Nhận viết luận văn Đại học , thạc sĩ - Zalo: 0917.193.864
Tham khảo bảng giá dịch vụ viết bài tại: vietbaocaothuctap.net
Download luận văn thạc sĩ ngành toán học với đề tài: Ước lượng gradient cho phương trình khuếch tán phi tuyến trên đa tạp riemann, cho các bạn làm luận văn tham khảo
Nhận viết luận văn Đại học , thạc sĩ - Zalo: 0917.193.864
Tham khảo bảng giá dịch vụ viết bài tại: vietbaocaothuctap.net
Download luận văn thạc sĩ ngành toán giải tích với đề tài: Ước lượng Gradient địa phương cho các hàm p-điều hòa trên đa tạp Riemann, cho các bạn làm luận văn tham khảo
Nhận viết luận văn Đại học , thạc sĩ - Zalo: 0917.193.864
Tham khảo bảng giá dịch vụ viết bài tại: vietbaocaothuctap.net
Download luận văn thạc sĩ ngành toán học với đề tài: Ước lượng gradient cho phương trình khuếch tán phi tuyến trên đa tạp riemann, cho các bạn làm luận văn tham khảo
Nhận viết luận văn Đại học , thạc sĩ - Zalo: 0917.193.864
Tham khảo bảng giá dịch vụ viết bài tại: vietbaocaothuctap.net
Download luận văn thạc sĩ ngành toán giải tích với đề tài: Ước lượng Gradient địa phương cho các hàm p-điều hòa trên đa tạp Riemann, cho các bạn làm luận văn tham khảo
Social Intelligence 2.0 ist ein ganzheitliches Kommunikationsmodell, welches die Elemente Philosophie, Partizipation, Kompetenz und Inhalt verbindet und mit internen wie externen Akteuren mittels digitaler Kommunikationskanäle nachhaltig gestaltet.
Das Social-Intelligence-Modell bietet Unternehmen im B2C- wie B2B-Bereich einen strategischen Rahmen, um Kommunikationswege und -prozesse auf Basis digitaler Kommunikationskanäle nachhaltig zu gestalten und zu optimieren. Der Austausch über Soziale Netzwerke spielt hierbei eine entscheidende Rolle und geht von der Annahme aus, dass Social Media weiter wachsen und differenzierter wird.
Social Intelligence 2.0 ist ein ganzheitliches Kommunikationsmodell, welches die Elemente Philosophie, Partizipation, Kompetenz und Inhalt verbindet und mit internen wie externen Akteuren mittels digitaler Kommunikationskanäle nachhaltig gestaltet.
Das Social-Intelligence-Modell bietet Unternehmen im B2C- wie B2B-Bereich einen strategischen Rahmen, um Kommunikationswege und -prozesse auf Basis digitaler Kommunikationskanäle nachhaltig zu gestalten und zu optimieren. Der Austausch über Soziale Netzwerke spielt hierbei eine entscheidende Rolle und geht von der Annahme aus, dass Social Media weiter wachsen und differenzierter wird.
1. 4
CHƯƠNG I
NH NG ð NH LU T CƠ B N C A CÔNG NGH HOÁ H C
I. M t s khái ni m và ñ nh nghĩa:
1. Năng su t: Năng su t thi t b , phân xư ng hay nhà máy, ... là s lư ng s n
ph m t o ra (hay nguyên li u ch bi n) trên m t ñơn v th i gian.
N u G là tr ng lư ng, Vs là th tích (s n ph m hay nguyên li u), τ là th i gian thì
năng su t P b ng :
G
Vs
P=
hay P =
τ
3
τ
P có th tính b ng T/s, kg/h, m /s, ...
2. Công su t: Q là năng su t t i ña có th ñ t ñư c cư ng ñ làm vi c I c a thi t
b là năng su t c a thi t b tính cho ñơn v c a m t ñ i lư ng ñ c trưng (th tích, di n
tích, kích thư c, ...).
Ví d n u V là th tích c a thi t b thì có th bi u di n cư ng ñ b ng:
P
G
I= =
V τ ×V
3
I có th tính b ng T/h.m , m3/h.m2 (theo di n tích c a thi t b ).
3. Tiêu phí: Nguyên li u, nư c, năng lư ng, ... là lư ng nguyên li u, nư c, năng
lư ng, ... tiêu hao ñ t o ra ñơn v s n ph m.
Ví d Tnguyên li u/Ts n ph m; m3 nư c/T; kwh/m3
4. ð chuy n hoá: ð chuy n hoá nguyên li u A (tác ch t) là t l gi a lư ng tác
ch t A ñã chuy n hoá và lư ng ban ñ u. th i ñi m τ, V là th tích c a h th ng tác
d ng, GA là tr ng lư ng ch t A, CA là n ng ñ c a ch t A và XA là ñ chuy n hoá c a
ch t A.
- th i ñi m ban ñ u τo = 0, các ñ i lư ng trên có tr s tương ng Vo, GAo, CAo
và XAo.
- th i ñi m τ1 ch t A ñã chuy n hoá hoàn toàn thì các tr s tương ng là V1,
GA1, CA1 và XA1= 1.
N u có nhi u tác ch t A, B, C, ... thì m i ch t có ñ chuy n hoá c a mình XA, XB,
XC, ...
Theo ñ nh nghĩa th i ñi m τ, ñ chuy n hoá là:
G − GA
G −G
X A = Ao
hay X = o
(1)
G Ao
Go
Go − G
N u tính theo ph n trăm thì X % = 100 ×
Go
T (1) ta có:
G = Go (1 − X )
(2)
Chia 2 v cho Vo ta có:
Vì
G Go
=
(1 − X )
Vo Vo
Go
G
= Co ⇒
= C o (1 − X )
Vo
Vo
2. 5
- N u h th ng là ch t l ng hay dung d ch (th tích V thay ñ i không ñáng k ),
hay là khí mà t ng th tích không thay ñ i trong quá trình chuy n hoá thì:
G
G
(3)
= = C và C = C o (1 − X )
Vo V
- N u trong chuy n hoá th tích thay ñ i và V = γVo thì:
G
G
G
=
= o (1 − X )
V γVo γVo
C
hay
C = o (1 − X )
(4)
γ
Nhưng γ bi n ñ i theo th i gian τ nên dùng không ti n. Ngư i ta dùng khái ni m
ñ thay ñ i tương ñ i β c a th tích h khi chuy n hoá ñã hoàn toàn (X=1):
V − Vo V1
β= 1
=
−1
Vo
Vo
⇒
V1 = Vo (1 + β )
Ví d trong quá trình:
2H2 + O2 = 2H2O
2
1
Ta có:
β = −1 = −
3
3
5. Hi u su t s n ph m: Hi u suát s n ph m thu ñư c φs là t l gi a lư ng s n
ph m th c t thu ñư c Gs và lư ng t i ña thu ñư c Gmax (n u chuy n hoá hoàn toàn):
G
φ s = s (%)
Gmax
cũng có th bi u di n φs qua lư ng tác ch t (nguyên li u)
G − GA
φ s = Ao
G Ao
Như v y φs= XA: hi u su t s n ph m b ng ñ chuy n hoá c a nguyên li u.
N u ph n ng thu n ngh ch thì φs không th nào ñ t ñ n φmax ñư c mà cao nh t là
lúc ñ t cân b ng φ*s và lúc ñó:
G s*
φ s max =
= X*
A
G s max
φs là hi u su t cân b ng hay hi u su t lý thuy t. ðôi khi s d ng khái ni m hi u
su t so v i lý thuy t:
G
ϕ s = s*
Gs
φ
Gs
G
X
ϕs =
× s max = s = A
*
G s max
Gs
φ s max X *
A
6. T c ñ quá trình: T c ñ c a quá trình bi u di n qua lư ng s n ph m chính S
thu ñư c hay lư ng nguyên li u chính A tiêu hao trong m t ñơn v th i gian.
dG s
dG A
u=
hay u = −
dτ
dτ
Cũng có th bi u di n qua các ñ i lư ng y nhưng trong ñơn v th tích
3. 6
u=
1 dGs
1 dG A
hay u = −
V dτ
V dτ
N u th tích c a h th ng không ñ i có th bi u di n qua n ng ñ vì
G
=C
V
dC s
dC
hay u = − A
dτ
dτ
7. Chi phí cơ b n cho ñơn v công su t:
N u K là chi phí cơ b n cho c thi t b (hay phân xư ng), ví d tính b ng ñ ng và
Q là công su t c a thi t b tính b ng T/năm thì chi phí cơ b n cho ñơn v công su t là:
K
R=
Q
* N u công su t thay ñ i, th c t cho th y:
R = aQ-0.4
a: là h s ph thu c vào tính ch t c a s n xu t
N u so sánh 2 h th ng v i công su t Q1 và Q2 v i Q2 = 2Q1 thì:
R2 aQ2−0.4
2Q
=
= ( 1 ) −0.4 = 0.76 ⇒ R2 = 0.76R1
− 0.4
R1 aQ1
Q1
Nghĩa là công su t tăng lên 2 l n thì chi phói cơ b n cho m t ñơn v công su t ch
còn 76% hay gi m ñi 24%.
* N u S là giá thành s n ph m tính theo ñơn v (ví d ñ ng/T) thì:
S = mQn
m, n: là h s , và n = -0.2 ÷ -0.3
So sánh 2 công su t Q1 và Q2 v i Q2 = 2Q1 và l y n = -0.2 ta có:
−
S 2 mQ2 0.2
2Q
=
= ( 1 ) −0.2 = 0.87
− 0.2
S1 mQ1
Q1
Nghĩa là n u công su t tăng lên 2 l n thì giá thành s n ph m gi m ñi 13%.
II. Cân b ng trong các quá trình công nghê:
1. Nguyên lý Le Chatelier:
ða s các ph n ng th c hi n trong CNHH là các ph n ng thuân ngh ch. Các
ph n ng này ñ u d n ñ n tr ng thái cân b ng.
Trong các ñi u ki n có nh hư ng ñ n tr ng thái cân b ng thì s thay ñ i nhi t ñ ,
áp su t, n ng ñ các ch t tham gia ph n ng có vai trò quan tr ng hơn c . Các y u t này
tác ñ ng ñ n tr ng thái cân b ng theo nguyên lý Le Chatelier:
M th
tr ng thái cân b ng b n, n u ch i m t tác ñ ng t bên ngoài làm thay
ñ i m t trong các y u t quy t ñ nh ñ n v trí cân b ng thì trong h s x y ra m t quá
trình theo chi u làm gi m nh hư ng c a tác ñ ng ñó.
T ñó suy ra:
* Khi tăng nhi t ñ c a h n h p các ch t ph n ng thì cân b ng s chuy n d ch
theo chi u ph n ng thu nhi t, t c h nhi t ñ c a h n h p các ch t ph n ng.
* Khi tăng áp su t cân b ng chuy n d ch theo chi u gi m th tích c a h n h p.
* Khi tăng n ng ñ c a m t trong các ch t ph n ng thì cân b ng chuy n d ch
theo chi u gi m n ng ñ c a nó.
2. H ng s cân b ng c a ph n ng hoá h c:
a/ H ng s cân b ng:
u=
4. 7
*/ Ph n ng thu n ngh ch:
aA + bB ⇔ rR + sS + Q
T c ñ ph n ng thu n:
u1 = k1CAaCBb
T c ñ ph n ng ngh ch:
u2 = k2CRrCSs
k1, k2: h ng s t c ñ ph thu c vào nhi t ñ .
*
*
k1 C Rr C S s
N u u1 = u2 ta có:
(1)
=
= Kc
*
k 2 C *a C Bb
A
(d u * có nghĩa là tr s
tr ng thái cân b ng)
Kc:h ng s cân b ng
*/ N u tính thành ph n theo ph n mol N
NA + NB + NR + NS = 1 thì:
*
*
N Rr N S s
(2)
K N = *a *b
N A NB
*/ N u là khí thì có th l y áp su t ph n PI
PA + PB + PR + PS = P (áp su t chung) thì:
PR*r PS*s
(3)
K P = *a *b
PA PB
*/ So sánh các tr s c a K
Kp = Kc(RT)∆n
(4)
Kp = KNP∆n
(5)
V i ∆n = (r + s) - (a + b)
b/ Ý nghĩa c a tr s h ng s cân b ng:
*/ Ta th y K tăng thì t s tăng so v i m u s , nghĩa là n ng ñ s n ph m tăng
lên. K ñánh giá ñ sâu c a ph n ng hoá h c, ñ chuy n hoá c a tác ch t.
*/ k1, k2 ph thu c nhi t ñ nên K cũng ph thu c vào nhi t ñ .
*/ M i liên h gi a K và ñ chuy n hoá cân b ng X* = α
Ví d :
aA + bB ⇔ rR + sS
ðưa v 1mol A
A + b/aB ⇔ r/aR + s/aS
N ng ñ các ch t ñ u CA , CB , CR , CS , n u ñ chuy n hoá là α thì ñã có CAα mol A tác
d ng CAαb/a molo B ñ t o thành CAαr/a mol R và CAαs/a mol S, và lúc ñó n ng ñ các
ch t là CA(1-α); CB - CAαb/a; CR + CAαr/a; CS + CAαr/a, như v y:
r
s
(C R + C Aα ) r (C S + C Aα ) s
a
a
(6)
Kc =
b
a
b
(C A − (1 − α )) (C B + C Aα )
a
Tương t ta tính ñư c KN, KP ph thu c vào α.
*/ K có th tìm tr c ti p s tay hoá lý; cũng có th tính K t ∆H ñ bi n ñ i
entapi ñi u ki n chu n (1atm, 298oK) theo phương trình Van't Hoff:
d ln K p
∆H
=
(7)
dT
RT 2
∆H
ln K p = −
+B
RT
R: h ng s khí (R = 1.987 cal/mol.oC); ∆H (cal/mol)
III. T c ñ ph n ng và vai trò c a nó ñ i v i các quá trình công ngh :
5. 8
Công th c chung c a t c ñ là:
u = k×F×∆C
N u h ñ ng th thì:
u = k×∆C
k: h s t c ñ ; F: b m t ti p xúc pha; ∆C: ñ ng l c quá trình.
1. H s t c ñ k: không ch ph thu c tính ch t hoá h c c a tác ch t mà còn ph
thu c c tính ch t v t lý c a chúng, c u t o thi t b , t c ñ các dòng và ñ khu y tr n các
ch t trong môi trư ng ñ ng th .
k là h p thành c a các h ng s t c ñ thu n k1, ngh ch k2, ph k'p, k''p ... và c a
các h s khuy ch tán các ch t ñ u (tác ch t) vào vùng ph n ng D1, D2, ... và các ch t
cu i (s n ph m) ra ngoài vùng ph n ng D'1, D'2, ...
k = f(k1, k2, k'p, k''p ..., D1, D2, ..., D'1, D'2, ...)
Ngoài ra k còn ph thu c vào thông s c u t o thi t b và ch ñ làm vi c c a
thi t b . Vì vây, c n xem xét ñ i lư ng nào cơ b n có nh hư ng ñ n k và b qua các ñ i
lư ng không cơ b n. ð i lư ng cơ b n là ñ i lư ng ng vào quá trình chính, có tr s nh
nh t và do ñó, làm ch m quá trình chính.
Ví d : - Khu y tr n t t nên b qua h s khu y tán (ñòng th )
- Ph n ng m t chi u và ph n ng ph không ñáng k thì k = k1
- Quá trình d th thì khuy ch tán h n ch t c ñ
k = (D1, D2, ..., D'1, D'2, ...)
2. B m t ti p xúc pha F:
- N u khu y m nh h d th thì F = t ng b m t các ph n t n ng hơn (h t r n
trong h K-R, R-L; gi t l ng trong h K-L, L-L, ...)
- N u dùng c t ñ m thì F = t ng b m t các ñ m.
Chú ý: Trong các h K-L, L-L n u r i lo n m nh thì xác ñ nh F r t khó vì các pha xâm
nh p dư i d ng dòng r i, bong bóng, b t, gi t, màng, ..., lúc ñó l y F b ng m t ñ i lư ng
qui ư c Fq (ví d b ng ti t di n thi t b , b ng b m t t t c các ngăn, t ng b m t ñ m, ..)
3. ð ng l c ∆C: ñ ng l c c a quá trình hoá h c là hi u s c a n ng ñ C. N u
quá trình pha khí thì ñ ng l c là ∆P (hi u s c a áp su t)
Ví d : * Quá trình ñ ng th :
+) Ph n ng m t chi u:
aA + bB → rR + sS
u = kCAaCBb ⇒ ∆C = CAaCBb
+) Ph n ng thu n ngh ch: u = k(CA - CA*)a(CB - CB*)b
⇒
∆C = (CA - CA*)a(CB - CB*)b
ho c
u = k1CAaCBb - k2CRrCSs
∆C1 = CAaCBb
∆C2 = CRrCSs
⇒
u = k1∆C1 - k2∆C2
* Quá trình d th :
+) H p th hay ngưng hơi : ∆C = C - C*
C: n ng ñ (hay áp su t ph n) t c th i (th c) pha cho chuy n (khí) c a ch t
ñư c chuy n (khí ñư c h p th hay hơi ñư c ngưng).
C*: n ng ñ y lúc cân b ng; nó là áp su t hơi b o hoà c a ch t ñư c chuy n trên
b m t dung d ch h p th hay ch t l ng ngưng.
+) Nhã hay b c hơi:
∆C = C* - C
IV. Các bi n pháp ñ tăng t c ñ c a quá trình công ngh :
Ngư i ta tăng t c ñ b ng cách tác ñ ng ñ n các s h ng c a t c ñ u
1. Tăng ñ ng l c ∆C c a quá trình:
6. 9
a/ Tăng n ng ñ c a tác ch t: Nghĩa là làm cho nguyên li u b t t p ch t
ñi. Tăng n ng ñ t c làm tăng t c ñ , b t ñư c th tích thi t b , chi phí v n chuy n,
khu y tr n, nhi t m t mát cho t p ch t. Ngoài ra, còn gi m ñư c các ph n ng ph .
Trong th c t các bi n pháp tăng n ng ñ c a các ch t tham gia ph n ng trong
nguyên li u ban d u ph thu c vào tr ng thái t p h p c a chúng.
+) ð i v i dung d ch ngư i ta tăng n ng ñ b ng cách dùng nh ng dung môi
thích h p, ho c làm bay hơi ho c k t tinh dung môi.
+) ð i v i ch t khí thì dùng bi n pháp nén ñ tăng n ng ñ , ho c dùng bi n pháp
h p th , h p ph các ch t khí tham gia ph n ng có n ng ñ th p ñ tách chúng kh i các
ch t trơ.
Trong th c t ngư i ta thư ng cho dư các ch t r ti n ñ tăng cao t c ñ ph n
ng. Tuy nhiên, vi c tăng n ng ñ tác ch t không ph i bao gi cũng có l i. ð i v i
nh ng ph n ng có t c ñ quá nhanh, có tính ch t t c th i thì có th ñem l i h u qu
không tôt (n , cháy). Do v y, c n ph i gi m n ng ñ tác ch t (ñ làm ch m t c ñ ph n
ng) b ng cách pha thêm khí trơ ho c cho vào t ng lư ng nh .
b/ ði u ch nh áp su t P (ch y u nh hư ng ñ n pha khí)
ð i v i khí tăng áp su t có nghĩa là tăng n ng ñ . N ng ñ khí t l v i áp su t
ph n, nên có th thay CA b ng PA và ñ ng l c ∆C b ng ∆P.
+) Quá trình m t chi u hay quá trình thu n ngh ch xa cân b ng pha khí:
- ð i v i ph n ng hoá h c pha khí:
aA + bB → rR + sS
a
b
a
b
u = kPA PB và ∆P = PA PB
N u NA, NB là ph n mol c a A và B trong pha khí, P là áp su t chung thì:
PA = NAP; PB = NBP
u = k(NAP)a(NBP)b = kPAaPBbPa+b
u
n>1
a
b
ð t kPA PB = β và a + b = n (b c ph n ng)
n=1
n
u = βP
n<1
P
Như v y P tăng thì u tăng và n càng cao thì nh hư ng càng l n.
- ð i v i quá trình chuy n kh i khí vào l ng hay r n (h p th , h p ph , ngưng
hơi) thì:
u = k.F.∆P
vì xa cân b ng nên có th b P* trong ∆P=P-P*
⇒
u = k.F.P
T c ñ t l v i áp su t, vì v y, tăng P ñ tăng t c ñ h p th hay ngưng hơi.
- ð i v i quá trình nh khí hay b c hơi thì ngư c l i. Ngư i ta dùng chân không.
+) Quá trình m t chi u hay quá trình thu n ngh ch pha khí g n cân b ng
(P* hay C* không b qua):
x
- ð i v i ph n ng hoá h c: ∆P=(PA-PA*)(PB-PB*)
N u P tăng thì PA, PB tăng vì ∆P tăng và t c ñ c a quá trình
tăng .
1
1. N u ph n ng làm gi m th tích (∆n<0) thì P tăng
2
làm x tăng (Le Chatelier). Trư ng h p này P tăng rõ ràng có
l i cho c t c ñ , hi u su t. Ngoài ra P tăng thì th tích h
Pop
P
7. 10
th ng gi m d n ñ n ñư ng kính ng gi m. Như v y, b t ñư c S ph thu c x vào P
cho
v t li u, gi m xây d ng. Tuy nhiên, không nên tăng áp su t ph n ng không thu n
quá cao vì yêu c u v thành ng, thi t b , t n năng lư ng nén, ngh ch (x hi u su t s n
... H p lí nh t áp su t t 100 ñ n vài trăm atm.
ph m). 1. ∆n<0; 2. ∆n>0
2. N u th tích tăng (∆n>0) trư ng h p xa cân b ng thì có l i vì P tăng thì x tăng,
nhưng ñ n g n cân b ng x càng tăng ch m và ñ n giá tr xmax Pop r i gi m ñi. Pop t 1
ñ n vài atm tuỳ tính ch t c a ph n ng, b c ph n ng n và ñ chuy n hoá mong mu n.
- ð i v i quá trình chuy n kh i (d th )
1. Trư ng h p h p th khí (hay ngưng hơi):
∆P = P - P*. P tăng thì ∆P tăng ⇒ u tăng: tăng h p th (Le Chatelier). Vì v y, P
cao có l i.
2. Trư ng h p nhã (hay b c hơi) thì c n gi m P.
- ð i v i l ng nh hư ng P ñ n u nh , nên ph i c n P l n. Nhưng P l n nh
hư ng ñ n ñ nh t và quá trình chuy n t ñ ng h c sang khuy ch tán.
Ví d : Polime hoá etylen 2000atm chuy n t K→L→R.
- ð i v i r n thì áp su t siêu cao m i có tác d ng.
Ví d : Cacbon hoà tan trong kim lo i ch y 2400oC ch chuy n thành kim cương
áp su t 100000atm.
c/ ði u ch nh nhi t ñ ñ tăng ñ ng l c c a quá trình chuy n kh i:
(ch không ph i cho ph n ng hoá h c)
+) Trong h p th , ngưng hơi: ∆C = C - C*
C* áp su t hơi bão hoà trên dung d ch, tăng lên n u nhi t ñ tăng. N u nhi t ñ gi m thì
C* gi m ⇒ ∆C tăng ⇒ u tăng.
+) Trư ng h p nhã, b c hơi thì ngư c l i: ∆C = C* - C. Ngư i ta tăng nhi t ñ ñ
tăng t c ñ c a quá trình.
d/ ðưa s n ph m ra kh i h th ng tác d ng:
+)
u = k1∆C1 - k2∆C2 = k1CAaCBb - k2CRrCSs
ðưa s n ph m ra thì CR, CS gi m ñi (hay tri t tiêu), ∆C2 gi m và t c ñ ph n ng tăng
lên.
+) Quá trình chuy n kh i:
1. N u h p th ∆C = C - C*. ðưa s n ph m (ch t ñư c h p th ) ra kh i h
th ng t c là làm gi m n ng ñ
l ng ñi, do ñó C* gi m ⇒ ∆C tăng ⇒ u tăng.
2. N u quá trình nhã ∆C = C*- C. ðưa ch t ñư c nhã ra kh i h th ng t c
là làm gi m n ng ñ
pha khí, nhò ñó ∆C tăng ⇒ u tăng.
2. Tăng h s t c ñ c a quá trình khí:
a/ Tăng nhi t ñ :
+) Nhi t ñ nh hư ng ñ n t c ñ ph n ng:
Theo Arrhe'nius:
k = k0e-E/RT
d ln k
E
E
=
⇔ 2.3 lg k = −
2
dT
RT
RT
k: h ng s t c ñ ph n ng
E: năng lư ng ho t hoá (J/mol)
R: h ng s khí lí tư ng (R=8.3146 J/mol.0K)
8. 11
Trong th c t công nghi p, ngư i ta nh n th y khi tăng nhi t ñ ph n ng lên
10 C (trong ph m vi nhi t ñ t 100-400oC) và năng lư ng ho t hoá kho ng 63125kJ/mol thì t c ñ c a ph n ng hoá h c tăng t 2 - 4 l n, th m chí g p 10 l n.
C n chú ý là tăng nhi t ñ làm tăng t c ñ ph n ng thu n, ph n ng ngh ch và c
ph n ng ph . ði u này làm h ñ ch n l c c a s n ph m chính. Vì v y r t c n th n
trong vi c s d ng bi n pháp tăng nhi t ñ .
+) ð i v i khuy ch tán:
Anh hư ng c a nhi t ñ ít hơn nhi u. Khi tăng nhi t ñ lên 10oC thì v n t c
khuy ch tán ch tăng kho ng 1.1 - 1.3 l n. S ph thu c c a h s khuy ch tán vào nhi t
ñ tuân theo công th c tương t như phương trình Arrhe'nius:
d ln D E D
=
dT
RT
D: h s khuy ch tán
ED: năng lư ng ho t hoá c a quá trình khuy ch tán.
* Gi i h n c a vi c tăng nhi t ñ :
1. ð i v i ph n ng thuân ngh ch phát nhi t, tăng nhi t ñ làm chuy n d ch cân
b ng theo chi u ngh ch, nghĩa là làm gi m ñ chuy n hoá. Còn ñ i v i ph n ng thuân
ngh ch thu nhi t thì ñ chuy n hoá không gi m khi tăng nhi t ñ , nhưng hi u qu ngày
càng gi m vì t c ñ tăng ch m hơn nhi t ñ cao.
2. Trong nhi u quá trình h u cơ, vi c tăng nhi t ñ ⇒ tăng ph n ng ph ⇒ t n
th t ch t và làm gi m hi u su t s n ph m chính (ví d t ng h p rư u metanol).
3. Tác ch t có th b phân hu hay b ñưa ra ngoài vùng ph n ng (ví d b c hơi).
4. Các h t tác ch t r n hay xúc tác có th ch y ra, dính v i nhau (thiêu k t) làm
cho b m t ti p xúc gi m (ví d to>900oC thì x y ra hi n tư ng k t kh i qu ng S khi ñi u
ch H2SO4 làm gi m b m t ph n ng và gi m ñ khuy ch tán oxy ⇒ u gi m).
5.Yêu c u ch u nhi t ñ c a v t li u ph i cao (t c b n ăn mòn và ch u nhi t).
b/ Dùng xúc tác:
Tăng nhi t ñ có nhi u h n ch nên ngư i ta dùng xúc tác ñ tăng t c ñ ph n
ng mà không có như c ñi m c a vi c tăng nhi t ñ .
Xúc tác làm tăng m nh k ⇒ u tăng mà không nh hư ng ñ n khuy ch tán, không
thay ñ i cân b ng (ch làm chóng ñ t cân b ng), l i có tác d ng ch n l c, ch làm nhanh
ph n ng mong mu n. Tuy nhiên, xúc tác có nh ng h n ch vì có th b ng ñ c, có th
m t ho c gi m ho t tính nhi t ñ cao.
Ch t xúc tác thư ng tham gia vào ph n ng và chuy n ph n ng t m t giai ño n
thành hai ho c nhi u giai ño n:
T ng quát ta có:
A + B + xt = AB + xt
Lúc ñ u:
A + xt → A...xt→ Axt
Axt + B → B...Axt
B...Axt → AB + xt
Ch t xúc tác có kh năng làm gi m năng lư ng ho t hoá c a ph n ng. ðây là
tính ch t quan tr ng c a ch t xúc tác, nó t o ñi u ki n thu n l i cho ph n ng x y ra d
dàng và nhanh chóng.
o
9. 12
E
[A... B]
[B... Axt]
[A... xt]
∆Eh
A+B
A xt
AB
Các ch t xúc tác dùng trong công nghi p ph i ñ m b o ñư c các yêu c u sau:
+ Ch t xúc tác có tính ch n l c, ho t tính cao, năng su t l n.
0
C
Ví d :
C2H5OH Al2O ) → C2H4 + H2O
3 (350
0
C2H5OH Cu ( 250 → CH3CHO + H2
C )
+ Lư ng ch t xúc tác cho vào bé hơn r t nhi u so v i lư ng ch t tham gia ph n
ng và không b bi n ñ i sau ph n ng.
+ Ch t xúc tác ch có kh năng thúc ñ y ph n ng mau ñ t ñ n tr ng thái cân
b ng, nghĩa là ch làm tăng t c ñ ph n ng ch b n thân không th làm cho ph n ng
x y ra ñư c. Ví d m t ph n ng nào ñó có ∆G<0 bé thì t nó khó có th t x y ra ñư c,
nhưng khi cho thêm ch t xúc tác vào thì ph n ng s x y ra nhanh.
Ví d . Ph n ng t ng h p NH3:
N2 + 3H2 = 2NH3
∆G = -4 kcal
Ph n ng trên khó x y ra, n u thêm ch t xúc tác Fe, Ni vào thì ph n ng s x y ra
nhanh.
+ Nhi t ñ th c hi n ph n ng th p
+ Có ñ b n cơ h c cao, b n ñ i v i các ch t ñ c
+ D tái sinh.
Trong các yêu c u trên, yêu c u v ho t tính là quan tr ng nh t. Nó ñư c ñ nh nghĩa là
m c tăng t c ñ ph n ng so v i khi không dùng xúc tác.
k
A = xt
(A: ho t ñ xúc tác)
k
k = k0e
−
E
RT
k xt = k 0 e
−
E xt
RT
(không có xúc tác)
(có xúc tác)
10. 13
A=
Eeît
RT
−
⇒
e
−
E
=e
E − Eeît
RT
∆E
= e RT
e RT
Ví d :
2SO2 + O2
2SO3 + Q
o
N u không có xúc tác 693 K có E = 420000J/mol
Dùng xúc tác V2O5 thì Ext = 268000J/mol cũng 693oK
( 420000 − 268000 )
8.314×693
⇒
A=e
= e 26.4 = 3× 1011
11
Nghĩa là t c ñ tăng lên 3×10 l n.
Trong công nghi p ñ ñ m b o năng su t cao, ch t xúc tác ph i có b m t ñơn v
cao. Ngoài ra trong các thi t b th c hi n các ph n ng xúc tác ph i b trí sao cho ch t
xúc tác ti p xúc t t v i các ch t ph n ng. Cho ñ n nay trong công nghi p hoá ch t có 3
ki u thi t b ti p xúc:
1/ Lo i có ch t xúc tác c ñ nh: trong các thi t b này, ch t xúc tác là nh ng h t
nh ho c lư i ñ t c ñ nh trong thi t b . Lo i thi t b này có như c ñi m là ñ nh kì ph i
luân phiên qúa trình chuy n hoá và tái sinh xúc tác. Vi c b o ñ m ch ñ nhi t ñ l p xúc
tác ho t ñ ng t t cũng khó khăn, k t c u thi t b cũng ph c t p. Lo i này ít ñư c s d ng.
2/ Lo i có ch t xúc tác di ñ ng: trong thi t b lo i này c quá trình chuy n hoá l n
tái sinh ñ u liên t c. Ngư i ta b trí m t h th ng hai thi t b , m t thi t b chuy n hoá và
m t thi t b tái sinh. Trong quá trình làm vi c các giá ñ ng xúc tác di chuy n liên t c d c
theo thi t b ti p xúc sang thi t b tái sinh r i l i tr v thành m t vòng khép kín. Như
v y, ñ m b o năng su t chuy n hoá cao và ch ñ làm vi c d dàng hơn và k t c u thi t
b ñơn gi n.
3/ Lo i thi t b t ng sôi: trong thi t b này các h t xúc tác ñư c các lu ng khí duy
trì tr ng thái lơ l ng gi ng như ñang sôi. tr ng thái này ch t xúc tác ti p xúc t t nh t
v i các ch t ph n ng. Di n tích làm vi c c a ch t xúc tác ñư c s d ng t i ña. Toàn b
vi c ñưa ch t xúc tác vào khu v c ph n ng, t khu v c này ra khu v c tái sinh và tu n
hoàn l i theo chu kì kín ñư c th c hi n m t cách liên t c b ng cách dùng khí hay không
khí ñ th i. Hi n nay lo i này là ưu vi t nh t.
c/ Tăng cư ng khu y tr n: (khu y tr n thay th khuy ch tán phân t
b ng khuy ch tán ñ i lưu, nh ñó tăng h s khuy ch tán)
Bi n pháp này ch có l i khi quá trình công ngh x y ra mi n khuy ch tán. N u
khuy ch tr n m nh ñ n m t m c ñ khuy ch tán ñ l n, lúc y t c ñ ph n ng quy t
ñ nh, lúc này quá trình chuy n sang mi n ñ ng h c và n u khu y tr n m nh hơn n a l i
có h i vì tr n m nh làm gi m ∆C do ñó n ng ñ g n n ng ñ cu i hơn.
∆C = (CA - CA*)(CB - CB*)
CA g n CA* và CB g n CB* ⇒ ∆C gi m
Tác d ng c a khu y tr n:
+ Trong h ñ ng th , khu y tr n làm ñ ng ñ u n ng ñ và tăng s l n va ch m
gi a các phân t .
+ Trong h d th , quá trình x y ra b m t pha F. Khu y tr n ñưa nhanh các
phân t chưa tác d ng ñ n b m t y ñ ti p xúc nhau r i ñưa nhanh các s n ph m ra
kh i b m t y. Ngoài ra khu y tr n làm phân tán nh khí và l ng thành gi t hay bong
bóng nh ñó tăng F.
11. 14
Như v y, trong 3 phương pháp tăng k, ngư i ta ch n phương pháp nào làm nhanh
giai ño n ch m nh t c a quá trình. N u quá trình mi n ñ ng h c thì tăng nhi t ñ và
xúc tác. N u quá trình mi n khuy ch tán thì tăng khu y tr n và ph n nào tăng nhi t ñ .
3. Tăng b m t ti p xúc pha F:
ðây là bi n pháp áp d ng cho các h d th . M i lo i h có m i bi n pháp gi i
quy t thích h p và cách tăng F quy t ñ nh c u trúc c a thi t b ph n ng. Thư ng thì
ngư i ta tăng b m t pha n ng hơn (r n vào l ng) b ng cách phân tán nó r i t o ñi u ki n
ñ pha nh (khí vào l ng) ti p xúc bao quanh.
a/ H khí-l ng:
Có 4 bi n pháp tăng b m t ti p xúc trong công nghi p:
+ Tư i ch t l ng lên v t ñ m, ch t l ng ch y thành màng m ng trên b m t ñ m
(tháp, c t). F = t ng b m t ñ m.
+ Phun ch t l ng thành b i, ch t l ng ti p xúc v i pha khí dư i d ng các gi t l ng
(thi t b tháp, hay phòng phun tư i). F = t ng b m t các gi t.
Cư ng ñ làm vi c c a nó hơn lo i trên nhưng khó phun gi t ñ u nên không n
ñ nh, ít dùng hơn.
+ Cho ch t khí s c qua kh i ch t l ng (c t, tháp có ngăn, lư i, ñĩa). F = t ng b
m t các bong bóng.
Cư ng ñ làm vi c l n hơn tháp ñ m nhung s c c n thu l c l n nên ít dùng.
+ Chuy n kh i b t, khí ñưa t dư i lên vào kh i l ng qua lư i có m t r t nh ñ
phân tán và v i t c ñ ñ l n ñ l c ma sát gi a khí và l ng cân b ng v i tr ng lư ng
l ng, nh ñó t o thành l p b t như sôi.
So v i 3 lo i trên lo i này có F l n nh t.
b/ H khí-r n và l ng-r n:
ð tăng di n tích ti p xúc ñ i v i nh ng quá trình có ch t r n tham gia, ngư i ta
tán nh r n và làm cho r n x p (tăng b m t trong c a l ) và t o ñi u ki n khí và l ng
ti p xúc v i b m t trong và ngoài. Ngư i ta chia làm 4 bi n pháp:
+ Dùng cánh g t ñ o các h t r n chuy n ñ ng trên các ngăn. Các h t r n rơi t
ngăn trên xu ng ngăn dư i qua các l c a ngăn. Khí hay l ng cũng ñi t ngăn này qua
ngăn khác, qua các l này và qua các h t r n trên ngăn. Fq = b m t các ngăn.
Lo i thi t b này ph c t p, hi u qu không cao, nên ít dùng.
+ Dùng vòi phun r n ñã nghi n m n vào dòng khí hay l ng ch y m nh. F = t ng
b m t h t r n.
V i h l ng-r n thì dùng cánh khu y ñ phân b ñ u r n trong l ng.
+ Th i khí ho c l ng qua lư i trên ñó ph l p h t r n. S c c n thu l c c a l p
r n này tăng nhanh n u ñ m n c a nó càng cao. Do ñó, không ñư c nghi n nh h t r n.
+ Khu y l p lơ l ng (t ng sôi, gi l ng), cho dòng khí (hay l ng) qua l p r n
tán m n, v i t c ñ ñ l n ñ l c ma sát gi a dòng khí (l ng) và h t r n cân b ng v i
tr ng lư ng h t r n. Như v y, h t r n lơ l ng nh y lên, rơi xu ng nhưng không b kéo
theo. Phương pháp này hay dùng cho h K-R, h L-R ít dùng vì t c ñ t ng sôi c a l ng
th p (vài mm/sec)
c/ H l ng-l ng: (hai l ng không tan vào nhau)
Phương pháp t t nh t là khu y ñ tăng ti p xúc. Ngoài ra, còn dùng phương pháp
cho ch t l ng nh ch y ngư c t dư i ngư c v i ch t l ng n ng ñ t o thành h nhũ
tương. Trong h này ch t l ng nào có s c căng b m t l n s phân b thành gi t trong
ch t kia.
12. 15
d/ H r n-răn:
Khu y tr n b ng khí nén, cơ khí hay thùng quay.