy hóa xúc tác bằng tác nhân H2 / O2 Phản ứng cracking 4. VẬN TỐC PHẢN ỨNG     5. THIẾT BỊ PHẢN ỨNG Hoạt động gián đoạn 5. THIẾT BỊ PHẢN ỨNG Thiết bị phản ứng dạng ống Hệ thống cracking xúc tác Nồi nấu nhựa polyester