Kỹ thuật phản ứng

Chương 5: Hiệu ứng nhiệt độTemperature Effect 5.1. Khái niệm 5.2. Bình khuấy lý tưởng hoạt động ổn định 5.3. Bình khuấy lý tưởng hoạt động gián đoạn 5.4. Bình ống lý tưởng hoạt động ổn định 5.5. Khoảng nhiệt độ tối ưu 5.1. Khái niệm về hiệu ứng nhiệt độ Phản ứng không thuận nghịch Thu nhiệt Phát nhiệt Phản ứng thuận nghịch Thu nhiệt Phát nhiệt 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 Điều kiện hoạt động ổn định cho bình khuấy lý tưởng hoạt động ổn định-Phản ứng bậc 1 5.3. Bình khuấy lý tưởng hoạt động gián đoạn Phương trình cân bằng nhiệt lượng và quá trình đọan nhiệt 5.4. Bình ống lý tưởng hoạt động ổn định Đọan nhiệt 5.5. Khoảng nhiệt độ tối ưu V, FA0, XAf Tối đa hoá năng suất Khoảng nhiệt độ tối ưu có thể: đẳng nhiệt thay đổi theo thời gian thay đổi theo chiều dài từ bình khuấy này sang bình khuấy khác Phản ứng không thuận nghịch / thu & phát nhiệt Độ chuyển hoá tối đa không phụ thuộc nhiệt độ Tốc độ phản ứng tăng theo nhiệt độ Năng suất tối đa đạt được tại nhiệt độ cao nhất có thể. Nhiệt độ bị giới hạn do vật liệu chế tạo và phản ứng phụ nếu có. Phản ứng thuận nghịch thu nhiệt Tăng nhiệt độ làm tăng độ chuyển hoá cân bằng và vận tốc Sử dụng nhiệt độ cao nhất có thể Phản ứng thuận nghịch phát nhiệt Tăng nhiệt độ sẽ tăng tốc độ phản ứng nhưng làm giảm độ chuyển hoá cân bằng, và ngược lại. Phản ứng được thực hiện với nhiệt độ giảm dần từ lúc bắt đầu đến khi chấm dứt. Xác định khoảng nhiệt độ tối ưu (V, FA0, XAf) Thí dụ 5.4: Phản ứng thuận nghịch bậc mộtA R Từ 00C đến 1000C xác định độ chuyển hoá cân bằng XAe theo nhiệt độ cho phản ứng trên. ∆F0298K = - 1.744 cal/mol, ∆Hr,298K= - 18.000 cal/mol. Phản ứng thực hiện trong bình ống t = 10 phút. Xác định độ chuyển hoá nếu thiết bị phản ứng hoạt động đẳng nhiệt lần lượt ở 250C, 650C và nhiệt độ tối ưu. Thí nghiệm động học trong bình gián đoạn: XA = 0,793 sau 19 phút ở 250C XA = 0,691 sau 8 phút ở 350C c) Lặp lại câu b với bình khuấy hoạt động ổn định Thí dụ 5.4: Phản ứng thuận nghịch bậc mộtA R Sử dụng khoảng nhiệt độ tối ưu cho bình ống với CA0=1mol/lít, tính t để đạt XA = 0,76 và xác định tỷ lệ tăng năng suất so với hoạt động đẳng nhiệt. Tmax = 650C. Sử dụng khoảng nhiệt độ tối ưu cho hệ hai bình khuấy mắc nối tiếp, tính t để đạt XA = 0,60 và xác định tỷ lệ tăng năng suất so với hoạt động đẳng nhiệt và nhiệt độ, độ chuyển hoá đạt được trong mỗi bình.