Tiểu luận Kỹ thuật phản ứng: Viết Phương Trình Vận Tốc Tính Cấu Tạo Thiết Bị

xbh1479967616.doc

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HÔ CHÍ MINH
KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

TIỂU LUẬN KĨ THUẬT PHẢN ỨNG
Tên đề tài:

Viết Phương Trình Vận Tốc
Tính Cấu Tạo Thiết Bị

GVHD:
SVTH :Lê Văn Tiên
Bùi Châu Lanh
Trần Đăng Hòa

-MSSV:09278881


xbh1479967616.doc

TP Hồ Chí Minh, tháng 11 năm 2010
ĐỀ
Phản ứng phân hủy ở 50oC:
C2H5COONa + HCl = C2H5COOH + NaCl
Có số liệu động học như sau:
k=2,65.10-2 lit/mol.phút
-

Xác định phương trình vận tốc của phản ứng.

-

Lựa chọn hệ thống phàn ứng dạng ống.

Tính cấu tạo thiết bị phản ứng năng suất 350kg axit acetic/h, nồng độ C2H5COONa
và HCl trong dòng nhập liệu lần lượt là 0,8 và 1. Các thông số khác tự chọn.
Bài giải
C2H5COONa + HCl = C2H5COOH + NaCl
Vì phản ứng phân hủy ở 500C nên phản ứng này là một chiều
→ sản phẩm

A

+B

Ta có

k=2,65.10-2 lit/mol.phút

Nên phản ứng thuộc loại phản ứng không thuận nghịch bâc 2 loại hai phân tử
t = 500C = 323K
− rA =

dC A
dC
= − B = kC A C B
dt
dt

(2.12)

xbh1479967616.doc

Để ý rằng lượng A và B mất đi tại thời điểm bất kỳ là bằng nhau C A X A = C B X B
0

0

do đó ta có thể viết theo XA:
− rA = C A0

Đặt M =

(

)(

dX A
= k C A0 − C A0 X A C B0 − C A0 X A
dt

C B0

)

C A0 là tỉ số mol ban đầu của hai tác chất:
dX A
= kC A20 (1 − X A )( M − X A )
dt

− rA = C A0

Phân tách biến số và lấy tích phân:
XA

∫
0

ln

t
dX A
= kC A0 ∫ dt
(1 − X A )( M − X A )
0

C B C A0
1− X B
M − XA
C
= ln
= ln
= ln B
1− X A
M (1 − X A )
C B0 C A
MC A

(

)

= C A0 ( M − 1) kt = C B0 − C A0 kt ,

M#1
lít

-2

-2

k=2,65.10 lít/mol.phút = 2,65.10 mol. h = 2,65.10-2.60 lít/mol.h =1,59 lít/mol.h
60

Vậy ta có phương trình vận tốc của phản ứng là

(

)

(

)

(

− rA = C B0 − C A0 kt = C B0 − C A0 1,59.323 = 513,57 C B0 − C A0

Phương trình thiết kế

Chọn hệ thống phản ứng dạng ống
Chọn độ chuyển hóa tác chất là 80%
⇒ X A = 0.8

lít
) mol
.h


xbh1479967616.doc

C A0 = 0.8mol / lit
C B0 = 1mol / lit
350.10 3
FR = 350kg / h =
mol / h
74
FR = FA0 . X A
⇒ FA0 =

FR
350.10 3
=
mol / h
XA
74.0,8

Ta có phương trình thiết kế
X A2 dX
V

A
=∫
X
A
F0
1 (− r )
A

⇔ V = FA0 ∫

XA

FA
dX A
= 02
kC (1 − X A )( M − X A ) kC A0

XA

3

dX A

∫ (1 − X )( M − X )

2
A0

0

350.10
74.0,8
=
1,59.0.8 2

(3.25

0

A

3

∫

0.8

0

A

350.10
dX A
74.0,8
=
2,35114 = 13659,94lít
 1
 1,59.0.8 2
(1 − X A )  − X A 
 0.8



⇒ thời gian lưu

τ=

VC A0
F0

=

13659,94.0,8
= 1,848h
350.10 3
74.0,8

Cho đường kính hệ thống phản ứng dạng ống là 1,5 mét
d = 1,5m
⇒ R = 0,75

Ta có
V = π .R 2 .l
V
13659,94.10 −3
⇒l =
=
= 7,733m
π .R 2
3,14.0,75 2

Ta có thiết bị phản ứng dạng ống như hình


xbh1479967616.doc

d=1,5m
CAo
CBo
FAo
XAo=0
Vo

FA+dFA
XA+dXA

l=7.733m