Thiết bị phản ứng khuấy trộn lý tưởng

Company
Logo

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM
KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC
LỚP HC06TP

Continuously Stired Tank Reactor
(CSTR)
GVHD: Thầy Trịnh Hoài Thanh
Nhóm : 1. Tô Huỳnh Quốc Cường
2. Nguyễn Ngọc Huệ
3. Nguyễn Thị Vân Linh
4. Lê Quang Minh
5. Nguyễn Thị Triều My
6. Đinh Ngọc Thư
7. Bùi Cao Sỹ

www.themegallery.com


CƠ SỞ LÝ THUYẾT
cân bằng vật chất, năng lượng
 Cân bằng vật chất:

www.themegallery.com


CƠ SỞ LÝ THUYẾT
cân bằng vật chất, năng lượng
 Cân bằng năng lượng:

www.themegallery.com


CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Thiết bị phản ứng khuấy trộn lý tưởng
Thiết bị khuấy trộn lý tưởng có ba cách vận hành:

 Liên tục.
 Gián đoạn.
 Bán liên tục.

www.themegallery.com


CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Thiết bị phản ứng khuấy trộn lý tưởng
-

-

Được đặc trưng bằng quá trình khuấy trộn hoàn toàn.
Phương trình cân bằng vật chất có dạng:

Với:

X Ao, X Af: độ chuyển hóa trước khi và và ra khỏi thiết bị của dòng nhập liệu.
v: lưu lượng của dòng nhập liệu.

www.themegallery.com

ỨNG DỤNG
Với thiết bị CSTR được mô phỏng bằng Pro/II, từ những suất lượng cũng như những
thông số trạng thái ban đầu (nhiệt độ, áp suất..) của nguyên liệu mà tính toán cũng
như xác định được sản phẩm tạo thành, độ chuyển hóa nguyên liệu…

www.themegallery.com


ỨNG DỤNG
Thiết bị CSTR trong Pro/II có thể ứng dụng để tính toán trong những trường hợp khi:

 Nhiệt độ của dòng nhập liệu và sản phẩm là bằng nhau.
 Nhiệt độ của dòng nhập liệu và sản phẩm là khác nhau.
 Từ công suất của thiết bị mà biết được lượng sản phẩm, mức độ chuyển hóa.

www.themegallery.com


ỨNG DỤNG
Khi thiết kế tối ưu thiết bị phản ứng, vấn đề kiểm soát thiết bị phản ứng là xác định
phương án thay đổi điều kiện điều hành để thiết bị phản ứng trở về điều kiện tối ưu
càng nhanh càng tốt khi điều kiện ban đầu bị thay đổi (nhiệt độ, Enthalpy..)

 Sử dụng pro II để khảo sát các điều kiện ban đầu thay đổi nhằm xác định độ chuyển
hóa đạt yêu cầu.

www.themegallery.com

VÍ DỤ
 Cho dòng nhập liệu ở 25oC và 1 atm với thành phần cho ở bảng sau:
Thành phần

CH3COOH

C2H5OH

Lượng nhập liệu (kg-mol/h)

1.8144

2.2680

Sử dụng Continuous Stirred Tank Reactor để thực hiện phản ứng ester hóa :
CH3COOH + C2H5OH ↔ CH3COOC2H5 + H2O
Với điều kiện nhập liệu như vậy xác định:

 Sản phẩm tạo thành.
 Độ chuyển hóa.

www.themegallery.com


VÍ DỤ
 B1: Tạo sơ đồ PFD cho quá trình

www.themegallery.com

 B2: Khai báo cơ chất

VÍ DỤ

www.themegallery.com


DỤ
 B3: Chọn hệ nhiệt động cho quá trình là hệ Peng-Robinson, sau đó nhập các số liệu VÍ
về thành
phần và tính chất dòng nhập liệu như đã cho

www.themegallery.com


VÍ DỤ
 B4: Trong phần Reaction data – Reaction Components để nhập hệ số phản ứng

www.themegallery.com


VÍ DỤ
 B5:

Double Click vào thiết bị CSTR:

Reactor Type: chọn Continuous Stirred Tank
Reaction Set Name: chọn phản ứng xảy ra.
Thermal Specification : chọn Combined Feed Temperature : dòng

ra có nhiệt độ bằng dòng vào
www.themegallery.com


VÍ DỤ
 Click vào Reactor Data: nhập thể tích của thiết bị CSTR: 200.00 m3

www.themegallery.com


VÍ DỤ
 Click vào Unit Reaction Definitions, vào unit kinetic data

www.themegallery.com


VÍ DỤ
 Pre-exponential Factor (A): thừa số trước lũy thừa : 17.065
 Activation Energy (E): năng lượng hoạt hóa : 0.0207682 x 103 kJ/kg-mol
 Temperature Exponent (n): số mũ của nhiệt độ: 0
 Base Component: Acid Acetic.

www.themegallery.com


VÍ DỤ
 B6: Chạy chương trình và thu được kết quả sau

www.themegallery.com

VÍ DỤ

www.themegallery.com


BÀI TOÁN ỨNG DỤNG
Yêu cầu
Cho vào thiết bị CSTR hai dòng nhập liệu với các dữ liệu sau:

 Dòng 1: acid Acetic, 2 kg-mol/hr, 25oC, 1 at
 Dòng 2: Ethanol, 2 kg-mol/hr, 25oC, 1 at
Hãy xác định:

 Độ chuyển hóa lớn nhất có thể đạt được trong thiết bị với nhập liệu lỏng.

www.themegallery.com


BÀI TOÁN ỨNG DỤNG
Bước 1:Tạo dựng bản sơ đồ quá trình

www.themegallery.com


BÀI TOÁN ỨNG DỤNG
Bước 2: Xác định danh mục các chất thành phần

www.themegallery.com

BÀI TOÁN ỨNG DỤNG
Bước 3 : Xác định phương pháp nhiệt động

www.themegallery.com


BÀI TOÁN ỨNG DỤNG
Bước 4 : Thiết lập dữ liệu đối với dòng
Thiết lâp đữ liệu đối với dòng S1

www.themegallery.com


BÀI TOÁN ỨNG DỤNG
Bước 4 : Thiết lập dữ liệu đối với dòng

www.themegallery.com