Đang tải... (xem toàn văn)
Kỹ thuật phản ứng là môn học liên quan đến động hóa học, nhiệt hóa học, là một trong 4 môn quá trình thiết bị. Cung cấp kiến thức bổ ích cho chuyên ngành hóa học, cụ thể là ở trong lĩnh vực sản xuất,...Sau khi học xong môn này sẽ giúp ít cho sinh viên có một nền tảng lý thuyết vững chắc, hiểu biết được những sơ đồ quan trọng,...Xin cảm ơn đọc giả
ÔN TẬP KIỂM TRA KTPU Thí dụ 2.3: Cho phản ứng phân hủy pha khí bậc 0: A → 2,7R thực bình phản ứng tích không đổi với hỗn hợp ban đầu gồm 80% A 20% khí trơ ta thu kết sau: Thời gian (h) Áp suất tổng (at) 1,5 a) Nếu hỗn hợp ban đầu có áp suất tổng 10at gồm A ngun chất khơng có khí trơ, xác định áp suất tổng sau 1h? b) Nếu áp suất riêng phần ban đầu A 1at, khí trơ 9at, xác định áp suất tổng sau 1h? Bài làm Ta có: %V= %P Po = 1at => PAo = 0,8 at , Ptrơ = 0,2 at Gọi x lượng A tiêu thụ sau 1h theo phương trình: Ptổng sau 1h = Ptrơ + PA + PR = 0,2 + 0,8 - x +2,7x = 1,5 => x = 0,29 at → �� = 0,29 0,8 a) Nếu Po = 10 at gồm 100% A => P = PA ; PAo = 10at Sau 1h áp suất tổng là: P = PA + PR =10 − 0,29 0,8 10 + 2,7 0,29 0,8 10 = 16,16 �� b) Nếu PAo = at, Ptro = 9at => Po = 10 at P = Ptrơ + PA+ PR = 9at + − 0,29 0,8 + 2,7 Thí dụ 3.3: Tính thời gian phản ứng 0,29 0,8 = 10,62 at CH3COOH + C4H9OH → CH3COOC4H9 + H2O 100oC, xúc tác H2SO4 nồng độ 0,032 %k.l Nhập liệu: 4,97 mol Butanol/ mol axit Phương trình vận tốc (-rA) = k.�2� với k =17,4 ml/mol.ph ρ = 0,75 g/ml = const XAf = 50% Năng suất trung bình 100kg/h, thời gian gián đoạn 30ph Bài làm A+B→R+S Tác chất nguyên chất, phản ứng pha lỏng nên �� = Phương trình thiết kế cho khuấy gián đoạn là: �� ��� (1−�� )2 �� V = const => t =�.� (-rA) = � �2� = � �2�� (1 − �� )2 với k = 17,4 ml/mol.ph t = CAo t= XA ��� �.�2��(1−�� )2 �.��� 1−�� ��� = − 1−0 = �� ��� �.��� (1−�� )2 1 ��� ��� (4,97 ��� ���).(74 �/���)+(1 ��� ���).(60 �/���) 0,75 �/�� = 0,00175 ���/�� Với XAf = 50% , 60%, 70 %, 80%, 90%, 95%, 99% XAf 50% 60% 70 % 80% 90% 95% 99% t (ph) 32,84 49,26 76,63 131,36 295,57 623,97 3251,23 t (h) 0,55 0,82 1,28 2,19 4,93 10,40 54,19 Nếu lựa chọn 95% hay 99% độ khiết cao lẫn tạp chất, cần phải trải qua trình loại bỏ tạp chất thời gian phản ứng lâu 10h 60h không đem lại hiệu sản suất, ứng dụng chất độ tinh khiết gần tuyệt đối khơng nhiều, đem lại hiệu kinh tế, tiêu tốn nhiều thời gian, nhiên liệu để phản ứng Vì vậy, nên chọn độ chuyển hóa từ 90% trở xuống để q trình tối ưu Thí dụ 3.1: Xác định lưu lượng dịng nhập nhiệu Phản ứng thuận nghịch pha lỏng sơ đẳng A+B = R+S Với: k1 = l/mol.ph , k2 = l/mol.ph , V = 120 lít Hai dịng nhập liệu riêng biệt có lưu lượng nhau: - Dịng có nồng độ 2,8 mol A/lít - Dịng có nồng độ 1,6 mol B/lít Độ chuyển hóa tác chất giới hạn đạt 75% Bài làm - Dòng nhập liệu ban đầu: CA00 = 2,8 mol/l ; CB00 = 1,6 mol/l - Hai dịng nhập liệu riêng biệt có lưu lượng nhau: → CA0 = 1,4 mol/l; CB0 = 0,8 mol/l - Tác chất giới hạn B, XBf = 0,75 → CBf = CB0(1-XBf) = 0,8.(1-0,75) = 0,2 mol/l CAf = CA0 - CB0.XBf = 1,4 - 0,6 = 0,8 mol/l CRf = CSf = CB0.XBf = (0,8 mol/l).0,75 = 0,6 mol/l CB0.XBf = CA0.XAf - Phương trình vận tốc (-rA) = (-rB) = (+rR) = (+rS) = k1CACB - k2CRCS → (-rA)r = (-rB)r = (+rR)r = (+rS)r = k1CAfCBf - k2CRfCSf = (7 l/mol.ph).(0,8 mol/l).(0,2 mol/l) (3 l/mol.ph).(0,6 mol/l).(0,6 mol/l) = 0,04 mol/l.ph ��� − ��0 � � = = ��0 � ��0 ( − ��� ) - Vì B tác chất giới hạn, viết theo B, XBf = 0,75 (-rB)r = 0,04 mol/l.ph ; V = 120 lít ; CB0 = 0,8 mol/l → Dòng nhập liệu chung ϑ = ��� − ��0 � � = = ��0 � ��0 ( − ��� ) V.(−��� ) ��0 (��� −��0 ) = (120 l ).(0,04 mol/l.ph) (0,8 mol/l).(0,75) Vậy lưu lượng dòng nhập liệu là: l/ph = l/ph Thí dụ 3.4: Tính thể tích bình phản ứng ống 4PH3(k) → P4(k) + 6H2(k) (-rPH3) = (10 h-1).CPH3 - Hoạt động nhiệt độ 650oC, áp suất 4,6 atm - XAf = 80% - Nhập liệu có suất lượng 2kmol/h phosphin nguyên chất Bài làm 4A → B + 6C (-rA) = (10 h-1).CA �ố�� = ��0 ��2 =0,8 ��1 =0 ��� = ��0 −�� ��2 =0,8 ��1 =0 7−4 = 0,75 − �� �� = ��0 + �� �� εA = FA0 V= k CA0 0,8 + εA X A dXA − XA ��� � �� ��0 = V= V= FA0 (1 + εA ) ln − εA XA k CA0 − XA 4,6�� = 0,06 ���/� (0,082 � ��/��� �)(650 + 273�) 2000 mol/h (1 + 0,75)ln − 0,75.0,8 −1 − 0,8 (10h ) (0.06 mol/l) Bài tập 3.6: Cho phản ứng tạo thành etylen glicol sau: ��2 �� − ��2 �� + �����3 → (��2 ��)2 + ���� + ��2 Phản ứng sơ đẳng k = 5,2 l/mol.h 82oC Hỗn hợp nhập liệu ban đầu đẳng mol đạt độ chuyển hóa 95% từ dịng ngun liệu có sẳn sau: - Dung dịch 15% k.l bicacbonat sodium - Dung dịch 30% k.l etylen clorhidrin nước a) Tính thể tích bình phản ứng khuấy trộn hoạt động ổn định để sản xuất 50kg/h etilen glycol? b) Tính thể tích bình phản ứng ống để phản ứng điều kiện trên? c) Tính thời gian phản ứng thể tích bình phản ứng khuấy trộn hoạt động gián đoạn để sản xuất 50kg/h etilen glycol? Thời gian gián đoạn mẻ 30 phút Bài làm A +B → R+S+T Phân tử lượng cấu tử: MA = 80,5 g/mol; MB = 84 g/mol; MR = 62 g/mol; MS = 58,5 g/mol; MT = 44 g/mol; ρ = 1020 kg/m3 = const Nồng độ ban đầu hai tác chất: ��00 30% 80,5 ��/���� = = 3,8 ���/�; 100% 1020 ��/�3 ��00 15% 84 ��/���� = = 1,82 ���/�; 100% 1020 ��/�3 Điều kiện đầu: ��0 = ��0 → �0 ��0 = �0 ��0 → ��0 = ��0 đó: �0� ��00 = �0� ��00 �ớ� �0 lưu lượng dòng nhập liệu chung �0� ; �0� → �0 = �0� + �0� lưu lượng dòng nhập liệu A, B CA00 v0B 3,8 = = → v0B = 2,08 v0A → �0 = �0� + �0� = 3,08 �0� CB00 v0A 1,82 ��0 = �0� ��00 �0 = �0� ��00 �0� +�0� = �0� ��00 3,08 �0� = ��00 3,08 3,8 ���/� = 3,08 a) Thể tích bình phản ứng ống 50 kg /h Etylen Glycol �ố�� = ��0 ��2 ��1 =0 ��� = ��0 −�� ��2 ��1 =0 �2 = 0,95; �� = 50/62 = 0,806 ����/ℎ → �0� = = 1,23 ���/� ��� � �2� ��0 ��00 = 848/3,8 = 223 �/ℎ �0� = 2,08 �0� = 463,8 �/ℎ ��0 = 0,848 ����/ℎ = 848 ���/ℎ �ố�� = ��0 (−�� ) = (5,21 �/��� ℎ) �2� = (5,21 �/��� ℎ) �2�0 (1 − �� )2 0,95 ��� ��0 = � �2�0 (1 − �� )2 � �2�0 − �� 0,95 = 19 848 ���/ℎ = 2044 �í� 5,21 1,232 b) Bình khuấy trộn hoạt động ổn định 50kg/h Etylen Glycol ��� − ��0 � � = = ��0 � ��0 ( − ��� ) ��0 = 1,23 ���/�; ��0 = 0,848 ����/ℎ = 848 ���/ℎ ��� = 0,95 ; ��0 = (−�� ) = (5,21 �/��� ℎ) �2�0 (1 − �� )2 = (5,21 �/��� ℎ) (1,23 ���/�)2 (1 − 0,95)2 �� = c) t= 0,95 dX k.CA0 (1−�� )2 →t = = 0,0197 ���/� ℎ (848 ���/ℎ) (0,95 − 0) = 40893 �í� (0,0197 ���/� ℎ) 1 �.��� 1−�� − 1−0 = 19 (5,21 �/���.ℎ)(1,23 ���/�) Tổng thời gian mẻ là: �� = 2,97ℎ + 0,5ℎ = 3,47ℎ � = 2,97ℎ Gọi mA �� khối lượng số mol etilen clohidrin cho vào bình mẻ � Phương trình cân sau: (�� ) �� � � ( ) 0,95 (62�/���) (80,5�/���) �� � 80,5�/��� = = 50�� ������ ������/ℎ �� 3,47ℎ → mA = 237,13 kg etilen clohidrin/mẻ Khối lượng nhập liệu mẻ: �� = 237,13 ��/�ẻ + ( 273,13 ��/�ẻ 80,5 �/��� ) (1,23 ���/�) (84�/��� ) = 623,69 ��/�ẻ Thể tích hỗn hợp (chứa) bình: V = 623,69 kg/mẻ 1,020 kg/lit = 611,46 lít ĐỀ ƠN 1) Cho phản ứng pha khí A + 2B → R + S Hỗn hợp ban đầu có áp suất riêng phần A 2at, B 5at, khí trơ 3at Hỏi: a) Khi phản ứng hoàn toàn, áp suất tổng bao nhiêu? b) Khi áp suất tổng 7at, phản ứng đạt bao nhiêu? Bài làm A + 2B → R + S a) Po = 10at ; PAo = at ; PBo = at ; Ptro = 3at A tác chất giới hạn ( hết trước) Khi phản ứng hoàn toàn PA = 0; PB = 1at; Ptro = 3at; PR = 2at; PS = 2at P = PA + PB + Ptro + PR + PS = 0+1+3+2+2= 8at ( Phản ứng giảm số mol) b) PR = PRo + (150%) � ∆� (� − ��) → �� = + −1 (7 − 10) = 3�� phản ứng đạt hiệu suất 2) Cho biết đơn vị số vận tốc phản ứng k trường hợp sau: 2/4 (−rA ) = kCA ; (−rA ) = kCA ; (−rA ) = kpA pB ; (−rA ) = k Cho biết đơn vị (-rA ) = mol/l.ph; CA = mol/l pA, pB = at Bài làm a) (−rA ) = kCA → mol/l ph = (k) mol/l → k = 1/ph 2/4 b) (−rA ) = kCA → mol/l ph = (k) (mol/l)1/2 → k = c) (−rA ) = kpA pB → mol/l ph = (k) (at)2 → k = d) (−rA ) = k → k = mol/l ph (mol/l)1/2 (at)2 mol ph l.ph 3) Cho phản ứng sau: A + B → R + S + T Phản ứng sơ đẳng với CB0 =1,1CA0 k = 5,2 l/mol.h 82oC, 1at Trên sở số liệu ta xây dựng thiêt bị sản xuất để xác định tính khả thi việc sản xuất R từ dịng nhập liệu có sẳn sau: dung dịch 30% khối lượng A nước dung dịch 20% khối lượng B nước a) Tính thể tích bình phản ứng khuấy trộn lý tưởng bình phản ứng dạng ống lý tưởng hoạt động ổn định đạt độ chuyển hóa tác chất A 90% suất 100kg R/h? b) T khí CO2 Hỏi bình câu a) thu khí CO2 điều kiện phản ứng? Cho biết MA = 80,5; MB = 84; MR = 62; MS = 58,5; MT = 44 kg/kmol giả sử khối lượng riêng hỗn hợp phản ứng không đổi 1020 kg/m3 Bài làm ��00 A +B → R+S+T 30% 80,5 ��/���� = = 3,8 ���/�; 100% 1020 ��/�3 ��00 20% 84 ��/���� = = 2,43 ���/� 100% 1020 ��/�3 Điều kiện đầu: 1,1��0 = ��0 → �0 1,1��0 = �0 ��0 → 1,1��0 = ��0 đó: → CA00 CB00 = �ớ� 1,1�0� ��00 = �0� ��00 �0 lưu lượng dòng nhập liệu chung �0� ; �0� v0B 1,1v0A = 3,8 lưu lượng dòng nhập liệu A, B 2,43 ��0 = �0 = �0� + �0� → v0B = 1,72 v0A → �0 = �0� + �0� = 2,72 �0� �0� ��00 �0 = �0� ��00 (�0� +�0� ) = �0� ��00 2,72 �0� a) Thể tích bình phản ứng ống 100 kg R /h �ố�� = ��0 ��2 ��1 =0 = ��� = ��0 −�� �2 = 0,9; �� = 100/62 = 1,613 ����/ℎ → �0� = ��00 2,72 ��2 ��1 =0 ��0 = 3,8 ���/� 2,72 = 1,4 ���/� ��� � �� �� ��00 = 1791/3,8 = 471,3 �/ℎ �0� = 1,72 �0� = 810,6 �/ℎ ��0 = 1,791 ����/ℎ = 1791 ���/ℎ ��0 �� = ��0 �� → �� = ��0 �� 0,9 = = 0,82 ��0 1,1 (−�� ) = (5,21 �/��� ℎ) �� �� = (5,21 �/��� ℎ) ��0 (1 − �� ) ��0 (1 − �� ) = (5,21 �/��� ℎ) �2�0 (1 − �� )(1,1 − �� ) �ố�� = ��0 0,9 � �2�0 (1 ��� ��0 = − �� )(1,1 − �� ) � �2�0 0,9 �� (1 − �� )(1,1 − �� ) 1791 ���/ℎ = = 1473 �í� (5,21 �/��� ℎ) (1,4 ���/�)2 Bình khuấy trộn hoạt động ổn định 100 kg R/h ��� − ��0 � � = = ��0 � ��0 ( − ��� ) ��0 = 1,4 ���/�; ��0 = 1,791 ����/ℎ = 1791 ���/ℎ ��� = 0,9 ; ��0 = (−�� ) = (5,21 �/��� ℎ) �2�0 (1 − �� )(1,1 − �� ) = (5,21 �/��� ℎ) (1,4 ���/�)2 (1 − 0,9)(1,1 − 0,9) = 0,204 ���/� ℎ �� = (1791 ���/ℎ).(0,9−0) (0,204 ���/�.ℎ) = 7901 �í� b) Số khí CO2 thu là: FA0 = 1,791 kmol/h, XAf = 90% Suy ra: FT = 1,791*0,9 = 1,612 kmol/h Khối lượng CO2 thu được: (1,612 kmol/h).(44 kg/kmol)= 70,9 kg/h GIẢI ĐỀ THI CUỐI KỲ 2019-2020 Câu 1: Cho phản ứng nối tiếp A → R → S với R sản phẩm có số vận tốc k1 = 10 h-1, k2 = h-1 Xác định thời gian phản ứng, thể tích bình phản ứng khuấy trộn hoạt động liên tục, nồng độ chất dòng với lưu lượng nhập liệu 1000 lit/h, nồng độ tác chất ban đầu A 2,8 mol/lit Bài giải ��0 = 2,8 ���/�; ��0 = 1000 ���/ℎ 2,8 ���/� = 2800 ���/ℎ CA + CR + CS = CA0 ���� = �1 �2 = 10.1 = 0,32ℎ ( − ��� ) = �1 �� = �1 ��0 (1 − �� ) = 10ℎ−1 2,8 ���/� 0,24 = 6,72���/� ℎ ��� = � = ��0 ��0 + �� 2,8 − 0,67 = = 0,76 = 76% ��0 2,8 ��� − ��0 � � = = ��0 � ��0 ( − ��� ) ��� − ��0 0,76 − = 2800 ���/ℎ = 316,7 ��� ( − ��� ) 6,72 ���/� ℎ �� 1 = = = 0,24 → �� = 0,24.2,8 mol/lit = 0,67 mol/l ��0 + �1 � + 10(ℎ−1 ) 0,32ℎ �� �1 � 10ℎ−1 0,32ℎ = = = 0,58 ��0 (1 + �1 �)(1 + �2 �) (1 + 10ℎ−1 0,32ℎ)(1 + 1ℎ−1 0,32ℎ) → �� = 0,58.2,8 ���/� = 1,62 ���/� �1 �2 �2 �� 10ℎ−1 1ℎ−1 0,322 ℎ = = = 0,18 ��0 (1 + �1 �)(1 + �2 �) (1 + 10ℎ−1 0,32ℎ)(1 + 1ℎ−1 0,32ℎ) → �� = 0,18.2,8 ���/� = 0,52 ���/� Câu 2: Cho phản ứng sau: A +B → R+S+T Đây phản ứng sơ đẳng với số tốc độ phản ứng k = 5,2 lit/mol.h 82oC Trên sở số liệu ta xây dựng thiết bị sản xuất thử để định tính khả thi việc sản xuất R từ dịng nhập liệu có sẳn sau: dung dịch 20% khối lượng A nước dung dịch 20% khối lượng B nước Tính thể tích bình phản ứng dạng ống hoạt động ổn định có độ chuyển hóa tác chất A 90% suất 100kg R/h với tỷ lệ nồng độ ban đầu hai tác chất CA0 = CB0 Cho biết: MA = 80,5 kg/kmol; MB = 84 kg/kmol; MR = 62 kg/kmol; MS = 58,5 kg/kmol; MT = 44 kg/kmol giả sử khối lượng riêng hỗn hợp phản ứng không đổi 1020 kg/m3 Bài giải ��00 A +B → R+S+T 20% 80,5 ��/���� = = 2,53 ���/�; 100% 1020 ��/�3 ��00 �0� ��00 = �0� ��00 �ớ� 20% 84 ��/���� = = 2,43 ���/� 100% 1020 ��/�3 Điều kiện đầu: ��0 = ��0 → �0 ��0 = �0 ��0 → ��0 = ��0 đó: → CA00 CB00 = �0 = �0� + �0� �0 lưu lượng dòng nhập liệu chung �0� ; �0� v0B v0A = 2,53 2,43 ��0 = lưu lượng dòng nhập liệu A, B → v0B = 1,04 v0A → �0 = �0� + �0� = 2,04 �0� �0� ��00 �0 = �0� ��00 (�0� +�0� ) = �0� ��00 2,04 �0� = c) Thể tích bình phản ứng ống 100 kg R /h �ố�� = ��0 ��2 ��1 =0 ��� = ��0 −�� �2 = 0,9; �� = 100/62 = 1,613 ����/ℎ → �0� = ��00 2,04 = ��2 ��1 =0 ��0 2,53 ���/� 2,04 = 1,24 ���/� ��� � �� �� ��00 = 1792/2,53 = 708,3 �/ℎ �0� = �0� = 708,3 �/ℎ ��0 = 1,792 ����/ℎ = 1792 ���/ℎ ��0 �� = ��0 �� → �� = ��0 �� 0,9 = = 0,9 ��0 (−�� ) = (5,21 �/��� ℎ) �� �� = (5,21 �/��� ℎ) ��0 (1 − �� ) ��0 (1 − �� ) = (5,21 �/��� ℎ) �2�0 (1 − �� )2 �ố�� = ��0 0,9 ��� ��0 = 2 � ��0 (1 − �� ) � �2�0 = 2496,44 �í� 0,9 �� 1792 ���/ℎ = (1 − �� ) (5,21 �/��� ℎ) (1,24 ���/�)2 Câu 3: a) Phương hướng chung chọn nhiệt độ thiết bị phản ứng? Khi thiết kế thiết bị phản ứng cần lưu ý yếu tố: thể tích bình V, suất FA0 độ chuyển hóa XA - V nhỏ ứng với FA0 XA cho trước - FA0 lớn ứng với V XA cho trước - XA lớn ứng với FA0 V cho trước Trên sở chọn T phản ứng sau: * Phản ứng không thuận nghịch: - Thu nhiệt: Chọn T cao giới hạn + Phản ứng phụ + Nguồn nhiệt + Thiết bị - Phát nhiệt: Chọn T cao giải nhiệt có kiểm sốt, giới hạn bởi: + Phản ứng phụ + Thiết bị * Phản ứng thuận nghich: - Thu nhiệt: K k tăng theo T nên chọn T cao giới hạn bởi: + Phản ứng phụ + Nguồn nhiệt + Thiết bị - Phát nhiệt: K giảm theo T, k tăng theo nhiệt độ nên phải thực khoảng nhiệt độ tối ưu nhằm: + V nhỏ ứng với FA0 XA cho trước + FA0 lớn ứng với V XA cho trước + XA lớn ứng với FA0 V cho trước b) Khoảng nhiệt độ tối ưu gì? Trường hợp cần phải áp dụng? Phương pháp xác định khoảng nhiệt độ tối ưu cho loại thiết bị phản ứng ? ( hình minh họa) Khoảng nhiệt độ tối ưu sử dụng với ý nghĩa để tối đa hóa suất thiết bị phản ứng cho trước Khoảng nhiệt độ tối ưu có thể: + Đẳng nhiệt cho bình khuấy hoạt động ổn định + Thay đổi theo thời gian cho bình khuấy hoạt động gián đoạn + Thay đổi theo chiều dài cho bình ống + Thay đổi từ bình khuấy sang bình khuấy khác cho hệ nhiều bình khuấy mắc nối tiếp Để xác định biến đổi nhiệt độ tối ưu từ cho suất cực đại ta phải biết thành phần nhập liệu vận tốc phản ứng hàm số theo nhiệt độ Từ số liệu vận tốc phản ứng theo nhiệt độ độ chuyển hóa tính vẽ hình 5.5 hình 5.6 Đường gạch đứt đoạn hình cho ta bao hình đường vận tốc phản ứng cực đại độ chuyển hóa nhiệt độ Bằng cách dùng vận tốc phản ứng tương ứng với độ chuyển hóa lấy tích phân để thị cho bình khuấy trộn hoạt động gián đoạn thiết bị phản ứng dạng ống j bình khuấy mắc nối tiếp ta xác định suất cực đại cho phản ứng thuận nghịch phát nhiệt ĐỀ THI GIỮA KỲ LỚP THẦY TÂM Câu 1: Cho phản ứng nối tiếp: A → R → S với R sản phẩm có số vận tốc k1 = 10 h-1, k2 = h-1 Với lưu lượng nhập liệu 1,2 tấn/h, nồng độ tác chất ban đầu A 5,6 mol/lit Giả sử khối lượng riêng dòng nhập liệu không đổi khối lượng riêng dung dịch acid sunfuride 98% 25oC Xác định thời gian phản ứng để R đạt cực đại, thể tích bình phản ứng khuấy trộn hoạt động liên tục, nồng độ chất dịng (thơng số khác có tự chọn) Bài giải Ta có: ��2��4 98% 25�� = 1,84 ��/��� = 1840 ��/�3 ��0 = 5,6 ���/�; ��0 = 1200 ��/ℎ 5,6���/� 1,84��/��� = 12364,8 ���/ℎ CA + CR + CS = CA0 ���� = �1 �2 = 10.1 = 0,32ℎ ( − ��� ) = �1 �� = �1 ��0 (1 − �� ) = 10ℎ−1 5,6 ���/� 0,24 = 13,44 ���/� ℎ ��� = � = ��0 ��0 + �� 5,6 − 1,344 = = 0,76 = 76% ��0 5,6 ��� − ��0 � � = = ��0 � ��0 ( − ��� ) ��� − ��0 0,76 − = 12364,8���/ℎ = 699,2 ��� ( − ��� ) 13,44 ���/� ℎ �� 1 = = = 0,24 → �� = 0,24.5,6 mol/lit = 1,344mol/l ��0 + �1 � + 10(ℎ−1 ) 0,32ℎ �� �1 � 10ℎ−1 0,32ℎ = = = 0,58 ��0 (1 + �1 �)(1 + �2 �) (1 + 10ℎ−1 0,32ℎ)(1 + 1ℎ−1 0,32ℎ) → �� = 0,58.5,6 ���/� = 3,248���/� �1 �2 �2 �� 10ℎ−1 1ℎ−1 0,322 ℎ = = = 0,18 ��0 (1 + �1 �)(1 + �2 �) (1 + 10ℎ−1 0,32ℎ)(1 + 1ℎ−1 0,32ℎ) → �� = 0,18.5,6 ���/� = 1,008 ���/� Câu 2: Bình phản ứng khuấy liên tục đạt độ chuyển hóa 80% tác chất A → R theo phản ứng bậc Dự định thay bình phản ứng có tổng thể tích bình trước a) Cùng XAf = 80% suất tăng bao nhiêu? b) Năng suất cũ XAf tăng bao nhiêu? - Mắc nối tiếp bình bình tích bình trước c) Cùng XAf = 80% suất tăng bao nhiêu? d) Năng suất cũ XAf tăng bao nhiêu? Bài giải A→R a) Với thể tích, độ chuyển hóa XA=80%; 1-XA= 0,2 ta di chuyển từ j=1 đến j=2 được: ��=1 =5 �ố �à ��=3 = 1,75 �ố ��=1 (��0 �/��0 )�=1 = = = 2,86 ��=3 (��0 �/��0 )�=3 1,75 Với CA0 V Như suất tăng thêm: 2,86 lần (��0 )�=3 = 2,86 (��0 )�=1 b) Với suất khơng đổi cho thể tích bình nên k, τ không đổi Di chuyển theo đường từ j=1 đến j=3 xác định 1- XA=0,1 XA = 0,9 c) Như câu a ta xác định được: với VJ=3 = 3Vj=1 nên Do suất tăng thêm 8,58 lần ��=1 ��=3 = 2,86 (��0 )�=3 = (2,86) = 8,58 (��0 )�=1 d) Với bình đạt độ chuyển hóa 0,80 ta có từ hình phía k CA0 τ = 80 Với bình phản ứng có thời gian lưu gấp ba k CA0 τ = 240 Đường cắt j =3 cho 1- XA=0,015 XA = 0,985 GIẢI ĐỀ GIỮA KỲ THẦY MINH Câu 1: Cho phản ứng A → R + S xảy pha khí đồng thể, đẳng nhiệt 400K, 10atm bìn kín tích khơng đổi Cho biết phương trình vận tốc phản ứng ( − rA ) = (0,2lit/mol h) C2A (mol/lit.h) với CA (mol/l) nồng độ tác chất Hãy biểu diễn phương trình vận tốc hỗn hợp phản ứng với giá trị hệ số �� hai trường hợp sau: a) Nhập liệu ban đầu A nguyên chất b) Nhập liệu ban đầu có chứa 20% khí nito Bài giải a) Nguyên chất �� = suy �� = ��0 1−�� 1+�� → ( − rA ) = (0,2lit/mol h) C2A0 ( Với ��0 = b) �� = ��0 �� 1,8−1 = �� �� = 10 0,082.400 = 0,8 → ��0 = − �� − �� ) = 0,0186 ( ) + �� + �� = 0,305 ���/� 8�� 0,082.400 �� = ��0 = 0,244 ���/� − �� − �� = 0,244 + �� �� + 0,8 �� → ( − rA ) = (0,2lit/mol h) (0,059 (mol/l)2 )( 1−�� 1+0,8.�� Câu 2: Cho phản ứng tạo thành etilen glycol sau: )2 = 10−4 ( 1−�� 1+0,8�� )2 mol/l ��2 �� − ��2 �� + �����3 → (��2 ��)2 + ���� + ��2 Phản ứng sơ đẳng k = 5,2 l/mol.h 82oC Có hai dịng nhập liệu sau: - Dung dịch 15% k.l bicacbonat sodium - Dung dịch 40% k.l etylen clorhidrin nước a) Tính thể tích bình phản ứng (dạng ống) đẳng mol tác chất, suất etilen glycol 50kg/h, độ chuyển hóa 90%? b) Lập bảng cân vật chất cho thiết bị phản ứng? Bài giải A +B → R+S+T MA = 80,5 kg/kmol; MB = 84 kg/kmol; MR = 62 kg/kmol; MS = 58,5 kg/kmol; MT = 44 kg/kmol giả sử khối lượng riêng hỗn hợp phản ứng không đổi 1020 kg/m3 ��00 40% 80,5 ��/���� = = 5,07 ���/�; 100% 1020 ��/�3 ��00 �0� ��00 = �0� ��00 �ớ� 15% 84 ��/���� = = 1,82 ���/� 100% 1020 ��/�3 Điều kiện đầu: ��0 = ��0 → �0 ��0 = �0 ��0 → ��0 = ��0 đó: → CA00 CB00 = �0 = �0� + �0� �0 lưu lượng dòng nhập liệu chung �0� ; �0� v0B v0A = 5,07 1,82 ��0 = lưu lượng dòng nhập liệu A, B → v0B = 2,79v0A → �0 = �0� + �0� = 3,79 �0� �0� ��00 �0 = �0� ��00 (�0� +�0� ) = �0� ��00 3,79.�0� = ��00 3,79 = 5,07 ���/� 3,79 = 1,34 ���/� a) Tính thể tích bình phản ứng (dạng ống) đẳng mol tác chất, suất etilen glycol 50kg/h, độ chuyển hóa 90% �ố�� = ��0 ��2 ��1 =0 ��� = ��0 −�� ��2 ��1 =0 ��� � �2� �2 = 0,9; �� = 50/62 = 0,806 ����/ℎ = �� = �� → �0� = ��0 ��00 = 895,6/5,07 = 176,6 �/ℎ �0� = �0� = 176,6 �/ℎ ��0 = ��0 = 895,6 ���/ℎ �ố�� = ��0 (−�� ) = (5,21 �/��� ℎ) �2� = (5,21 �/��� ℎ) �2�0 (1 − �� )2 0,9 ��� ��0 = � �2�0 (1 − �� )2 � �2�0 = 863,3 �í� 0,9 �� 895,6 ���/ℎ = (1 − �� )2 (5,21 �/��� ℎ) (1,34 ���/�)2 b) Lập bảng cân vật chất cho thiết bị phản ứng? Bảng cân vật chất cho thiết bị phản ứng A = ��2 �� − ��2 ��; � = �����3 ; � = �ướ�; � = (��2 ��)2 ; � = ����; � = ��2 Vào Cấu tử/ Ra Phản ứng %k.l Dòng Kmol/h Kg/h +/- Kmol/h kg/h A 0,896 72 -0,806 0,09 7,236 1,05 B 0,896 76,13 -0,806 0,09 7,65 1,11 C 29,96 29,96 539,4 R 108+431,4=539,4 +0,806 0,806 50 7,28 S 0 +0,806 0,806 47,15 6,86 T 0 +0,806 0,806 35,46 Tổng 686,896 ... bình phản ứng khuấy trộn hoạt động ổn định để sản xuất 50kg/h etilen glycol? b) Tính thể tích bình phản ứng ống để phản ứng điều kiện trên? c) Tính thời gian phản ứng thể tích bình phản ứng khuấy... T phản ứng sau: * Phản ứng không thuận nghịch: - Thu nhiệt: Chọn T cao giới hạn + Phản ứng phụ + Nguồn nhiệt + Thiết bị - Phát nhiệt: Chọn T cao giải nhiệt có kiểm sốt, giới hạn bởi: + Phản ứng. .. thiết bị phản ứng? Khi thiết kế thiết bị phản ứng cần lưu ý yếu tố: thể tích bình V, suất FA0 độ chuyển hóa XA - V nhỏ ứng với FA0 XA cho trước - FA0 lớn ứng với V XA cho trước - XA lớn ứng với