08/05/14 Chuong 3 - Phuong trinh th
iet ke
1
Chöông 3: Phöông trình thieát keá
08/05/14 Chuong 3 - Phuong trinh th
iet ke
2
3.1. Cân bằng vật chất & năng lượng tổng quát
1. Cân bằng vật chất cho một phân tố thể
tích
(Lượng tác chất nhập vào) - (Lượng tác
chất ra khỏi) - (Lượng tác chất phản ứng)
= (Lượng tác chất tích tu (biến đổi)ï)
08/05/14 Chuong 3 - Phuong trinh th
iet ke
3
PHÂN TỐ
THỂ TÍCH
(TÍCH TỤ)
VÀO RA
PHẢN ỨNG
08/05/14 Chuong 3 - Phuong trinh th
iet ke
4
2. Cân bằng năng lượng
(Năng lượng các dòng nhập vào) -
(Năng lượng các dòng ra khỏi) +
(Năng lượng trao đổi với môi trường ngòai)
= (Năng lượng tích tu (biến đổi)ï)
08/05/14 Chuong 3 - Phuong trinh th
iet ke

X X

C v.
V

F
V
hay
0 t V. r t )X 1 ( F t )X 1 ( F
Af
A0Af
A0A0
AfAfAA0A
00
−
−
==
=∆Χ−−∆−−∆−
08/05/14 Chuong 3 - Phuong trinh th
iet ke
8
Xác đònh nhiệt độ của dòng sản phẩm để tính vận
tốc phản ứng – cân bằng nhiệt lượng
•
m
t
: suất lượng dòng nhập liệu, kg/s
•
C
p

V = 120 lít
Hai dòng nhập liệu riêng biệt có lưu lượng
bằng nhau:

Dòng có nồng độ 2,8 mol A/ lít

Dòng có nồng độ 1,6 mol B/ lít
Độ chuyển hóa của tác chất giới hạn đạt 75%
08/05/14 Chuong 3 - Phuong trinh th
iet ke
10
Thí dụ 3.2: Xác đònh phương trình vận tốc cho phản
ứng phân hủy pha khí A → R + S xảy ra đẳng nhiệt
trong bình khuấy trộn họat động ổn đònh
Số TN 1 2 3 4 5
τ =V/v ph
0,423 5,10 13,5 44,0 192
X
A
(với

C
A0
=0,002 mol/l
0,22 0,63 0,75 0,88 0,96
08/05/14 Chuong 3 - Phuong trinh th
iet ke
11
Bảng 3.1
Thí

0 423
−
=
, . ,
, .
,
5
0 002 0 63
24 7 10
5 10
−
=
, . ,
, .
,
5
0 002 0 75
111 10
13 5
−
=
, . ,
.
5
0 0 02 0 88
4 10
44
−
=
, . ,

A
A
A
AA
=−
−=
−
=−−
=−−
→∆∆=∆−−
08/05/14 Chuong 3 - Phuong trinh th
iet ke
13
Sắp xếp lại và lấy tích phân
( )
( ) ( )
( ) ( )
∫∫
∫∫
∫
+−
=
+−
=
+=
−
−=
−
==
−

A0
)X (1 r
dX
C
)X (1V r
dX
N t
)X (1 V V *
r
dC

V r
dX
C t const V *
V r
dX
N t
εε
ε
08/05/14 Chuong 3 - Phuong trinh th
iet ke
14
Thí dụ 3.3:
a) Tính thời gian phản ứng
b) Thể tích bình phản ứng khuấy gián đọan
CH
3
COOH + C
4
H


X
Af
= 50%
08/05/14 Chuong 3 - Phuong trinh th
iet ke
15
3.3. Thiết bò phản ứng dạng ống lý tưởng
( )
( )
∫
−
=
−
=
→∆∆
=∆−−∆
=∆∆−−∆∆−−−∆−
Af
0
00
X
0
A
A
A0
A0
AA
AAA
AAAAAA

-1
) C
PH3

Họat động ở nhiệt độ 650
0
C, áp suất 4,6 atm

X
af
= 80%

Nhập liệu có suất lượng 2 kmol/h phosphin
nguyên chất.
08/05/14 Chuong 3 - Phuong trinh th
iet ke
17
Thí dụ 3.5: CH
4
+ 2S
2
→ CS
2
+ 2H
2
S

Bình phản ứng ống có V = 35,2ml

Thí nghiệm ở 600

3
(CH
2
OH)
2
+ NaCl + CO
2

Phản ứng sơ đẳng k = 5,2 l/ mol.h ở 82
0
C

Có 2 dòng nguyên liệu có sẵn như sau:

Dd 15% k.l bicarbonat sodium

Dd 30% k.l etilen clorhidrin trong nước
08/05/14 Chuong 3 - Phuong trinh th
iet ke
19
Câu hỏi cho bài tập 3.5
a) Tính thể tích bình phản ứng khuấy trộn
hoạt động ổn đònh để sản xuất 50kg/h
etilen glycol với dòng hỗn hợp nhập liệu
đẳng mol đạt độ chuyển hóa 95%?
b) Tính thể tích bình phản ứng ống để phản
ứng ở cùng điều kiện trên?
c) Tính thể tích bình phản ứng khuấy trộn
hoạt động gián đọan để sản xuất 50kg/mẻ
etilen glycol với hỗn hợp nhập liệu ban