Chapter 1 mo dau

KỸ THUẬT PHẢN ỨNG
Chemical Reaction Engineering


04/09/2023

1


Tài liệu tham khảo
1) Vũ Bá Minh, “Quá trình & TB
trong công nghệ hóa học- tập
4” , Nxb Đại học QG TP.HCM.
2) Octave Levenpiels; “Chemical
Reaction Engineering”, John
Wiley&sons, 1999.
3) H. Scot Foggler, “Elements of
Chemical Reaction
Engineering”,International students
edition, 1989.
04/09/2023

2


Tài liệu đọc thêm
1) E.B.Nauman, “Chemical Reactor
Design”, John Wiley & sons, 1987.
2) Stanley M. Walas, “Reaction
Kinetics for Chemical
Engineers”,Int. Student Edition,

1990.
3) Coulson & Richardsons, “Chemical
Engineering – Vol 6”,Elsevier, 1979.
4) Richard M. Felder, “Elementary
Principles of Chemical Processes”,
John Wiley & sons, 2000.
04/09/2023

3


 Kỹ thuật phản ứng
đồng thể
(Homogeneous chemical reaction
eng.)

 Kỹ thuật phản ứng dị
thể

(Heterogeneous chemical
reaction eng.)
04/09/2023

4


Kỹ thuật phản ứng đồng thể
 Chương 1: Khái niệm mở đầu
(Introduction to Chem.
Reaction Eng.)

 Chương 2: Xử lý dữ kiện động
học

(Interpretation of Chemical Kinetics Data)

 Chương 3: Phương trình thiết kế

(Design Equation)

 Chương 4: Áp dụng phương trình
thiết kế

(Application of Design Equation)

 Chương 5: Hiệu ứng nhiệt độ.

(Temperature Effects)

 Chương 6: Dòng chảy thực
04/09/2023

5


Chương 1: Khái niệm mở đầu
QUÁ TRÌNH

VẬT LÝ

THUẬN
NGHỊCH

KHƠNG
THUẬN
NGHỊCH

TRUYỀN KHỐI

CƠ, NHIỆT

HÓA HỌC

THUẬN
NGHỊCH

KHƠNG
THUẬN
NGHỊCH

Cân bằng P.Ư

CÂN BẰNG PHA

04/09/2023

6


Chương 1: Khái niệm mở đầu

Thiết kế thiết bị phản ứng
(T.B.P.Ư)

 không có khuôn mẫu,
 có thể có nhiều bản thiết
kế,
 bản thiết kế tối ưu về kinh
tế.

04/09/2023

Liên quan đến nhiều lónh vực
khác nhau:
 Nhiệt động lực học,
 Động hóa học,
 Cơ lưu chất,

7


Các q trình trong qui trình sản xuất cơng
nghiệp

04/09/2023

8


Sản xuất phân urê

04/09/2023

Chương 1.


Sản xuất acid Lactic


Sản xuất baker’s yeast


Glutamate export by YggB (NCgl1221) in bacterial cells.

Sano C Am J Clin Nutr 2009;90:728S-732S

©2009 by American Society for Nutrition



Trước khi thiết kế cần trả lời
hai câu hỏi sau:
1. Phản ứng nào là phản
ứng chính ?
2. Tốc độ phản ứng đó như
thế nào ?

Câu hỏi 1: liên quan đến
nhiệt động lực học
Câu hỏi 2: liên quan đến
các quá trình vận tốc

như: động hóa học, truyền
04/09/2023

14


1.1. Động hóa học (Chemical Kinetics)

“Động học là cách mà
thiên nhiên ngăn ngừa
mọi quá trình xảy ra
cùng một lúc”.
S.E. LeBlanc

04/09/2023

15


1.1. Động hóa học (Chemical Kinetics)
 Nghiên cứu tốc độ phản ứng
hóa học và cơ chế phản ứng.
1. Phản ứng đơn và phản ứng đa
hợp
(single &multiple reaction)

 Phản ứng đơn là phản ứng chỉ cần một
phương trình lượng hóa học và một
phương trình vận tốc để biểu diễn quá
trình phản ứng.

 Phản ứng đa hợp là phản ứng phải cần hơn
một phương trình lượng hóa học và
phương trình vận tốc để biểu diễn quá
trình phản ứng.
04/09/2023

16


1.1. Động hóa học (Chemical Kinetics)
 Nghiên cứu tốc độ phản ứng
hóa học và cơ chế phản ứng.
2. Phản ứng sơ đẳng & không sơ
đẳng


(elementary & non elementary reaction)

Phản ứng sơ đẳng là phản ứng xảy ra trong
một giai đoạn theo thuyết va chạm và phương trình
vận tốc được suy ra từ phươngtrình lượng hóa học:

Khi khơng có sự liên hệ giữa phương trình
lượng hóa học và phương trình vận tốc ta gọi là
phản ứng không sơ đẳng

04/09/2023

17

1.1. Động hóa học (Chemical Kinetics)
3. Cân bằng cho phản ứng thuận
nghịch sơ đẳng
( tChemical
Equilibrium)
Xế
phẫ
n ûá
ng thå
n nghõch sú àùè
ng:

A +B  R +S
Vêå
n tưë
c phẫ
n ûá
ng thå
n:

( rR )th k1CA CB

Vêå
n tưë
c phẫ
n ûá
ng nghõch:

( rR )ng  k2CR CS

K c, K

iù ỡu kiù ồ
n cờn bựỗ
ng khửng coỏsỷồthaõ
nh lêå
p R:
rR th  rR ng 0
hay:
vò K C àûúå
c àõnh nghơa lâ
:

k1 CR .CS

k 2 C A .CB
C .C
KC  R S
CA .CB

(1.1)

k1  CR .CS 
KC 


k 2 C A .CB cờn bựn
ỗg
04/09/2023

18


1.1. Động hóa học (Chemical Kinetics)
4. Bậc phản ứng

(Reaction Order)

Cho phẫ
n ûá
ng cốphûúng trịnh vêå
n tưë
c lâ
:
( rA ) kCaA

b
CB
... CdD , a + b + ... + d = n

(1.3)

vúá
i a, b, ... d khưng nhêë
t thiï ë
t lâcấ
c hï åsưëc
a phûúng trịnh lûúå
ng hố

a hổ
c. Nhû vêå
y phẫ
n
ûá
ng lâ
:
bêå
c a theo tấ
c chêë
tA
bêå
c b theo tấ
c chêë
tB
bêå
c n lâbêå
c tưíng quấ
t
Bêå
c phẫ
n ûá
ng khưng nhêë
t thiï ë
t phẫ
i lâsưëngu n.

04/09/2023

19

1.1. Động hóa học (Chemical Kinetics)
5.

Sự phụ thuộc nhiệt độ – định
luật Arrhénius

(Temperature dependency)
Theo àõnh lå
t Arrhế
nius, phûúng trịnh vêå
n tửở
c phaó
n ỷỏ
ng:
)
( ri ) k.f (nửỡng ửồ

vỳỏ
i k laõhựỗ
ng sưëvêå
n tưë
c phẫ
n ûá
ng àûúå
c biï íu diï ỵn theo àõnh luêå
t Arrheá
nius:
k

= k oe E / RT

vúá
i k o àûúå
c gổ
i lâthûâ
a sưëtêìn sưë
, E lânùng lûúå
ng kđch àưå
ng cuã
a phaã
n ûá
ng.

04/09/2023

20