*Nồng độ A và B thay đổi theo thời gian phản ứng như ở hình 1.3
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.81 MB, 256 trang )
c/Thiết bị làm việc liên tục
*Đây là loại thiết bị thường gặp trong
công nghiệp với qui mô sản xuất lớn.
*Trạng thái dừng (steady state ): là
trạng thái đạt được của TBPƯ sau khi mở
máy một thời gian, ở trạng thái này các
thông số của quá trình không thay đổi theo
thời gian t ,lúc đó sản phẩm thu được có
chất lượng ổn định. Từ khi mở máy đến
trạng thái dừng ta có giai đoạn quá độ, thời
gian quá độ phụ thuộc vào chế độ dòng
chảy trong thiết bị và độ phức tạp của hệ
thống TBPƯ.
04/27/10
12
Thời
gian lưu trung bình:
Thời gian lưu thực của chất phản ứng trong thiết bị khác
nhau , phụ thuộc vào chế độ dòng chảy. Ta có thời gian lưu
trung bình theo định nghĩa sau:
tTB = VR / FV
Trong đó: tTB -Thời gian lưu trung bình.
VR -Thể tích TBPƯ.
FV -Lưu lượng của dòng .
[ h ].
[ m3 ].
[m3 / h ].
04/27/10
13
2/Theo chế độ dòng chảy :
CA0
CAL
L
CA0
CA0
CAL
CAL
0
-Là mô hình dòng
chảy trong thiết bị
chuyển động tịnh tiến
theo thứ tự trước sau
như chuyển động của
pit-tông trong xi lanh
Và do đó nồng độ chất
phản ứng thay đổi từ
từ, bắt đầu ở đầu vào
là CA0 đến đầu ra là
CAL như ở hình 1.4
Nồng độ
chất phản ứng
L
L
H.1.4-Mô hình ĐLT và thay đổi nồng độ
chất phản ứng trong thiết bị.
04/27/10
*Mô hình đẩy lý
tưởng :
Chiều dài
ống phản ứng
14
*Mô hình khuấy
lý tưởng :
-Là mô hình
dòng chảy trong
thiết bị được
khuấy trộn
mạnh, chất
phản ứng đi vào
được trộn lẫn
đồng đều ngay
tức khắc trong
thiết bị, do đó
nồng độ chất
phản ứng thay
đổi đột ngột ở
tại đầu vào của
thiết bị như ở
hình 1.5
04/27/10
Nồng độ
chất phản ứng
Chất A vào
CA0
Chất A ra
CA1
CA0
CA1
CA1
Toạ độ phản ứ ng
H.1.5-Mô hình KLT và thay đổi nồng độ trong thiết bị
15
Mô hình khuấy lý tưởng…
*Cũng do khuấy trộn nồng độ chất phản
ứng trong khắp thiết bị đồng đều và bằng
đầu ra là C1.
*Do nồng độ chất phản ứng trong thiết bị
thấp (nhất là khi độ chuyển hoá X yêu cầu
cao ) nên vận tốc phản ứng thấp và do đó
năng suất TBPƯ theo mô hình khuấy lý
tưởng thấp hơn đẩy lý tưởng.
Nói một cách khác, để đảm bảo độ chuyển
hoá X như nhau thiết bị theo mô hình khuấy lý
tưởng cần có thể tích VR lớn hơn nhiều so với
mô hình đẩy lý tưởng, đặc biệt khi X yêu cầu
cao.
04/27/10
16
*Để
đảm bảo năng suất thiết bị cao với mô
hình khuấy lý tưởng hệ thống nhiều thiết bị
khuấy nối tiếp được sử dụng như hình 1.6.
CA0
C A1
1
CA2
2
C A3
CAn
CA (n-1)
3
n
C A0
CA1
C A2
CA3
CA(n-1)
CAn
0
Toạ độ phản ứng
H.1.6-Mô hình hệ thống n thiết bị KLT nối tiếp và thay đổi
nồng độ chất phản ứng theo từng thiết bị
04/27/10
17
*Ở
hình 1.6 nồng độ chất phản ứng thay đổi
từng bậc từ đầu vào đến đầu ra của hệ thống,
khi n đủ lớn (giới hạn khi n →∞ ) sự thay đổi
nồng độ chất phản ứng giống như ở
trường hợp đẩy lý tưởng (hình 1.4 ).
Trong thực tiễn công nghiệp số thiết bị n trong
hệ thống thường từ 4 đến 10 để ngoài việc
đảm bảo năng suất của hệ thống thiết bị còn
để phân bố thời gian lưu đồng đều hơn,
nhiệt độ có thể điều chỉnh khác nhau ở
từng thiết bị và chất phản ứng thứ hai có thể
cho vào từ từ theo từng thiết bị theo yêu cầu
04/27/10
18
3/Theo trạng tháí pha:
*Hệ đồng thể: Cần được khuấy trộn để đồng đều về nồng
độ các cấu tử và nhiệt độ trong thiết bị phản ứng.
*Hệ dị thể: Đối với hệ này cần chú ý tạo bề mặt tiếp xúc
pha lớn để tăng cường vận tốc phản ứng.
-Hệ dị thể lỏng - lỏng: Cần được
khuấy trộn tốt , tạo nhũ tương có bề mặt tiếp xúc lớn.
-Hệ
dị thể khí - lỏng: Để đảm bảo bề mặt tiếp xúc pha của hệ
này cần khuấy trộn hoặc sủi bọt hoặc dùng đệm rắn có bề
mặt riêng lớn.
-Hệ dị thể khí - rắn và lỏng - rắn: Bề mặt tiếp xúc pha là bề
mặt của chất rắn , do vậy chất rắn ( là xúc tác ) thường là
vật liệu xốp có bề mặt riêng lớn hoặc có độ phân tán cao.
Trong công nghiệp cũng hay gặp hệ nhiều pha: khí - lỏng rắn, lỏng - lỏng - rắn
04/27/10
19
4/Theo chế độ nhiệt:
nhiệt:
-Không có bộ phận trao đổi nhiệt .
-Hay sử dụng vì đơn giản, cho các phản
ứng có hiệu ứng nhiệt thấp hay ít nhạy với
sự thay đổi nhiệt độ.
*Đẳng nhiệt:
-Thường gặp ở các thiết bị có khuấy trộn
tốt.
- Trong tài liệu đôi khi gọi thiết bị phản ứng
xúc tác khí - rắn dạng ống chùm có bề mặt
trao đổi nhiệt lớn là thiết bị tựa đẳng nhiệt,
tuy vậy ở thiết bị loại này vẫn tồn tại
gradien nhiệt độ theo đường kính và hướng
trục ống xúc tác .
*Đoạn
04/27/10
20
*Tự
nhiệt:
-Hay dùng khi có thể vì đơn giản và kinh
tế .
-Phản ứng toả nhiệt đủ lớn và có khả năng
trao đổi nhiệt phản ứng với nguyên liệu
vào để đạt nhiệt độ mà phản ứng có thể
tiến hành .
*Chế độ nhiệt theo qui hoạch:
-Thường dùng để đạt chế độ nhiệt tối ưu
cho quá trình phản ứng .
-Gặp ở thiết bị loại ống , thiết bị có nhiều
ngăn đoạn nhiệt và hệ thống nhiều thiết bị
khuấy nối tiếp .
04/27/10
21
II/ THỜI GIAN LƯU
-Thời
gian lưu của chất phản ứng trong
thiết bị là thời gian tiến hành phản ứng,
vì vậy nó ảnh hưởng quan trọng đến độ
chuyển hoá X và độ chọn lọc S.
Ví dụ: ta có phản ứng nối tiếp A→B→C,
trong đó B là sản phẩm chính và C là sản
phẩm phụ, nồng độ của A, B và C phụ
thuộc vào thời gian phản ứng như ở hình 2.1
04/27/10
22
