III.2-Thiết bị làm việc liên tục:
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 )
Thiết bị làm việc liên tục…
CA(i-1)
CAi
FV(i-1)
Ti-1
FVi
VRi
Ti
CAi
R i=ki.f(CAi)
TBPƯ thứ i
ki=k0.e
-E/RTi
H.3.1-Các thông số của thiết bị thứ i
loại thùng có khuấy
04/27/10
79
Ci-1.F V(i-1) = Ci.FVi + Ri.VRi + dCi.VRi/dt.
(3.3)
Trong đó:
♣Ci-1 : Nồng độ chất phản ứng đi vào thiết bị thứ i.
♣Ci : Nồng độ chất phản ứng trong thiết bị i và là
nồng độ đi ra.
♣F V(i-1) và FVi : Lưu lượng của dòng vào và ra.
♣VRn : Thể tích thiết bị thứ i.
♣dCi.VRi/dt : Lượng chất phản ứng tích tụ trong thiết
bị i.
♣Ri = ki . f(Ci) : Vận tốc phản ứng ở thiết bị thứ i.
04/27/10
80
Ở trạng thái dừng không có tích tụ, ta có:
C i-1.F V(i-1) = Ci.F Vi + Ri.VRi
hay
C i-1 = C i . F Vi/F V(i-1) + Ri . VRi /F V(i-1) .
Ở pha lỏng coi như hỗn hợp phản ứng không thay
đổi thể tích, nghĩa là lưu lượng dòng không đổi: F V(i-1) = F
Vi = FV, được:
4)
C i-1 = Ci + tTBi . Ri
.
(3.
Trong đó tTBi là TGL trung bình ở thiết bị thứ i, tTBi = VRi/FV.
Phương trình (3.4) được gọi là pt đặc trưng của TBPƯ
loại thùng có khuấy.
Từ pt này có thể tính độ chuyển hoá X và thể tích thiết bị
VRi.
04/27/10
81
*Với phản ứng chuyển hoá chất A→ sản phẩm:
-Bậc 0 : Ri = ki ;
pt (3.4) thành:
C i-1 = Ci + ki . tTBi .
( 3 . 4 )'
-Bậc1 : Ri = ki.Ci ; pt (3.4) thành:
C i-1 = Ci + ki . tTBi . Ci hay
C i-1/Ci = 1+ ki . tTBi .
( 3 . 4 )''
-Bậc2 : Ri = ki.Ci2; pt (3.4) thành:
C i-1 = Ci + ki . tTBi.Ci2 ( 3 . 4 )'''
04/27/10
82
Bài tâp 3.1: Tính độ chuyển hoá X của phản ứng bậc 1 như ở bài tập
2.5, tiến hành trong thiết bị thùng có khuấy có TGL trung bình là 15
phút như ở bài tập 2.4
Lời
giải:
Với i = 1, từ phương trình (3.4)" ta có:
C0/C1 = 1 + 0,307 . 15
X = 1 - C1/C0 = 1 - 1/( 1 + 0,307.15 ) =
0,822
So sánh kết quả tính toán với bài tập
2.5 và 2.6 thấy rằng ở cùng một điều
kiện , thiết bị theo chế độ KLT có độ
chuyển hoá thấp nhất.
04/27/10
83
-Lập phương trình cân bằng chất cho hệ thống n thiết
bị khuấy nối tiếp:
phương trình (3.4) và bắt đầu từ
thiết bị 1 đến n
*Khi thể tích các thiết bị trong hệ thống
không bằng nhau:
VRi ≠ VRj → tTBi ≠ tTBj
Dùng
nhiệt độ ở các thiết bị không bằng
nhau
Ti ≠ Tj → ki ≠ kj .
Và
04/27/10
84
♣Phản
ứng bậc 0:
i=1
C0 - C1 = k1 . tTB1
i=2
C1 - C2 = k2 . tTB2
i=3
C2 - C3 = k3 . t TB3
...
......
i=n
C n-1 - Cn = kn . tTBn .
Cộng các phương trình theo từng vế được:
C0 - Cn = ∑ ki.tTBi
i = 1, n
→ Xn0= ∑ ki.tTBi / C0
(3.5)
04/27/10
85
♣Phản ứng bậc 1:
i=1
C0 / C1 = 1 + k1 . tTB1
i=2
C1 / C2 = 1 + k2 . tTB2
i=3
C2 / C3 = 1 + k3 . tTB3
...
...
i=n
C n-1 / Cn = 1 + kn . tTBn .
Nhân các phương trình theo từng vế, được:
n
C0 / Cn =
∏ (1 + k .t
i TBi
)
.
i =1
Từ đó độ chuyển hoá ở thiết bị n đối với phản ứng bậc 1 là:
Xn1= 1 - Cn / C0 = 1 - 1 /
n
∏ (1 + k .t
.
(3.6)
i TBi
)
i=1
04/27/10
86
♣Phản ứng bậc 2:
Giải
pt (3.4)''' được:
C i = (- 1 ± 1 + 4k i t i C i −1 ) / 2ki.tTBi .
i = 1 C1= (- 1 ±
i = 2 C2= (- 1 ±
vào ta có:
1 + 4k1t1C 0 2k .t
)/
1 TB1
1 + 4k 2 t 2 C1
) / 2k2.tTB2
Thay C1
1 + 4 k 2 t 2 ( − 1 ± 1 + 4 k 1 t 1 C o ) / 2 k1 t 1
C2 = [-1±
]/2k2.tTB2 .
(3.7)
04/27/10
87
*Khi thể tích các thiết bị trong hệ thống bằng nhau:
VRi = VRj → tTBi = tTBj = tTB .
và nhiệt độ ở các thiết bị bằng nhau:
Ti = Tj → ki = kj = k .
♣Độ chuyển hoá của phản ứng bậc 0
trong hệ thống n thiết bị nối tiếp theo công thức
(3.5) thành:
Xn0 = ( C0 - Cn ) / C0 = n.k.tTB / C0 .
( 3 . 5 )'
♣Độ chuyển hoá của phản ứng bậc 1
trong hệ thống n thiết bị nối tiếp theo công thức
(3.6) thành:
Xn1 = 1 - Cn/C0 = 1 - ( 1 + k . tTB )-n .
( 3 . 6 )'
04/27/10
88
b/Phương pháp dựng hình:
Phương
trình (3.4) có thể viết lại ở
dạng:
Ri = -Ci / tTBi + C i-1 / tTBi . ( 3 .
8)
Vế trái của pt (3.8) là hàm số xác định
của Ci: Ri = ki . f( Ci ), ta vẽ đường
biểu diễn của R phụ thuộc vào C ( hình
3.2 ).
Vế phải là hàm số tuyến tính của Ci,
giao điểm của hai đường biểu diễn 04/27/10
89
là nghiệm của phương trình (3.8).
