IV.1-Chế độ nhiệt tối ưu:
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 )
dụ: Có phản ứng thuận nghịch, toả nhiệt: A
↔B
Hằng số vận tốc phản ứng thuận: k1 = k10 . e-
Vi
E1/RT
Hằng số vận tốc phản ứng nghịch: k2 = k20 . eE2/RT
Ta
có: RA = k1 . CA - k2 . CB
= k10..exp(-E1/RT).CA0(1 - XA) - k20.exp(-E2/RT). CA0 . XA
Tìm chế độ nhiệt tối ưu đảm bảo vận tốc
phản ứng lớn nhất bằng cách cho dRA / dT = 0:
dRA/dT =
k10.CA0.(1-XA).e-E1/RT.E1/RT2 - k20.CA0.XA.e-E2/RT.E2/RT2 = 0 .04/27/10
105
k10.(1-XA).e
-E1/RT(t).
E1 = k20. XA.e -E2/RT(t).E2 .
Lấy loga cả hai vế:
ln [ k10.(1-XA).E1] - E1/RT(tư) =
ln ( k20.XA.E2 ) - E2/RT(tư) .
Từ đó:
(E2 - E1)/RT(tư) = ln [ k20.E2.XA/k10.E1.(1-XA).
T(tư)
= (E2 - E1)/Rln[k20.E2.XA/k10.E1.(1 -
XA)].
(4.2)
04/27/10
106
Như
vậy,chế độ nhiệt tối ưu ở trường hợp
phản ứng thuận nghịch, toả nhiệt phụ
thuộc vào độ chuyển hoá XA như công
thức (4.2)
Lúc đầu khi XA còn thấp nên tiến hành
phản ứng ở nhiệt độ cao để đảm bảo vận
tốc lớn, sau đó khi XA tăng lên cần giảm
dần nhịêt độ.
Trong thực tiễn sản xuất, phản ứng có đặc
trưng này ( như SO2 + 1/2O2 ↔ SO3 + q )
được thực hiện trong thiết bị trong TBPƯ có
nhiều ngăn xúc tác đoạn nhiệt có trao đổi
nhiệt trung gian giữa các ngăn như ở hình
4.1 .
04/27/10
107
X1
X2
X3
X4
X5
Nguyên liệu
Sản phẩm
T1
T0
T3
T2
T5
T4
T7
T6
T9
T8
H.4.1- Các lớp xúc tác đoạn nhiệt ( pư toả nhiệt ) với làm lạnh trung gian .
108
04/27/10
Bằng cách như vậy quá trình phản ứng trong thiết bị được thực hiện
theo đường dích-dắc quanh chế độ nhiệt tối ưu ( hình 4.2 ).
X
X5
X4
X3
T9
T8
T7
T5
b
Xc
T6
X2
X1
T4
T3
T2
T1
Ttư=f(X)
T0
T
H.4.2- Đường biểu diễn sự thay đổi nhiệt độ và độ chuyển hoá
X ở thiết bị như hình 4.1 đối với phản ứng thuận nghịch toả nhiệ.
t
04/27/10
109
IV.2-Các giải pháp duy trì chế độ
nhiệt tối ưu trong thiết bị phản
ứng:
a/Trao đổi nhiệt qua thành:
-Thiết
bị loại thùng có khuấy với vỏ bọc ngoài
và ống xoắn trong thiết bị.
-Thiết bị ống chùm với hàng nghìn ống với bề
mặt trao đổi nhiệt rất lớn, thường dùng cho phản
ứng pha khí toả nhiều nhiệt.
04/27/10
110
