Thiet bi phan ung trong cong nghe hoa dau

7/30/2019 Thiet bi phan ung trong cong nghe hoa dau

http://slidepdf.com/reader/full/thiet-bi-phan-ung-trong-cong-nghe-hoa-dau 1/256

04/27/10

1

THI T B PH N NGẾ Ị Ả Ứtrong công nghi p hoá d u.ệ ầ

Ng i so n : PGS,TS Tr n Công Khanh.ườ ạ ầTr ng Đ i h c Bách khoa Hà N i.ườ ạ ọ ộ



04/27/10

2

I-GI I THI U V TBPỚ Ệ Ề Ư :I.1-Gi i thi u:ớ ệ

-TBP - h th ng thi t b th c hi n các ph n ng hoá h c t o ra s nƯ ị ự ọ ạph m c a m t quá trình s n xu t,do đó quy t đ nhẩ ủ ộ ả ấ ế ị năng su t (doấv n t c ph n ng r ) và hi u qu (đ chuy n hoá X và đ ch nậ ố ả ứ ệ ả ộ ể ộ ọl c S) c a s n xu t.ọ ủ ả ấ

-V n t c ph n ngậ ố ả ứ chuy n hoá ch t iể ấ :

Ri = dNi / Vdt . ( 1 . 1 )Trong đó: Ni-S mol c a ch t i, d u c ng là t o thành (s n ph mố ủ ấ ấ ộ ạ ả ẩph n ng), d u tr là tiêu hao (ch t ph n ng).ả ứ ấ ừ ấ ả ứ

V-Th tích c a h th ngể ủ ệ ốKhi th tích không đ i ta có Cể ổ i = Ni / V, do đó pt (1.1) thành:

Ri = dCi / dt . ( 1 . 2 )



04/27/10

3

-Đ chuy n hoá c a ch t i: Xi = (C0 - C1) / C0 = 1 - C1/C0 . ( 1 . 3 )

Trong đó : C0- n ng đồ ộ ch t ph n ng i đi vàoấ ả ứ ( hay n ng đồ ộban đ u)ầ

C1- n ng đồ ộ ch t ph n ng i đi ra ấ ả ứ ( hay n ng đồ ộcu i )ố

-Đ ch n l c đ i v i s n ph m i:ộ ọ ọ ố ớ ả ẩ

Si = Ci / C j j = 1, n ( 1 . 4 ) Trong đó: Ci -n ng đ c aồ ộ ủ s n ph m iả ẩ trong h n h p ph n ng .ỗ ợ ả ứ

∑C j -t ng n ng đ các s n ph mổ ồ ộ ả ẩ trong h n h p ph nỗ ợ ảngứ



04/27/10

4

V TRÍ H TH NG TBP TRONG S Đ CÔNG NGHỊ Ệ Ố Ư Ơ Ồ Ệ

Trong s đ công ngh TBP n m v trí nhơ Ư ị ư sau :

H.1.1- L u đ kh i c a công ngh s n xu t .ư ồ ố ủ ệ ả ấTrong đó h th ng thi t bệ ố ế ị chu n b h n h p ph nẩ ị ỗ ợ ảng, tách và tinh ch s n ph mứ ế ả ẩ có th g m m t sể ồ ộ ố

l ng l n các thi t b th c hi n các quá trình chuy nượ ớ ế ị ự ệ ể

kh i và truy n nhi t nh ch ng luy n, h p th ,h pố ề ệ ư ư ệ ấ ụ ấph , trích ly, đun nóng, làm l nh, ng ng t ...mà sinhụ ạ ư ụviên đã làm quen trong môn h c "Quá trình và thi t bọ ế ịhoá h c ".ọ

H th ng táchệ ốvà tinh chế s n ph mả ẩ

H th ngệ ốchu n bẩ ịh n h pỗ ợ ph n ngả ứ

THI T BẾ ỊPH NẢ

NGỨ

Nguyên li u ch a chuy n hoáệ ư ể

Ng.li uệ 2

Ng.li uệ 1

S n ph mả ẩ



04/27/10

5

I.2-Đ c đi m :ặ ể

- Đa d ngạ Do đi u ki n ph n ng r t khác nhau:ề ệ ả ứ ấ

*Nhi t đ ệ ộ ph n ng có th t nhi t đ phòng đ nả ứ ể ừ ệ ộ ế800-9000C, cá bi t có th đ n 1300-1500ệ ể ế 0C. Đ ng th iồ ờph i có nh ng gi i pháp h p lý c p hay gi i nhi t ph nả ữ ả ợ ấ ả ệ ả

ng.ứ *Áp su t ấ có th t áp su t khí quy n ( 0,1 MPa )ể ừ ấ ểđ n 70 MPa.ế

Trong nhi u ph n ng pha khí th ng dùng áp su tề ả ứ ườ ấkho ng 2-3 MPa đ gi m th tích TBP , tăng c ngả ể ả ể Ư ườ

v n t c ph n ng và h s trao đ i nhi t v i thành thi tậ ố ả ứ ệ ố ổ ệ ớ ếb .ịV i m i áp su t c n có d ng hình h c c a thi t b phùớ ỗ ấ ầ ạ ọ ủ ế ịh p : hìnhợ ống, hình c u ch u áp su t t t h n hầ ị ấ ố ơ ình h p,ộm t ph ng.ặ ẳ



04/27/10

6

Ph n ng trong thi t b có th ti n hànhả ứ ế ị ể ế ở

các tr ng thái pha khác nhau:ạ*Đ ng th : khí, l ngồ ể ỏ*Các h d th khí-r n, khí-l ng, l ng-r n,ệ ị ể ắ ỏ ỏ ắ

l ng-l ngỏ ỏ*Các h ba pha khí-l ng-r n, l ng-l ng-r n,ệ ỏ ắ ỏ ỏ ắ

khí-l ng-l ng ...ỏ ỏTính đa d ng c a TBP còn doạ ủ Ư t ng hãngừ ,

trên th gi i có nh ng hãng có công ngh ,ế ớ ữ ệxúc tác và h th ng TBP riêng c a mìnhệ ố Ư ủ



04/27/10

7

Đ C ĐI M TBPẶ Ể Ư…

-Ph c t pứ ạ Do trong TBPƯ các quá trình hoá h cọ

( ph n ngả ứ ) và v t lý ậ ( chuy n kh i: dòngể ố

ch y , khu ch tán, và các quá trình nhi t:ả ế ệtruy n nhi t, to và thu nhi t ) x y raề ệ ả ệ ả đan xen và nh h ngả ưở l n nhauẫ Trong đó, các quá trình v t lý th ngậ ườ

tuy n tính v i nhi t đế ớ ệ ộ, còn các ph n ngả ứ hoá h c ph thu c vào nhi t đ d ngọ ụ ộ ệ ộ ở ạhàm mũ theo ph ng trình Arrhénius (ươ phituy nế ).



04/27/10

8

I.3- Phân lo i TBP :ạ Ư

1/Theo ch đ làm vi c :ế ộ ệa/Thi t b làm vi c gián đo nế ị ệ ạ *Ch dùng cho pha l ng .ỉ ỏ *Các b c c a quá trình: n p li u, đunướ ủ ạ ệ

nóng, ti n hành ph n ng, làm ngu i vàế ả ứ ộtháo s n ph m, đ c th c hi n trong m tả ẩ ượ ự ệ ộthi t b .ế ị

Do đó các thông số nh n ng đ , nhi t đ ,ư ồ ộ ệ ộáp su t ...ấ thay đ i theo th i gian.ổ ờ

Ví d : ti n hành ph n ng trong thi t bụ ế ả ứ ế ịlo i thùng có khu y n ng đ ch t ph nạ ấ ồ ộ ấ ảng thay đ i theo th i gian nh hình 1.2.ứ ổ ờ ư



04/27/10 9

H.1.2-Mô hình TBP làm vi c gián đo n và thayƯ ệ ạđ i n ng đ theo th i gianổ ồ ộ ờ

Ch t ph n ngấ ả ứ

vào gián đo nạ

S n ph mả ẩtháo gián đo nạ

0

N ng đồ ộch t ph n ngấ ả ứ

Th i gian tờ

CA0

CAt



04/27/10

10

b/Thi t b làm vi c n a gián đo n:ế ị ệ ử ạ

*Ch t ph n ng:ấ ả ứ m t ch t cho gián đo n, m tộ ấ ạ ộch t cho liên t c.ấ ụ Ch t cho gián đo n th ng là ch t l ng, ví dấ ạ ườ ấ ỏ ụ

ch t A.ấ

Ch t cho liên t c th ng là ch t khí hay có th làấ ụ ườ ấ ểch t l ng, ví d ch t B. Ph n ng: A + Bấ ỏ ụ ấ ả ứ →C

V i m c đích luônớ ụ nghèo ch t B trong h n h pấ ỗ ợph n ng tránh ph n ng ph : B + Cả ứ ả ứ ụ →D

Hay để v n t c to nhi t c a ph n ng phù h pậ ố ả ệ ủ ả ứ ợv i kh năng gi i nhi t c a thi t bớ ả ả ệ ủ ế ị .



04/27/10 11

*N ng đ A và B thay đ i theo th i gian ph n ng nh hình 1.3ồ ộ ổ ờ ả ứ ư ở

S mol Nố B vào

C A t

C B t

Ch t A vàoấGián đo nạ

Ch t B vàoấLiên t cụ

CA0

CB0Th i gian tờ

H.1.3-Mô hình TBP làm vi c n a gián đo n và thay đ iƯ ệ ử ạ ổn ng đ ch t ph n ng trong thi t bồ ộ ấ ả ứ ế ị.

N ng đồ ộCh t ph n ngấ ả ứ



04/27/10

12

c/Thi t b làm vi c liên t cế ị ệ ụ

*Đây là lo i thi t b th ng g p trongạ ế ị ườ ặcông nghi p v i qui mô s n xu t l n.ệ ớ ả ấ ớ *Tr ng thái d ngạ ừ (steady state ): là

tr ng thái đ t đ c c a TBP sau khi mạ ạ ượ ủ Ư ở máy m t th i gian, tr ng thái nàyộ ờ ở ạ cácthông s c a quá trình không thay đ i theoố ủ ổth i gian tờ ,lúc đó s n ph m thu đ c cóả ẩ ượ ch t l ng n đ nh. T khi m máy đ nấ ượ ổ ị ừ ở ế tr ng thái d ng ta cóạ ừ giai đo n quáạ độ, th iờ

gian quá đ ph thu c vào ch đ dòngộ ụ ộ ế ộch y trong thi t b và đ ph c t p c a hả ế ị ộ ứ ạ ủ ệth ng TBP .ố Ư



04/27/10

13

Th i gian l u trung bình:ờ ư Th i gian l u th c c a ch t ph n ng trong thi t b khácờ ư ự ủ ấ ả ứ ế ị

nhau , ph thu c vào ch đ dòng ch y. Ta cóụ ộ ế ộ ả th i gian l uờ ư trung bình theo đ nh nghĩa sau:ị

tTB = VR / FV

Trong đó: t

TB-Th i gian l u trung bình. [ h ].ờ ư

VR -Th tích TBP . [ m3 ].ể ƯFV -L u l ng c a dòng . [m3 / h ].ư ượ ủ



04/27/10 14

2/Theo ch đ dòng ch y :ế ộ ả

*Mô hình đ y lý ẩ t ng :ưở -Là mô hình dòng

ch y trong thi t bả ế ịchuy n đ ng t nh ti nể ộ ị ếtheo th t tr c sauứ ự ướ nh chuy n đ ng c aư ể ộ ủpit-tông trong xi lanh

Và do đó n ng đ ch tồ ộ ấph n ng thay đ i tả ứ ổ ừ từ , b t đ u đ u vàoắ ầ ở ầlà CA0 đ n đ u ra làế ầCAL nh hình 1.4ư ở

L

CA0 CAL

L


CA0

CAL

Chi u dàiềng ph n ngố ả ứ

L

CA0

CAL

0

H.1.4-Mô hình ĐLT và thay đ i n ng đổ ồ ộch t ph n ng trong thi t bấ ả ứ ế ị.



04/27/10 15

*M h nh khu y lý t ng :ưở -Là mô hình

dòng ch y trongảthi t b đ cế ị ượkhu y tr nấ ộ

m nhạ , ch tấph n ng đi vàoả ứ

đ c tr n l nượ ộ ẫđ ng đ u ngayồ ềt c kh c trongứ ắthi t b , do đóế ịn ng đ ch tồ ộ ấ

ph n ng thayả ứ đ i đ t ng tổ ộ ộ ởt i đ u vàoạ ầ c aủthi t b nhế ị ư ở

hình 1.5

CA1CA1

CA0


To đ ph n ngạ ộ ả ứ

Ch t A vàoấCA0 Ch t A ra ấ

CA1

H.1.5-Mô hình KLT và thay đ i n ng đ trong thi t bổ ồ ộ ế ị



04/27/10

16

Mô hình khu y lý t ng…ấ ưở

*Cũng do khu y tr nấ ộ n ng đ ch t ph nồ ộ ấ ảng trong kh p thi t b đ ng đ u và b ngứ ắ ế ị ồ ề ằ

đ u ra ầ là C1. *Do n ng đ ch t ph n ng trong thi t bồ ộ ấ ả ứ ế ị

th p (nh t là khi đ chuy n hoá X yêu c uấ ấ ộ ể ầcao ) nên v n t c ph n ng th p và do đóậ ố ả ứ ấnăng su t TBP theo mô hình khu y lýấ Ư ấ t ng th p h n đ y lý t ngưở ấ ơ ẩ ưở .

Nói m t cách khác, đ đ m b o đ chuy nộ ể ả ả ộ ểhoá X nh nhau thi t b theo mô hình khu y lýư ế ị ất ng c n có th tích Vưở ầ ể R l n h n nhi u so v iớ ơ ề ớmô hình đ y lý t ng, đ c bi t khi X yêu c uẩ ưở ặ ệ ầcao.



04/27/10 17

*Đ đ m b o năng su t thi t b cao v i môể ả ả ấ ế ị ớhình khu y lý t ngấ ưở h th ng nhi u thi t bệ ố ề ế ị

khu y n i ti pấ ố ế đ c s d ng nh hình 1.6.ượ ử ụ ư

To đ ph n ngạ ộ ả ứ

CAn

CA(n-1)

CA3

CA2

CA1CA0

CA0 CA1 CA2 CA3 CA(n-1) CAn

1 2 3 n

0

H.1.6-Mô hình h th ng n thi t b KLT n i ti p và thay đ iệ ố ế ị ố ế ổn ng đ ch t ph n ng theo t ng thi t bồ ộ ấ ả ứ ừ ế ị



04/27/10

18

* hình 1.6 n ng đ ch t ph n ng thay đ iỞ ồ ộ ấ ả ứ ổt ng b c t đ u vào đ n đ u ra c a h th ng,ừ ậ ừ ầ ế ầ ủ ệ ốkhi n đ l n (gi i h n khi nủ ớ ớ ạ ) s thay đ iự ổn ng đ ch t ph n ng gi ng nhồ ộ ấ ả ứ ố ư ở tr ng h p đ yườ ợ ẩ lý t ngưở (hình 1.4 ).

Trong th c ti n công nghi p s thi t b n trongự ễ ệ ố ế ịh th ng th ng t 4 đ n 10 đ ngoài vi cệ ố ườ ừ ế ể ệđ m b o năng su t c a h th ng thi t b cònả ả ấ ủ ệ ố ế ịđể phân b th i gian l u đ ngố ờ ư ồ đ u h nề ơ ,nhi t đ cóệ ộ th đi u ch nh khác nhauể ề ỉ ởt ng thi t b và ch t ph n ng th hai có thừ ế ị ấ ả ứ ứ ểcho vào t t theo t ng thi t b theo yêu c uừ ừ ừ ế ị ầ



04/27/10

19

3/Theo tr ng tháí pha:ạ

*H đ ng th : C n đ c khu y tr n đ đ ng đ u v n ngượđ các c u t và nhi t đ trong thi t b ph n ng.ộ ấ ử ệ ộ ế ị ả ứ

*H d thệ ị ể : Đ i v i h này c n chú ý t o b m t ti p xúcố ớ ệ ầ ạ ề ặ ếpha l n đ tăng c ng v n t c ph n ng.ớ ể ườ ậ ố ả ứ -H d th l ng - l ngệ ị ể ỏ ỏ : C n đ cầ ượkhu y tr n t tấ ộ ố , t o nhũ t ng có b m t ti p xúc l n.ạ ươ ề ặ ế ớ

-Hệd th khí - l ngị ể ỏ : Đ đ m b o b m t ti p xúc pha c a hể ả ả ề ặ ế ủ ệnày c nầ khu y tr n ho c s i b t ho c dùng đ m r nấ ộ ặ ủ ọ ặ ệ ắ có bềm t riêng l n.ặ ớ

-H d th khí - r n và l ng - r nệ ị ể ắ ỏ ắ : B m t ti p xúc pha làề ặ ế bềm t c a ch t r nặ ủ ấ ắ , do v y ch t r n ( là xúc tác ) th ng làậ ấ ắ ườv t li u x p có b m t riêng l n ho c có đ phân tán cao.ậ ệ ố ề ặ ớ ặ ộ

Trong công nghi p cũng hay g p h nhi u pha:ệ ặ ệ ề khí - l ng -ỏr nắ , l ng - l ng - r nỏ ỏ ắ



04/27/10

20

4/Theo ch đ nhi t:ế ộ ệ * Đo n nhi t ạ : -Không có b ph n trao đ i nhi t .ộ ậ ổ ệ

-Hay s d ng vì đ n gi n, cho cácử ụ ơ ả ph nảng có hi u ng nhi t th p hay ít nh y v iứ ệ ứ ệ ấ ạ ớ

s thay đ i nhi t đ .ự ổ ệ ộ *Đ ng nhi t ẳ ệ :

-Th ng g p các thi t b có khu y tr nườ ặ ở ế ị ấ ột t.ố- Trong tài li u đôi khi g i thi t b ph n ngệ ọ ế ị ả ứ xúc tác khí - r n d ng ng chùm có b m tắ ạ ố ề ặtrao đ i nhi t l n là thi t bổ ệ ớ ế ị t a đ ng nhi tự ẳ ệ ,tuy v y thi t b lo i này v n t n t iậ ở ế ị ạ ẫ ồ ạgradien nhi t đ theo đ ng kính và h ngệ ộ ườ ướ tr c ng xúc tác .ụ ố



04/27/10

21

*T nhi t ự : -Hay dùng khi có th vìể đ n gi n và kinhơ ả

tế .-Ph n ngả ứ to nhi t đ l n và có kh năngả ệ ủ ớ ả

trao đ i nhi t ph n ng v i nguyên li uổ ệ ả ứ ớ ệ

vào đ đ t nhi t đ mà ph n ng có thể ạ ệ ộ ả ứ ểti n hành .ế *Ch đ nhi t theo qui ho chế ộ ệ ạ :

-Th ng dùng đườ ể đ t ch đ nhi t t i uạ ế ộ ệ ố ư cho quá trình ph n ng .ả ứ -G pặ ở thi t b lo i ng , thi t b có nhi uế ị ạ ố ế ị ềngăn đo n nhi t và h th ng nhi u thi t bạ ệ ệ ố ề ế ịkhu y n i ti p .ấ ố ế



04/27/10

22

II/ TH I GIAN L U Ờ Ư

-Th i gian l u c a ch t ph n ng trongờ ư ủ ấ ả ứ thi t b là th i gian ti n hành ph n ngế ị ờ ế ả ứ ,vì v y nó nh h ng quan tr ng đ n đậ ả ưở ọ ế ộ

chuy n hoá X và đ ch n l c S.ể ộ ọ ọVí d : ta có ph n ng n i ti p Aụ ả ứ ố ế →B→C,trong đó B là s n ph m chính và C là s nả ẩ ảph m ph , n ng đ c a A, B và C phẩ ụ ồ ộ ủ ụ

thu c vào th i gian ph n ng nh hình 2.1ộ ờ ả ứ ư ở



04/27/10 23

Th i gian ph n ngờ ả ứ

CC1

CB1

CA1

CA0

0 t1

H.2.1-S thay đ i n ng đ các ch t c a ph n ng n i ti pự ổ ồ ộ ấ ủ ả ứ ố ế A → B → C theo th i gian ph n ngờ ả ứ

N ng đồ ộ

A

B

C

CB2

CA2

CC2

t2



04/27/10

24

Gi s t i th i đi m tả ử ạ ờ ể 1 n ng đ cácồ ộch t A, B, C là Cấ A1, CB1 và CC1 ta có:

Đ chuy n hoá: Xộ ể 1=1- CA1/CA0.

Đ ch n l c: Sộ ọ ọ 1=CB1/ ( CB1 + CC1 ).

-Ph thu c vào ch đ dòng ch y,ụ ộ ế ộ ảth i gian l u c a các ph n t c aờ ư ủ ầ ử ủ

dòng vào có th r t khác nhauể ấ . Dov y c n nghiên c uậ ầ ứ phân b th i gianố ờl uư c a chúng trong thi t b .ủ ế ị



04/27/10 25

II.1-TH I GIAN L U TRONG CÁC MÔ HÌNH LÝ T NGỜ Ư ƯỞ

1/Hàm phân b TGL:ố

-Hàm E(t): Đ nh nghĩa:ị Ph n c a dòng vào có th i ầ ủ ờ

gian l u trong thi t b t t đ n t+dt làư ế ị ừ ế E(t).dt . T đ nh nghĩa trên ta có:ừ ị

= 1 ( 2.1 )

= tTB ( 2.2)∫ ∞

0

.).( dt t t E

∫ ∞

0

E(t).dt



04/27/10

26

-Hàm F(t): Đ nh nghĩa:ị F(t) là ph n c a dòng có th i gian l uầ ủ ờ ư

trong thi t b nh h n t.ế ị ỏ ơ *T đ nh nghĩa này F(t) là ph n c a dòng đi vào thi t bừ ị ầ ủ ế ị

th i đi m t = o và đ n th i đi m t đã ra kh i thi t b .ở ờ ể ế ờ ể ỏ ế ị

*Ph n c a dòng đi vào thi t b th i đi m t = 0 đ n th iầ ủ ế ị ở ờ ể ế ờđi m t v n còn trong thi t b làể ẫ ế ị [1-F(t)].T đ nh nghĩa vừ ị ềF(t) ta có:

Khi t = 0 thì F(t) = 0

Khi t =∞ thì F(t) = 1 ( 2.3 )

F(t) = hay E(t) =dF(t)/dt (2.4 )'' ).( dt t E

t

∫ 0



04/27/10

27

II.2-Giá tr c a hàm phân b TGL trong các mô hình lýị ủ ốt ng:ưở

-Mô hình ĐLT - T đ nhừ ịnghĩa c a mô hình này vàủđ nh nghĩa c a hàm phânị ủb F(t) ta có giá tr c aố ị ủ

hàm phân b TGL nhố ư sau: Khi 0 < t < tTB thì F(t)

= 0

Khi t > tTB thì F(t)= 1( 2.5 )

Ta có đ ng bi u di nườ ể ễF(t) theo t nh hình 2.2ư ở

ttTB

F(t)

1

0

H.2.2-S ph thu c c a Fự ụ ộ ủ (t) mô hình ĐLT

vào th i gian tờ



04/27/10

28

-Mô hình KLT -T đ nh nghĩa c a môừ ị ủhình này và c a F(t) ta th y r ng doủ ấ ằkhu y tr n m nh trong thi t b cácấ ộ ạ ế ịph n t c a dòng v a vào đ c tr nầ ử ủ ừ ượ ộđ u kh p trong th tích c a thi t b .ề ắ ể ủ ế ị

Do v yậ kh năng đi ra c a các ph n tả ủ ầ ử hi n có trong thi t b là nh nhauệ ế ị ư ,không phân bi t ph n t vào tr c hayệ ầ ử ướvào sau. Nói cách khác, xác su t xu tấ ấ

hi n c a ra c a nh ng ph n t hi nệ ở ử ủ ữ ầ ử ệcó trong thi t b là nh nhauế ị ư khôngphân bi t l ch s c a chúng.ệ ị ử ủ



04/27/10

29

Nh v y:ư ậ Có th có ph n t v a m i vào đã có m tể ầ ử ừ ớ ặ ởc a ra và ra kh i thi t b nên TGL b ng 0ử ỏ ế ị ằ

Và có th có ph n t đã vào thi t b t lâu m iể ầ ử ế ị ừ ớra kh i thi t b nên TGL c a nh ng ph n t nàyỏ ế ị ủ ữ ầ ử

b ngằ ∞.Nghĩa là TGL c a ch t ph n ng trong môủ ấ ả ứ

hình KLT không đ ng đ u và phân b t 0ồ ề ố ừ đ nế .



04/27/10

30

Theo lý thuy t xác su t ta có m nh đế ấ ệ ềsau: xác su t c a nh ng phân t cóấ ủ ữ ử TGL trong thi t b là t+dt g m xác su tế ị ồ ấ

c a nh ng ph n t có TGL trong thi tủ ữ ầ ử ếb là t và xác su t c a nh ng ph n tị ấ ủ ữ ầ ử có TGL là dt, nh v y có th vi t:ư ậ ể ế

[ 1 - F(t+dt) ] = [ 1- F(t)].[ 1 - F(dt)] (2.6)



04/27/10

31

1 - F(t+dt) = 1- F(t) . 1 - F(dt) ( 2.6 ) F(t+dt) = F(t) + dF(t)Vì kh năng ra kh i thi t b c a nh ng ph n t là nhả ỏ ế ị ủ ữ ầ ử ư

nhau, ta có: F(dt) = FV .dt / VR = dt / tTB

Thay vào ph ng trình ( 2.6 ):ươ 1 - F(t) - dF(t) = [ 1 - F(t) ] . [ 1 - dt/ tTB ] - dF(t) = - dt / tTB + F(t) . dt/ tTB

= - dt/ tTB . [ 1 - F(t) ]

dF(t) / 1 - F(t) = dt/ tTB ( 2.7 )



04/27/10

32

Gi i ph ng trình vi phân ( 2.7 ):ả ươ

Gi i ph ng trình vi phân (2.7 ), ta có:ả ươln [ 1 - F(t) ] = - t/ tTB + C.

T đi u ki n ban đ u t=0 thì F(t)=0 đ c C = 0ừ ề ệ ầ ượ

1 - F(t) = e-t/tTB

do đó F(t) = 1 - e-t/tTB . ( 2.8)

Đ ng bi u di n hàm F(t) c a mô hình KLT theoườ ể ễ ủph ng trình ( 2.8 ) đ c trình bày hình 2.3ươ ượ ở



04/27/10

33

1 - F(t)

F(t)

ttTB

0,632

F(t)

1,0

0,5

0,0

H.2.3-S ph thu c c a Fự ụ ộ ủ (t) mô hình KLT vào th i gian tờ



04/27/10

34

Nh v y, do khu yư ậ ấ TGL c a các ph nủ ầ

t dòngử vào r t khác nhau, phân bấ ố t 0 đ nừ ế .Làm gi m đ chuy n hoá X (và do đóả ộ ể

gi m năng su t thi t b ) và đ ch nả ấ ế ị ộ ọ

l c S (đ i v i các quá trình ph n ngọ ố ớ ả ứ n i ti p)ố ế .Đ đ t đ chuy n hoá nh nhau so v iể ạ ộ ể ư ớ

mô hình ĐLT thi t b lo i này c n cóở ế ị ạ ầ

th tích l n h n, s chênh l ch đó phể ớ ơ ự ệ ụthu c vào đ chuy n hoá X yêu c u.ộ ộ ể ầ



04/27/10

35

H th ng nhi u thi t b khu y n i ti p liên tuc:ệ ố ề ế ị ấ ố ế

Mô hình h th ng nhi u thi t b khu y n i ti pệ ố ề ế ị ấ ố ếkh c ph c đ c nh c đi m trên v i s thi tắ ụ ượ ượ ể ớ ố ếb n đ l n ( v lý thuy t khi nị ủ ớ ề ế →∞ và trong th cự t n có th t 5 đ n 10 ).ế ể ừ ế

Giá tr hàm F(t) trong h th ng n thi t b khu yị ệ ố ế ị ấn i ti p liên t c có th đ c xác đ nh b ngố ế ụ ể ượ ị ằphép tính cân b ng v t ch t, đ c:ằ ậ ấ ượ F(t) = 1 - e- nt/tTB [1+(nt/tTB)+(nt/tTB)2/2 +...+(nt/tTB)n-1/(n-1) ] .

( 2.19)



04/27/10 36

Hình 2.5 bi u di n giá tr hàm phân b F(t) c a h th ng thi t b KLT n i ti pể ễ ị ố ủ ệ ố ế ị ố ếlàm vi c liên t c ph thu c vào t (tr c hoành có đ n v làệ ụ ụ ộ ụ ơ ị θ=t/tTB).

‘’

1,0

F

( t )

0,01 2

n=1

3

5

1020

n=∞

H.2.5-Hàm F(t) ph thu c vào s thi t b nụ ộ ố ế ịtrong h th ng KLT liên t cệ ố ụ , n i ti pố ế .

Θ=t/tTB



04/27/10

37

T hình 2.5 th y rõ h th ng thi t bừ ấ ở ệ ố ế ịKLT n i ti p khiố ế s thi t b n tăngố ế ị kho ng phân b TGL c a các ph n t ả ố ủ ầ ử c a dòng vào h p l i ủ ẹ ạ ( quanh vùng

t/tTB=1 ).Và khi n ta có đ ng bi u di n F(t)ườ ể ễ

c a h th ng t ng t nh mô hìnhủ ệ ố ươ ự ư ở ĐLT : TGL c a các ph n t c a dòngủ ầ ử ủđ ng đ u và b ng tồ ề ằ TB.



04/27/10

38

II.3- TH I GIAN L U TRONG THI T B TH CỜ Ư Ế Ị Ự

-Thi t b th c lo i thùng có khu y ế ị ự ạ ấ : *N u có khu y tr n m nh và đế ấ ộ ạ ộ

nh t môi tr ng ph n ng không quáớ ườ ả ứ l n có th coi nh mô hình ĐLTớ ể ư .

Trong th c ti n s n xu t công nhi p dự ễ ả ấ ệ ễth c hi n đi u này, nh thi t b nitrôự ệ ề ư ở ế ịhoá hydrocacbon th m, n ng đ các c uơ ồ ộ ất đ c tr n l n hoàn toàn sau 8 giâyử ượ ộ ẫ

trong khi TGL trung bình th ng trên 10ườphút.



04/27/10

39

*Khi môi tr ng có đ nh t quá caoườ ộ ớta có tr ng thái trung gian gi a haiạ ữ mô hình ĐLT và KLT.

*Ở h th ng nhi u thi t b khu yệ ố ề ế ị ấn i ti pố ế , n u trong m i thi t b sế ỗ ế ị ự khu y tr n không đ c hoàn toàn thìấ ộ ượ

nh h ng c a nó có th b quaả ưở ủ ể ỏđ c,ượ coi như ĐLT.



04/27/10

40

-Thi t b th c lo i ngế ị ự ạ ố : *Đ ng bi u di nườ ể ễ F(t) có d ng ch Sạ ữ

do tr n l n theo h ng tr c ngộ ẫ ướ ụ ố b i cácở nguyên nhân sau:

1/ Khu y tr n đ i l uấ ộ ố ư do các dòngchuy n đ ng xoáy gây nên.ể ộ

2/ Do gradien v n t c dòngậ ố theo ti tế di n ngang c a ng.ệ ủ ố 3/ Khu y tr n do khu ch tán phân tấ ộ ế ử ,

th ng nh h ng này không l n.ườ ả ưở ớ



04/27/10

41

*Đ nghiên c u hi n t ng tr n l n c a dòngứ ệ ượ ộ ẫ ủch y trong ng gây nh h ng đ n TGL trongả ố ả ưở ế

thi t b và đ chuy n hoá, chia véct tr n l nế ị ộ ể ơ ộ ẫthành hai thành ph n:ầH ng tr c ng v i h s tr n d c Dướ ụ ố ớ ệ ố ộ ọ l

H ng đ ng kính ng v i h s tr n ngangướ ườ ố ớ ệ ố ộDr

Dl và Dr đ c xác đ nh b ngượ ị ằ chu n s Pecletẩ ố(kí hi u Pe ) nh sau:ệ ư

Pel = v . L / Dl và Per = v . D / Dr ( 2.20 )

Trong đó: v - V n t c dài c a dòng ch y.ậ ố ủ ảL - Chi u dài c a ng ph n ng.ề ủ ố ả ứ D - Đ ng kính ng hay đ ng kínhườ ố ườ

c a h t trong ng.ủ ạ ố



04/27/10

42

a/ ng r ng, ch y dòng:Ố ỗ ả

-Gradien v n t c dòng theo ti t di nậ ố ế ệngang là nguyên nhân ch y uủ ế gây nêns sai khác TGL trong ng r ng ch yự ố ỗ ảdòng, khu ch tán đ i l u và khu ch tánế ố ư ếphân t bé, có th b qua.ử ể ỏ

-Tính F(t): V n t c dòng phân bậ ố ốtrên ti t di n ng theo m t parabol, phế ệ ố ặ ụthu c vào kho ng cách r đ n tâm ng làộ ả ế ốvr (hình 2.6)



04/27/10 43

r

vr

r 0

H.2.6-Mô hình gradien v n t c dòng theoậ ốh ng đ ng kính c a ng r ngướ ườ ủ ố ỗ , ch y dòngả



04/27/10

44

-Tính F(t) c a ng r ng, ch y dòng…ủ ố ỗ ả

vr= ( 2F

V/π.r

0

2 )[ 1 - ( r / r0

)2 ] (2.21)Trong đó r0 là bán kính c a ng.ủ ố

Do đó , TGL c a ph n c a dòng cách tr củ ầ ủ ụng m t kho ng r làố ộ ả

tr = L/vr = .r02 (L / 2FV).[ 1 - (r/r0)2 ] = VR/2FV[ 1 - (r/r0)2]

tr = ( tTB / 2 ) [ 1 - (r/r0)2 ] ( 2.22 )

Thay r = 0 có TGL c a dòng t i tr c ng làủ ạ ụ ố

t tâm(r=0) = tTB / 2 Thay r = r0 có TGL c a dòng t i thành ngủ ạ ố

là t thành(r=r0) = ∞



04/27/10

45

-Tính F(t) c a ng r ng , ch y dòng…ủ ố ỗ ả

Có th xem ph n c a dòng ch y n m cáchể ầ ủ ả ằtâm là r+dr (hình vành khăn 2 r.dr ) cóv n t c nh nhau là vậ ố ư r, t đ nh nghĩa c a ừ ị ủ

hàm F(t) ta có:dF(r) = vr . 2 r.dr / FV ( 2.23)

Thay vr t ph ng trình (2.21) và rútừ ươ g n,đ c :ọ ượ

dF(r) = 4 [ 1 - (r/r0)2 ] r.dr / r0

Đ chuy n dF(r) thành dF(t) ph i dùngể ể ảph ng trình (2.22) .ươ



04/27/10

46

T (2.22) ta có [ 1 - (r/rừ 0)2 ] =tTB / 2t , l y viấ

phân pt (2.22) ta rút ra:rdr = r02 . tTB.dt / 4 t2

Thay vào pt (2.23) ,đ c:ượ dF(t) = tTB

2.dt / 2 . t3 ( 2.24)

T đó xác đ nh F(t) cho tr ng h p ngừ ị ườ ợ ốr ng ch y dòng nh sau:ỗ ả ư

F(t) = tTB2/2.∫ dt/t3 t = tTB/2, ∞. F(t)= 1 - (tTB/t)2/4 ( 2.25 )



04/27/10

47

F(t)

0,5

1,00,75

0,0tTB/2

tTB t

H.2.7-Đ ng bi u di n c a Fườ ể ễ ủ (t) trongng r ngố ỗ , ch y dòngả



04/27/10

48

TBP th c…Ư ự b/ ng r ng,ch y r i :Ố ỗ ả ố

* ch đ nàyỞ ế ộ khu ch tán đ i l u doế ố ư dòng ch y xoáyả là chính . *V n t c dòng phân b theo ti t di nậ ố ố ế ệ

ng có d ngố ạ hình thang ( hình 2.8 ), nghĩa

là tr l p biên sát thành ng, v n t c dòngừ ớ ố ậ ốcoi nh đ ng đ u .ư ồ ề * Khi giá tr Re càng l n ( l n h n 10ị ớ ớ ơ 4 )

chi u dày l p biên càng m ng và th tíchề ớ ỏ ể

l p biên so v i Fớ ớ V r t nh ,có th b qua,taấ ỏ ể ỏcó ch đế ộ dòng ch y t a mô hình ĐLT .ả ự



04/27/10 49

L p biênớ

FV

H.2.8-Mô hình phân b v n t c dòng ch yố ậ ố ả

theo ti t di n ng ch đ ch y r iế ệ ố ở ế ộ ả ố



04/27/10

50

c/ ng ph n ng có l p h t tĩnh ( h t xúc tác r n,Ố ả ứ ớ ạ ạ ắth ng g p trong th c t ):ườ ặ ự ế

*L p h tớ ạ tăng c ng hi n t ngườ ệ ượkhu ch tán trong thi t b theo c haiế ế ị ả

h ng tr c ng và đ ng kính ngướ ụ ố ườ ốĐ c bi t theo h ng đ ng kínhặ ệ ướ ườtheo mô hình nh ư hình 2.9.



04/27/10 51

dh tạ

H.2.9-Mô hình l ch ngang khi ch yệ ảqua l p h t tĩnhớ ạ



04/27/10

52

Theo mô hình này khi dòng ch y quaảm t lộ pớ h t b l ch ngangạ ị ệ ± dh tạ /2 và

qua n l p h t s l ch ngangớ ạ ẽ ệ ± ndh tạ /2.

Và nh v yư ậ , l ch ngang làm cho v nệ ật c dòng vố à TGL đ ng đ u h n.ồ ề ơ*Nh v y, khi Dư ậ ngố /dh tạ ≥ 10 và L l p h tớ ạ

/dh tạ ≥ 10 ch đ dòng ch yế ộ ả đ c coi ượ nh ĐLT.ư

II 4 Ả Ở Ủ Ế Ế



04/27/10

53

II.4- NH H NG C A KHU CH TÁN D C Đ N ĐẢ ƯỞ Ủ Ế Ọ Ế ỘCHUY N HOÁ X C A PH N NGỂ Ủ Ả Ứ

*Tr n d c tr c ng ph n ng làm cho TGL khôngộ ọ ụ ố ả ứ đ ng đ uồ ề và do đó nh h ng đ n đ chuy n hoáả ưở ế ộ ểX .

*Dòng th c trong thi t b có th chia thành haiự ế ị ểph n:ầ

-Dòng ĐLT v i v n t c dài là v .ớ ậ ố-Dòng khu ch tán d cế ọ v i h s khu ch tánớ ệ ố ế

theo h ng tr c là Dướ ụ l và chu n sẩ ố Peclet v i kíớ

hi u Peệ l:…

Pel = v . L / Dl L-là chi u dài c a ng ph n ng .ề ủ ố ả ứ



04/27/10 54

*Gi s :- ng ph n ng có ti t di n là S (hình2.10).

-Ti n hành ph n ng chuy n hoá ch t Aế ả ứ ể ấ → s.ph mẩ

*Th c hi n phép tính cân b ng v t ch t choự ệ ằ ậ ấ ∆VR = S . ∆l: A vào = A ra + A ph n ng + A tích t .ả ứ ụ

(2.26) H.2.10-Mô hình ng ph n ng có khu ch tán d c .ố ả ứ ế ọ

A ra do dòng ĐLTv . S . CA(l+Δl)

A ra do khu ch tánế

A vào do dòng ĐLTV S.CAl

A vào do khu ch tánế -Dl.S.(∂CA/∂l)l

A ra do dòng ĐLTS.v.CA(l+Δl)

A ra do dòng ĐLTS.v.CA(l+Δl)

A ra do khu ch tánế -D l.S.(∂CA/∂l)l+Δl

l

S

ΔlL

l+Δll



04/27/10

55

A t ch t = Vụ R . dC/dt, tr ng th i d ng A t ch tạ ụb ng 0.ằ

Ta có:(A ra - A vào)dòng ĐLT+ (A ra - A vào)khu ch tánế + A ph n ngả ứ = 0.

Thay các giá tr c a A vào,ta có:ị ủ

v.S(CA(l+∆ l)-CAl)+(-Dl.S)[(∂CA/∂l)l+∆l -(∂CA/∂l)l]+S.∆ l(-∂CA/∂t)=0Chia cho S.∆ l , đ c:ượ

v.(C A(l+∆l) - CAl)/∆l - Dl[(∂CA/∂l) l+∆l - (∂CA/∂l)l ]/∆ l +(-∂CA/∂t) = 0

Thay (-∂CA/∂t) = RA = k.CAn và cho ∆ l→0

,đ c:ượ v ( CA/ l) - Dl ( 2CA/ l2 ) + k .CAn = 0( 2.27 )

Đây là mô hình toán m t th nguyênộ ứ miêu t quáảtrình tron n h n n ch nh h n b iố ả ứ ỉ ả ưở ở

v (∂CA/∂l) - Dl (∂2CA/∂l2 ) + k .CAn = 0 ( 2.27 )



04/27/10

56

( ) ( ) ( )

*Chuy n ( 2.27) thành d ng không có th nguyên:ể ạ ứ

- Đ t đ i l ng chi u dài là z = l/L, ta có:ặ ạ ượ ề ∂z = ∂l/L , do đó ∂z/∂l = 1/L∂CA/∂l = (∂CA/∂z) . ∂z/∂l = (1/L) . ∂CA/∂z

∂2CA/∂l2 = [1/L. ∂(∂CA/∂z) / ∂z ]. ∂z/∂l =(1/L2).∂2C

A

/∂z2 T đó pt (2.27) thành:ừ

(v/L).∂CA/∂z - (Dl/L2 ).∂2CA/∂z2 + kCA

n = 0. ( 2 .28 )

Chia hai v pt (2.28) cho -L/v = -tế TB :

(Dl/L.v). 2CA/ z2 - CA/ z - k.tTB.CAn = 0.(2.29)

(D /L.v) . C / z - C / z - k . t . C = 0. ( 2 . 29 )



04/27/10 57

( ) ( )* Gi i pt (2.29) v i đi u ki n b :- t i đ u vào z = 0 , Cả ớ ề ệ ờ ạ ầ A = CA0

- t i đ u ra z = 1 , Cạ ầ A = CAL

Đ cượ CAL và t đó tính đ chuy n hoáừ ộ ể XA, . .

XA ph thu c vào 3 thông sụ ộ ố k , t

TB

và Pe

l

=

L.v/D

l

.

V i ph n ng b c 1 (n = 1) đã gi i đ c :ớ ả ứ ậ ả ượ

C

AL

/C

A0

= 1 - X

A

= 4a.ex Pe

l

/2 / 1+a

2

ex a.Pe

l

/2 - 1-

lTB/Pe4kt1+

H.2.11-Bi u di n Vể ễ Rth cự /VRĐLT ph thu c vào Peụ ộ l, k.tTB và X c aph nủ ả



04/27/10

58

Rth cự RĐLT p ụ ộ l TB p

ng b c 1.ứ ậ



04/27/10

59

H.2.12-Bi u di n Vể ễ Rth cự /VRĐLT vào Pel, k.tTB.C0 và X

c a ph n ng b c 2ủ ả ứ ậ



04/27/10

60

Th c nghi m cho th y r ng chu n sự ệ ấ ằ ẩ ốkhu ch tán d cế ọ Pel ch y u phủ ế ụthu c vào chu n s Re = v.dộ ẩ ố ngố .ρ /µ.

Hình sau là k t qu th c nghi m c aế ả ự ệ ủm t s tác gi v s ph thu c c aộ ố ả ề ự ụ ộ ủDl/v.d ngố = (Dl/v.L).L/d ngố vào Re

T đó có th rút ra t ng quan sau:ừ ể ươDl/v.d ngố = 3.107/(Re)2,1+1,35/(Re)0,125.

H.2.13-S li u th c nghi m s ph thu c Dố ệ ự ệ ự ụ ộ l/v.d ngố vào Re c a ủm t s tác giộ ố ả



04/27/10

61

m t s tác gi .ộ ố ả

II 4 TH C NGHI M XÁC Đ NH GIÁ TR HÀM PHÂN B TGLỰ Ệ Ị Ị Ố Ở



04/27/10

62

II.4 TH C NGHI M XÁC Đ NH GIÁ TR HÀM PHÂN B TGLỰ Ệ Ị Ị Ố ỞTHI T B TH C.Ế Ị Ự1/ Th c nghi m xác đ nh hàm phân b TGL E(t) và F(t)ự ệ ị ố :

*Nguyên t c:ắ -T iạ t = 0 b t đ u cho ch t ch th vàoắ ầ ấ ỉ ị . -Xác đ nh n ng đ ch t ch th đ u raị ồ ộ ấ ỉ ị ở ầ

theo th i gian t.ờ -X lý tín hi u n ng đ ra,xác lử ệ ồ ộ pậ F(t).Th ng cho ch th vào theo 3 d ng tínườ ỉ ị ạ

hi u:ệ d ng b c c p, d ng xung và d ngạ ậ ấ ạ ạhình sin.



04/27/10

63

a/Tín hi u vào d ng b c c p, xác đ nh hàmạF(t):

-Tín hi u cho ch th vào d ng b c c p:ệ ỉ ị ạ ậ ấ= 0 khi t ≤ 0

.C ch th (z=0)ỉ ị { ( 2 . 31 )

= C0 khi t > 0 . -Miêu t :ả T i t = 0 b t đ u cho ch th điạ ắ ầ ỉ ị

vào thi t b và duy trì trong su t th i gian sauế ị ố ờđó ( hình 2.11 ). Nh v y khi t > 0, l ngư ậ ượch th vào thi t b không đ i, b ng Fỉ ị ế ị ổ ằ V.C0.



04/27/10

64

Xác l p hàm F(t):ậ Gi s n ng đ ch th ra th iả ử ồ ộ ỉ ị ở ờđi m t là Cể t, ph n c a ch th ra t i th i đi m nàyầ ủ ỉ ị ạ ờ ểlà FV.Ct. T đ nh nghĩa c a hàm F(t) ta có:ừ ị ủ

F(t) = FV.Ct / FV.C0 = Ct / C0. ( 2 . 32 )

Tín hi u vàoệ

N ồ n g

đ ộ

c h ỉ t

h ị r a

N ng đồ ộCh thỉ ị

C0

00

t

Ct

H.2.11-Tín hi u vào d ng b c c p và n ngệ ạ ậ ấ ồđ ch th đi ra theo th i gian tộ ỉ ị ờ

b/ Tín hi u vào d ng xung vuông xác đ nh hàm E(t):ệ ạ ị



04/27/10

65

b/ Tín hi u vào d ng xung vuông, xác đ nh hàm E(t):ệ ạ ị

-Tín hi u cho ch thệ ỉ ịvào d ng xung:ạ

= 0 khi t ≤ 0 .

Cch th (z=0)ỉ ị =C0 khi 0<t< ∆t0 .

= 0 khi t>∆t0 . Miêu t : T i t = 0 b tả ạ ắ

đ u cho ch th đi vàoầ ỉ ịthi t b trong th i gianế ị ờ

ng nắ ∆t0 ( yêu c uầ∆t0 << tTB ) và sau đód ng cho ch th .ừ ỉ ị

Ct T

í n h

i ệ u

v à o

N ng đ ch th ra ồ ộ ỉ ị

C0

00

Δt0

ttTB

N ng đồ ộCh thỉ ị

H.2.12-Tín hi u vào d ng xung và n ng đ ch th ra ệ ạ ồ ộ ỉ ị

theo th i gian tờ

Xác l p hàm E(t):ậ



04/27/10

66

Xác l p hàm E(t):ậ

Gi s toàn b l ng ch th cho vàoả ử ộ ượ ỉ ị

thi t b d ng xung vuông là qế ị ở ạ 0, t iạth i đi m t n ng đ ch th dòng raờ ể ồ ộ ỉ ị ởlà Ct, trong kho nh kh c dt th tíchả ắ ể

dòng ra là FV.dt và l ng ch th đi raượ ỉ ịlà Ct.FV.dt, đó chính là l ng ch thượ ỉ ịcó trong thi t b t t đ n t+dt. T đ nhế ị ừ ế ừ ịnghĩa v E(t) l ng ch th đó b ngề ượ ỉ ị ằq0.E(t).dt, ta có:

q0 . E(t) . dt = FV . Ct . dt. ( 2.34 )

T đó :ừ E(t) = FV Ct / q0



04/27/10 67

ta Đ xác đ nh hàm E(t) c n bi t qể ị ầ ế 0, đ làmểvi c này l y tích phân ph ng trình (2.34):ệ ấ ươ

,theo (2.1):

Ta có:

q0= Ct.∆t

T đó:ừ

E(t) = Ct / Ct. t (2 . 36)

∫ ∫ ∞ ∞

=0 0

tV0 .dt.CF.E(t).dtq

∫ ∫ ∞ ∞

=

0 0tV0.dt.CF.E(t).dtq

∫ ∫ ∞ ∞

=0 0

tV0 .dt.CF.E(t).dtq ∫ ∞

=0

1E(t).dt

∫ ∑∞ ∞

=0 0

VtV .F.dtC.F

∫ ∑∞ ∞

=0 0

tt /C.dtC



04/27/10

68

Bài t p 2.4 - Cho tín hi u vào d ng xung, n ng đạch th ra đo đ c nh b ng sau , xác đ nh hàmỉ ị ượ ư ở ả ịE(t) .

t , ph : 0 5 10 15 20 25 30 35C , g/l : 0 3 5 5 4 2 1 0

L i gi i:ờ ả

-Hàm E(t) đ c tính theo pt (2.36) :ượ -Tr c tiên tínhướ ∑ Ct . ∆t = 5(3+5+5+4+2+1) =100.

-V y E(t) = Cậ t / 100, k t qu nh b ng sau:ế ả ư ở ảt , ph : 0 5 10 15 20 25 30

35E(t).102: 0 3 5 5 4 2 1

0

ờ ể ễ ồ ộ ỉ ị ở



04/27/10

69

-Đ ng bi u di n n ng đ ch th ra theo t nh hình 2.13.ườ ể ễ ồ ộ ỉ ị ư ở

-Di n tích gi i h n b i đ ng bi u di n và tr c hoànhệ ớ ạ ở ườ ể ễ ụlà giá tr c a tích phân, còn di n tích các ch nh t là giáị ủ ệ ữ ậtr c a t ng.ị ủ ổ

5

4

3

2

1

0

N ng đ ch thồ ộ ỉ ị

g/l

t,ph5 10 15 20 25 30 35

H.2.13-Đ ng bi u di n n ng đ ch th ra theo th i gianườ ể ễ ồ ộ ỉ ị ờ .

2/ Xác đ nh đ chuy n hoá X qua giá trị ộ ể ị



04/27/10

70

2/ Xác đ nh đ chuy n hoá X qua giá trị ộ ể ịhàm phân b TGL:ố

Nh đã nghiên c u trên, dòng đi ra kh iư ứ ở ỏthi t b làm vi c liên t cế ị ệ ụ không ph i là dòngảđ ng nh t v TGLồ ấ ề và nh v y, n ng đ c aư ậ ồ ộ ủ

ch t ph n ng dòng ra ( t đó tính đấ ả ứ ở ừ ộchuy n hoá X = 1 - Cể ra/C0 ) là n ng đ trungồ ộbình c a các ph n t c a dòng v i TGLủ ầ ử ủ ớtrong thi t b khác nhau . Do đó có th vi t:ế ị ể ế

Cra = ∫Cng.tố.E(t).dt = Cng.tố.E(t). tt = 0, ∞

(2.37)



04/27/1071

Trong đó:C nguyên tố có th tính đ c tể ượ ừ

ph ng trình đ ng h c c a ph n ng.ươ ộ ọ ủ ả ứ

E(t).dt - Ph n c a dòng có TGL t tầ ủ ừ

đ n t+dt [ t đ nh nghĩa c a E(t) ].ế ừ ị ủT đó tính đ c đ chuy n hoá X:ừ ượ ộ ể

X =1-Cra/C0=1-(/C0) ( 2 .38 ) .

t t EC nguyento ∆∑∞

).(.0



04/27/1072

Bài t p 2.5- Ph n ng b c 1 chuy n hoáậ ả ứ ậ ểch t A, h ng s v n t c k = 0,307 ph-1,ấ ằ ố ậ ố

đ c ti n hành trong TBP có hàm phân bượ ế Ư ốTGL E(t) nh bài t p 2.4. Xác đ nh đư ở ậ ị ộchuy n hoá X.ể

L i gi i:ờ ả - Ph ng trình v n t c c a ph n ng b c 1:ươ ậ ố ủ ả ứ ậ-dCA / dt = kC, gi i v i đi u ki n khi t = 0ả ớ ề ệ

thì CA = CA0,, đ c Cượ A nguyên tố = CA0 . e-kt , thay

vào pt(2.37):CA ra = CA0 . t .

( 2 . 39 )

.E(t).Δe0

kt

∑

∞−



04/27/10

73

L p b ng tính ph ng trình (2.39):ậ ả ươt , ph E(t) k.t e-kt e-kt . E(t) . ∆t

5 0,03 1,53 0,21540,0323 10 0,05 3,07 0,04640,0116 15 0,05 4,60

0,0100 0,0025 20 0,046,14 0,0021 0,0004 25

0,02 7,68 0,0005 0,0000530 0,01 9,21 0,0001

≈ 0 CAra - C A0 = ∑ e-kt . E(t) . ∆t

= 0,047 XA = 1 - CAra/CA0 = 1 - 0,047 = 0,953.



04/27/10 74

Bài t p 2.6- Ti n hành ph n ng b c 1 nh bài t p 2.5 trong thi t b ph n ngậ ế ả ứ ậ ư ậ ế ị ả ứ Bài t p 2.6- Ti n hành ph n ng b c 1 nh bài t p 2.5 trong thi t b ph n ngậ ế ả ứ ậ ư ậ ế ị ả ứ có TGL trung bình nh bài t p 2.4 nh ng dòng ch y theo ch đ ĐLT.ư ở ậ ư ả ế ộcó TGL trung bình nh bài t p 2.4 nh ng dòng ch y theo ch đ ĐLT.ư ở ậ ư ả ế ộ

L i gi i:ờ ả -Th i gian l u trung bình c a thi t b bài t p 2.4 đ c xácờ ư ủ ế ị ở ậ ượ

đ nh theo công th c (2.2).ị ứ

tTB =

=5(0,03.5+0,05.10+0,05.15+0,04.20+0,02.25+0,01.30)=15 ph.

-Thi t b theo mô hình ĐLT có TGL đ ng đ u và b ng tế ị ồ ề ằ TB.V i ph n ng b c 1 t pt –dCớ ả ứ ậ ừ A/dt=kCA, có:

CA / CA0 = e-ktTB = e-0,3.15 = 0,01. XA = 1 - CA/CA0 = 1 - 0,01 = 0,99 .

∑∫

∞∞

∆=00

.).(.).( t t t Edt t t E

III/THI T B PH N NG LO I THÙNGẾ Ị Ả Ứ Ạ



04/27/10

75

III/THI T B PH N NG LO I THÙNGẾ Ị Ả Ứ ẠCÓ KHU Y Ấ

- Th ng dùng choườ pha l ngỏ , đ c bi t các quáặ ệ ởtrình d thị ể l ng - l ng, l ng - r n, l ng - khí vàỏ ỏ ỏ ắ ỏl ng - r n - khíỏ ắ đ tăng c ng ti p xúc các pha.ể ườ ế

- Do khu y nênấ n ng đ , nhi t đ đ ng đ uồ ộ ệ ộ ồ ề trongkh p thi t b , nh ng nh đã nói trên, TGL thi tắ ế ị ư ư ở ở ếb làm vi c liên t c phân b t 0 đ nị ệ ụ ố ừ ế ∞ .

- Khu y tăng c ng h s trao đ i nhi t gi a môiấ ườ ệ ố ổ ệ ữ tr ng ph n ng v i thành thi t b .ườ ả ứ ớ ế ị

- Mô hình là KLT.

III 1- Thi t b làm vi c gián đo n:ế ị ệ ạ



04/27/10

76

III.1- Thi t b làm vi c gián đo n:ế ị ệ ạ

- Ch d ng cho pha l ng, qui mô s n xu t nh . - Tính th tích thi t b VR:ể ế ị

VR = Vngày đêm.(1 + z). tmẻ / 24 . ( 3 .1 )

-N u th tích thi t b VR đã ch n, ta tính sế ể ế ị ọ ốthi t b n:ế ị

n = Vngày đêm.(1 + z). tmẻ / 24.VR. .( 3 . 2 )

Trong đó: Vngày đêm - Th tích s n ph m đi ra trong 24 giể ả ẩ ờ z - H s d tr đ phòng các s c b tệ ố ự ữ ề ự ố ấth ng. Th ng z có giá tr t 0,10 đ n 0,15, khiườ ườ ị ừ ế

thi t b ph c t p hay làm vi c nhi t đ và áp su tế ị ứ ạ ệ ở ệ ộ ấcaocó th l y t 0,15 đ n 0,20.ể ấ ừ ế

Thi t b làm vi c gián đo n…ế ị ệ ạ



04/27/10

77

gị ệ ạ

ϕ - H s đ y . Th ngệ ố ầ ườ ϕ v i thi t b ph n ng cóớ ế ị ả ứ

khu y l y giá tr t 0,75 đ n 0,80 ; tr ng h p môiấ ấ ị ừ ế ườ ợtr ng ph n ng t o b t có th l y đ n 0,40.ườ ả ứ ạ ọ ể ấ ế ∆tmẻ- Th i gian ti n hành m t m , g m th i gianờ ế ộ ẻ ồ ờ

chu n b và th i gian ti n hành ph n ng.ẩ ị ờ ế ả ứ Trong đó: -t chu n b = t n p li u + t đun nóng nguyên li u t nhi tẩ ị ạ ệ ệ ừ ệ

đ đ u đ n nhi t đ ph n ng + t làm ngu i s n ph m +ộ ầ ế ệ ộ ả ứ ộ ả ẩt tháo s n ph m + t làm s ch thi t b cho m sau ...ả ẩ ạ ế ị ẻ

- t ph n ng đ c xác đ nh t các thông tin sau:ả ứ ượ ị ừ *Tính theo ph ng trình v n t c v i X xác đ nh.ươ ậ ố ớ ị*Theo s li u th c nghi m đã có, ví d đ th t-X th cố ệ ự ệ ụ ồ ị ự nghi m.ệ

III.2-Thi t b làm vi c liên t c:ế ị ệ ụ



04/27/10

78

*Tính toán theo mô hình KLT. *Dùng ph ng pháp đ i s và ph ng phápươ ạ ố ươ

d ng hình.ự a/Ph ng pháp đ i s :ươ ạ ố

-L p ph ng trình cân b ng ch t cho thi t bậ ươ ằ ấ ế ịth i ( hình 3.1 ):ứ Ci-1.F V(i-1) = Ci.FVi + Ri.VRi + dCi.VRi/dt.

( 3 . 3 )



04/27/10

79

Thi t b làm vi c liên t c…ế ị ệ ụ

CA(i-1)

FV(i-1) FVi

CAi

CAi

VRi

Ti

Ti-1

Ri=ki.f(CAi) ki=k0.e

-E/RTi

TBP th iƯ ứ

H.3.1-Các thông s c a thi t b th iố ủ ế ị ứ lo i thùng có khu yạ ấ



04/27/10

80

Ci-1.F V(i-1) = Ci.FVi + Ri.VRi + dCi.VRi/dt.( 3 . 3 )

Trong đó:♣Ci-1 : N ng đ ch t ph n ng đi vào thi t b th i.ồ ộ ấ ả ứ ế ị ứ

♣Ci : N ng đ ch t ph n ng trong thi t b i và làồ ộ ấ ả ứ ế ịn ng đ đi ra.ồ ộ

♣F V(i-1) và FVi : L u l ng c a dòng vào và ra.ư ượ ủ ♣VRn : Th tích thi t b th i.ể ế ị ứ ♣dCi.VRi/dt : L ng ch t ph n ng tích t trong thi tượ ấ ả ứ ụ ế

b i.ị ♣Ri = ki . f(Ci) : V n t c ph n ng thi t b th i.ậ ố ả ứ ở ế ị ứ

tr ng thái d ng không có tích t ta có:ạ ừ ụ



04/27/10

81

tr ng thái d ng không có tích t , ta có:ạ ừ ụC i-1.F V(i-1) = Ci.F Vi + Ri.VRi hay

C i-1 = C i . F Vi/F V(i-1) + Ri . VRi /F V(i-1) . pha l ng coi nh h n h p ph n ng không thayỞ ỏ ư ỗ ợ ả ứ

đ i th tích, nghĩa là l u l ng dòng không đ i: Fổ ể ư ượ ổ V(i-1) = F

Vi = FV, đ c:ượ

C i-1 = Ci + tTBi . Ri . ( 3 .

4 ) Trong đó tTBi là TGL trung bình thi t b th i, tở ế ị ứ TBi = VRi/FV. Ph ng trình (3.4) đ c g i làươ ượ ọ pt đ c tr ngặ ư c a TBPủ Ư

lo i thùng có khu y.ạ ấ T pt này có th tính đ chuy n hoá X và th tích thi t bừ ể ộ ể ể ế ị

VRi.

ể ấ ẩ



04/27/1082

*V i ph n ng chuy n hoá ch t Aớ ả ứ ể ấ →s n ph m:ả ẩ -B c 0 : Rậ i = ki ; pt (3.4) thành:

C i-1 = Ci + ki . tTBi . ( 3 . 4 )'

-B c1 : Rậ i = ki.Ci ; pt (3.4) thành:

C i-1 = Ci + ki . tTBi . Ci hay

C i-1/Ci = 1+ ki . tTBi . ( 3 . 4 )''

-B c2 : Rậ i = ki.Ci2; pt (3.4) thành:

C i-1 = Ci + ki . tTBi.Ci2 ( 3 . 4 )'''

Bài tâp 3.1: Tính đ chuy n hoá X c a ph n ng b c 1 nh bài t pộ ể ủ ả ứ ậ ư ở ậ



04/27/1083

p y p g p2.5, ti n hành trong thi t b thùng có khu y có TGL trung bình là 15ế ế ị ấphút nh bài t p 2.4ư ở ậ

L i gi i:ờ ả V i i = 1, t ph ng trình (3.4)" ta có:ớ ừ ươ

C0/C1 = 1 + 0,307 . 15

X = 1 - C1/C0 = 1 - 1/( 1 + 0,307.15 ) =0,822

So sánh k t qu tính toán v i bài t pế ả ớ ậ2.5 và 2.6 th y r ng cùng m t đi uấ ằ ở ộ ềki n ,ệ thi t b theo ch đ KLT có đế ị ế ộ ộchuy n hoá th p nh tể ấ ấ .



04/27/1084

-L p ph ng trình cân b ng ch t cho h th ng n thi tậ ươ ằ ấ ệ ố ếb khu y n i ti p:ị ấ ố ế

Dùng ph ng trình (3.4) và b t đ u tươ ắ ầ ừ thi t b 1 đ n nế ị ế

*Khi th tích các thi t b trong h th ngể ế ị ệ ố

không b ng nhauằ :VRi ≠ VRj → tTBi ≠ tTBj

Và nhi t đ các thi t b không b ngệ ộ ở ế ị ằ

nhauTi ≠ T j →ki ≠ k j .



04/27/1085

♣Ph n ng b c 0: i = 1 C0 - C1 = k1 . tTB1

i = 2 C1 - C2 = k2 . tTB2

i = 3 C2 - C3 = k3 . t TB3

... ...... i = n C n-1 - Cn = kn . tTBn . C ng các ph ng trình theo t ng v đ c:ộ ươ ừ ế ượ

C0 - Cn = ∑ ki.tTBi i = 1, n

→ Xn0= ki.tTBi / C0 ( 3 . 5 )

♣♣Ph n ng b c 1:ả ứ ậPh n ng b c 1:ả ứ ậ



04/27/10 86

g ậg ậ

i = 1 C0 / C1 = 1 + k1 . tTB1

i = 2 C1 / C2 = 1 + k2 . tTB2 i = 3 C2 / C3 = 1 + k3 . tTB3 ... ... i = n C n-1 / Cn = 1 + kn . tTBn . Nhân các ph ng trình theo t ng v , đ c:ươ ừ ế ượ

C0 / Cn = . T đó đ chuy n hoá thi t b n đ i v i ph n ng b c 1 là:ừ ộ ể ở ế ị ố ớ ả ứ ậ

Xn1= 1 - Cn / C0 = 1 - 1 / .( 3 . 6 )

∏=

+

n

1i

TBii ).tk(1

∏=

+n

1i

TBii ).tk(1

♣Ph n ng b c 2:ả ứ ậ



04/27/10 87

Gi i pt (3.4)''' đ c:ả ượ C i = (- 1 ± ) / 2ki.tTBi .

i = 1 C1= (- 1 ± ) / 2k1.tTB1

i = 2 C2= (- 1 ± ) / 2k2.tTB2 Thay C1 vào ta có:

C2 = [-1± ]/2k2.tTB2 .

( 3 . 7 )

141 −+ iii C t k

01141 C t k +

12241 C t k +

111122 2/)411(41 t k C t k t k o

+±−+



04/27/1088

*Khi th tích các thi t b trong h th ng b ng nhau:ể ế ị ệ ố ằ VRi = VRj → tTBi = tTBj = tTB . và nhi t đ các thi t b b ng nhau:ệ ộ ở ế ị ằ Ti = T j→ki = k j = k . ♣Đ chuy n hoá c a ph n ng b c 0ộ ể ủ ả ứ ậ

trong h th ng n thi t b n i ti p theo công th cệ ố ế ị ố ế ứ (3.5) thành:

Xn0 = ( C0 - Cn ) / C0 = n.k.tTB / C0 .( 3 . 5 )'

♣Đ chuy n hoá c a ph n ng b c 1ộ ể ủ ả ứ ậ

trong h th ng n thi t b n i ti p theo công th cệ ố ế ị ố ế ứ (3.6) thành: Xn1 = 1 - Cn/C0 = 1 - ( 1 + k . tTB )-n .

( 3 . 6 )'

b/Ph ng pháp d ng hình:ươ ự



04/27/1089

g p p gự

Ph ng trình (3.4) có th vi t l iươ ể ế ạ ởd ng:ạ Ri = -Ci / tTBi + C i-1 / tTBi . ( 3 .

8 ) V tráiế c a pt (3.8)ủ là hàm s xác đ nhố ị

c a Củ i: Ri = ki . f( Ci ), ta v đ ngẽ ườbi u di n c a R ph thu c vào C ( hìnhể ễ ủ ụ ộ3.2 ).

V ph i là hàm s tuy n tính c a Cế ả ố ế ủ i, giao đi m c a hai đ ng bi u di nể ủ ườ ể ễ

là nghi m c a ph ng trình (3 8)ệ ủ ươ

Ph ng pháp d ng hình …ươ ự



04/27/1090

Đ ng th ng bi u di n v ph i cóườ ẳ ể ễ ế ả hệs góc là -1/tố TBi.Đ ng th ng đ u tiên ( i = 1 ) b t đ uườ ẳ ầ ắ ầ

t tr c hoành t i Cừ ụ ạ 0 v i h s góc làớ ệ ố-1/tTB1 giao đi m c a đ ng th ng nàyể ủ ườ ẳv i đ ng cong R có to đ ng v i Cớ ườ ạ ộ ứ ớ 1

và R1, là n ng đ ch t ph n ng và v nồ ộ ấ ả ứ ật c ph n ng thi t b 1.ố ả ứ ở ế ị

Ph ng pháp d ng hình …ươ ự



04/27/1091

T Cừ 1 trên tr c hoành v đ ng th ng v iụ ẽ ườ ẳ ớ

h s góc là -1/tệ ố TB2, ta đ c Cượ 2 và R2 ... vàc th ti p t c đ n khiứ ế ế ụ ế đ t Cnạ ≤ C yêu c u.ầ

Bài toán đã đ c gi i, ta tìm đ c s thi t bượ ả ượ ố ế ị

n c a h th ng cũng nh các thông sủ ệ ố ư ố n ngồđộ ch t ph n ng C và v n t c ph n ng Rấ ả ứ ậ ố ả ứ trong t ng thi t b .ừ ế ị

N uế nhi t đ các thi t b khác nhau, kiệ ộ ở ế ị ≠

kj, ng v i m i nhi t đ ph i v đ ng bi uứ ớ ỗ ệ ộ ả ẽ ườ ểdi n Rễ i = ki . f (C) t ng ng .ươ ứ

Ph ng pháp d ng hình…ươ ự



04/27/10 92

g p p gự

C3Cn C0C2 C1

Rn

R3

R2

R1

V n t cậ ố

pứ , R

N ng đồ ộ

ch t pấ ứ , C

Tg α1 = -1/tTB1

Tg α2 = -1/tTB2

Tg α3 = -1/tTB3...

H.3.2-Ph ng pháp d ng hình gi i bài toán hươ ự ả ệthi t b khu y n i ti pế ị ấ ố ế , liên t cụ .

α1α2α3



04/27/1093

Bài t p 3.2-ậ Ph n ng thu n ngh ch 2Aả ứ ậ ị ↔ B + C, h ngằ

s v n t c ph n ng thu n kố ậ ố ả ứ ậ th = 10m3/kmol.h, h ng s cân b ng Kằ ố ằ cb = 16, n ngồđ ban đ u Cộ ầ A0 = 1,5 kmol/m3, CB0 = CC0 = 0,

ti n hành trong thi t b ph n ng lo i thùngế ế ị ả ứ ạcó khu y v i l u l ng dòng FV = 100 m3/h.ấ ớ ư ượĐ chuy n hoá X yêu c u b ng 80% tr ngộ ể ầ ằ ạthái cân b ng. Tính:ằ

a/Th tích TBP khi ti n hành trong m tể Ư ế ộthi t b Vế ị R1.

b/S thi t b n c a h th ng n u l y Vố ế ị ủ ệ ố ế ấ Rn = VR1/10.

L i gi i:ờ ả



04/27/1094

g

a/Đ t n ng đ c a B và C tr ng thái cânặ ồ ộ ủ ở ạb ng là Cằ

Bcb

= CCcb

= Ccb

.

Ta có: CAcb = 1,5 - 2Ccb.

Kcb = C2cb / (1,5 - 2Ccb )2 =16.

Gi i đ c Cả ượ cb = 0,667 kmol/m3

.X yêu c u b ng 80% tr ng thái cân b ngầ ằ ạ ằ

nên n ng đ yêu c u c a B và C nhồ ộ ầ ủ ư sau:

CByêu c uầ = C Cyêu c uầ = 0,80.Ccb =0,80.0,667 = 0,533 kmol/

m3.



04/27/1095

V y Cậ Ayêu c uầ = 1,5 - 2 . 0,533 = 0,434 kmol/m3.

Ph ng trình v n t c c a ph n ng thu nươ ậ ố ủ ả ứ ậngh ch chuy n hoá ch t A có d ng:ị ể ấ ạ

RA = kth.CA2 - kng . CB .CC

= kth ( CA2

- CB . CC/ Kcb ) vì kng = kth/Kcb. Ta có:

RA = 10 ( CA2 - CB .CC /16 ). ( 3.9 )



04/27/1096

V n t c ph n ng trong h th ng ph n ng m tậ ố ả ứ ệ ố ả ứ ộ

thi t b là:ế ịRA(1) = 10 [ (0,434)2 - (0,533)2/16 ]

= 1,7 kmol/m3.h. T pt đ c tr ng (3.4) v i i = 1 ta có:ừ ặ ư ớ

tTB1 = VR1 / FV = ( C0 - C1 ) / R1 . Do đó: VR1 = FV . ( C0 - C1 ) / R1 . Thay s vào , ta đ c:ố ượ

VR1 = 100 ( 1,5 - 0,434 ) / 1,7 = 62,7

m3.

ế ấ ể ố



04/27/1097

b/N u l y Vế ấ Rn = 1/10 VR1 = 6,27 m3, đ tìm sể ốthi t b n c a h th ng khu y n i ti p taế ị ủ ệ ố ấ ố ếdùng ph ng pháp d ng hình. V đ ngươ ự ẽ ườbi u di n Rể ễ A ph thu c vào Cụ ộ A theo ph ngươtrình v n t c (3.9): cho Cậ ố A các giá tr t 0ị ừ đ n 1,5 kmol/mế 3

Xác đ nh Cị B , CC t ng ng và tính Rươ ứ A như ởb ng sau:ả

CA, 1,5 1,3 1,1 0,9 0,7 0,5 0,3

CB,CC 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6RA 22,5 16,9 12,1 8,1 4,9 2,5 0,68

kmol/m3.h



04/27/1098

T Cừ A = CA0 = 1,5 kmol/m3 v đ ngẽ ườth ng t o v i tr c hoành gócẳ ạ ớ ụ α:tgα = - 1/tTB= - 100/6,27 = -15,9

Đ ng th ng này c t đ ng cong Rườ ẳ ắ ườ A ở

đi m có to đ Cể ạ ộ A1 = 0,94 kmol/m3và RA1 = 8,9 kmol/m3.h



04/27/1099

T Cừ A1 ti p t c v đ ng th ng song song v iế ụ ẽ ườ ẳ ớ

đ ng th ng tr c( vì cùng h s góc ) taườ ẳ ướ ệ ốđ c giao đi m th 2 v i to đ t ng ng làượ ể ứ ớ ạ ộ ươ ứ CA2 và RA2 ( hình 3.3 ), c th ti p t c đ c k tứ ế ế ụ ượ ếqu nh sau:ả ư

CA1 = 0,94 kmol/m3 RA1 = 0,89kmol/m3.h

CA2 = 0,68 RA2 =4,52

CA3 = 0,52 RA3 = 2,65 CA4 = 0,42 RA4 = 1,70



04/27/10100

R

20

10

[kmol/m3.h]

0,5 1,0 1,5

CA

Kmol/m3

1

23

4 α

1

2

3

4

α

R2=4,52;C2=0,68

R3=2,65;C3=0,52

R4=1,70;C4=0,42

R1=8,90;C1=0,94

Tgα=-1/tTB=-15,9

H.3.3-Ph ng pháp d ng hình gi i bài t pươ ự ả ậ 3.2



04/27/10101

Nh v y Cư ậ A4 < CA yêu c uầ , ta có s thi tố ếb trong h th ng n = 4 .ị ệ ốCũng c n l u ý r ng th tích các thi tầ ư ằ ể ế

b trong h th ng là 4 . 6,27 = 25 mị ệ ố3

,nh h n nhi u so v i th tích ph nỏ ơ ề ớ ể ảng khi dùng m t thi t b .ứ ộ ế ị

(Đi u này c n đ c gi i thích?)ề ầ ượ ả

IV/Đ C TR NG NHI T TRONG THI T B PH N NGẶ Ư Ệ Ế Ị Ả Ứ



04/27/10102

IV/Đ C TR NG NHI T TRONG THI T B PH N NG Ặ Ư Ệ Ế Ị Ả Ứ

Ph n ng hoá h cả ứ ọ luôn có hi u ngệ ứ nhi tệ , th ng khá l n đ có th thayườ ớ ể ểđ i nhi t đ c a quá trình.ổ ệ ộ ủ

Nhi t đ là thông s c ng tínhệ ộ ố ườ , nhảh ng m nh đ n v n t c ph n ng. Doưở ạ ế ậ ố ả ứ đó kh ng ch nhi t đ ph n ng liênố ế ệ ộ ả ứ quan đ nế làm vi c an toàn c a thi t bệ ủ ế ị

và quá trình s n xu t.ả ấ



04/27/10103

Các gi i pháp duy trì ch đ nhi t cho ph nả ế ộ ệ ảng nh h ng đ n k t c u, hình d ng c aứ ả ưở ế ế ấ ạ ủ

thi t b ph n ng.ế ị ả ứ Tr ng thái d ng c a h TBP ch đ t đ cạ ừ ủ ệ Ư ỉ ạ ượ

khi tho mãn pt sau:ả QR = QS ( 4 . 1 ) QR - Nhi t ph n ng trong đ n v th i gian.ệ ả ứ ơ ị ờ

QS - Nhi t trao đ i trong đ n v th i gian.ệ ổ ơ ị ờ

IV.1-Ch đ nhi t t i u:ế ộ ệ ố ư



04/27/10104

Đây là nhân t luôn đ c chú ý đ nố ượ ế

trong s n xu t công nghi p, đ c bi tả ấ ệ ặ ệkhi công su t l n, đ đ m b o năngấ ớ ể ả ảsu t cũng nh đ chuy n hoá X c aấ ư ộ ể ủquá trình ph n ng.ả ứ

Ch đ nhi t t i u ph thu c vàoế ộ ệ ố ư ụ ộđ c tr ng nhi t đ ng, đ ng h c c aặ ư ệ ộ ộ ọ ủph n ng cũng nh tính năng c a xúcả ứ ư ủ

tácCho nên ch đ nhi t t i u đa d ng,ế ộ ệ ố ư ạ

tuỳ t ng tr ng h p c th .ừ ườ ợ ụ ể

ả ứ ậ ả ệ



04/27/10105

Vi d : Có ph n ng thu n ngh ch, to nhi t: Aụ ả ứ ậ ị ả ệ↔ B

H ng s v n t c ph n ng thu n: kằ ố ậ ố ả ứ ậ 1 = k10 . e-

E1/RT

H ng s v n t c ph n ng ngh ch: kằ ố ậ ố ả ứ ị 2 = k20 . e-

E2/RT

Ta có: RA = k1 . CA - k2 . CB

= k10..exp(-E1/RT).CA0(1 - XA) - k20.exp(-E2/RT). CA0 . XA

Tìm ch đ nhi t t i u đ m b o v n t cế ộ ệ ố ư ả ả ậ ốph n ng l n nh t b ng cách cho dRả ứ ớ ấ ằ A / dT = 0:

dRA/dT =

k10.CA0.(1-XA).e-E1/RT.E1/RT2 - k20.CA0.XA.e

-E2/RT.E2/RT2 = 0 .



04/27/10106

k10.(1-XA).e-E1/RT(t).E1 = k20. XA.e

-E2/RT(t).E2 .

L y loga c hai v :ấ ả ế ln [ k10.(1-XA).E1] - E1/RT(t )ư =

ln ( k20.XA.E2 ) - E2/RT(t )ư .

T đó:ừ (E2 - E1)/RT(t ) = ln [ kư 20.E2.XA/k10.E1.(1-XA).

T(t ) = (Eư 2 - E1)/Rln[k20.E2.XA/k10.E1.(1 -

XA)]. ( 4 . 2 )

Nh v y ch đ nhi t t i u tr ng h pư ậ ế ộ ệ ố ư ở ườ ợ



04/27/10107

Nh v y,ch đ nhi t t i u tr ng h pư ậ ế ộ ệ ố ư ở ườ ợph n ng thu n ngh ch, to nhi tả ứ ậ ị ả ệ phụ

thu c vào đ chuy n hoá Xộ ộ ể A nh côngư th c (4.2)ứ Lúc đ uầ khi XA còn th p nên ti n hànhấ ế

ph n ng nhi t đ caoả ứ ở ệ ộ đ đ m b o v nể ả ả ật c l n, sau đó khiố ớ XA tăng lên c n gi mầ ảd n nh êt đầ ị ộ.

Trong th c ti n s n xu t, ph n ng có đ cự ễ ả ấ ả ứ ặtr ng này ( nh SOư ư 2 + 1/2O2 ↔ SO3 + q )đ c th c hi n trong thi t b trong TBP cóượ ự ệ ế ị Ư

nhi u ngănề xúc tác đo n nhi t có trao đ iạ ệ ổnhi t trung gianệ gi a các ngăn nh hìnhữ ư ở4.1 .



04/27/10108

T0

T1

T2

T3

T4

T5

T6

T7

T8

T9

Nguyên li uệ S n ph mả ẩ

T9T7

T5

X2 X3 X4X1 X5

H.4.1- Các l p xúc tác đo n nhi tớ ạ ệ ( p to nhi tư ả ệ ) v i làm l nh trung gianớ ạ .

B ng cách nh v y quá trình ph n ng trong thi t b đ c th c hi nằ ư ậ ả ứ ế ị ượ ự ệtheo đ ng dích-d c quanh ch đ nhi t t i u ( hình 4.2 ).ườ ắ ế ộ ệ ố ư



04/27/10 109

g q ( )ộ ệ

TT0

T1T2

T3T4

T5T6

T7T8

T9

X c b

Ttư =f(X)

X1

X2

X3

X4

X5

X

H.4.2- Đ ng bi u di n s thay đ i nhi t đ và đ chuy n hoáườ ể ễ ự ổ ệ ộ ộ ểX thi t b nh hìnhở ế ị ư 4.1 đ i v i ph n ng thu n ngh ch to nhi tố ớ ả ứ ậ ị ả ệ.

IV.2-Các gi i pháp duy trì ch đả ế ộ



04/27/10110

IV.2 Các gi i pháp duy trì ch đả ế ộnhi t t i u trong thi t b ph nệ ố ư ế ị ả

ng:ứ a/Trao đ i nhi t qua thành:ổ ệ -Thi t b lo i thùng có khu y v iế ị ạ ấ ớ v b c ngoàiỏ ọ

và ng xo nố ắ trong thi t b .ế ị

-Thi t b ng chùm v i hàng nghìn ng v i bế ị ố ớ ố ớ ềm t trao đ i nhi t r t l n, th ng dùng cho ph nặ ổ ệ ấ ớ ườ ảng pha khí to nhi u nhi t.ứ ả ề ệ

b/Dùng tác nhân mang nhi t là khí, l ng hay r n:ệ ỏ ắ



04/27/10111

-Khí: Khí tr , khí cháy nhi t đ cao ...ơ ở ệ ộ

và th ng dùng h i n cườ ơ ướ ( có s n trongẵnhà máy và d tách kh i s n ph mễ ỏ ả ẩhydrocacbon b ng cách làm l nhằ ạ

ng ng t và phân ly, ngoài ra h i n cư ụ ơ ướcòn gi m t o c c bám vào thành thi tả ạ ố ếb ).ị

-L ng:ỏ Dung môi hay các ch t tr cóấ ơtrong h n h p ph n ng.ỗ ợ ả ứ



04/27/10112

-R n:ắ V t li u r n ch u nhi t nh g m,ậ ệ ắ ị ệ ư ốs , các v t li u silicát ... và c xúc tácứ ậ ệ ảr nắ , đi n hình là quá trình crăcking xúcểtác là ph n ng thu nhi t, xúc tác mauả ứ ệm t ho t tính do b ph c c b m t nênấ ạ ị ủ ố ề ặph i dùng l p xúc tác chuy n đ ng vàả ớ ể ộtu n hoàn gi a thi t b ph n ng vàầ ữ ế ị ả ứ

thi t b tái sinh băng ph n ng đ t c cế ị ả ứ ố ốto nhi t nh hình 4.4ả ệ ư ở



04/27/10 113

TBTS+Q

TBPƯ-Q

Xúc tác nóng

Xúc tác ngu iộ

H.4.4-Quá trình s d ng nhi t c a crăcking xtử ụ ệ ủ

c/T ng ph n đo n nhi t có trao đ i nhi t trungừ ầ ạ ệ ổ ệ



04/27/10 114

g p gạ ệ ệgian:

-Gi ng mô hình 4.1.ố -Đi n hình là thi t b reforming xúc tác, đêhydroể ế ị

hoá xúc tác ... -V i TBP thùng có khu y nh hình 4.5.ớ Ư ấ ư ở

T0

T1

H.4.5-H th ng thi t b thùng có khu yệ ố ế ị ấv i làm l nh trung gianớ ạ

d/Đi ch nh nhi tề ỉ ệ



04/27/10115

d/Đi u ch nh nhi tề ỉ ệđ ban đ u Tộ ầ 0 đ iốv i các quá trìnhớđo n nhi t.ạ ệ

e/Bay h i c u t cóơ ấ ử

nhi t đ sôi x p xệ ộ ấ ỉnhi t đ ph n ngệ ộ ả ứ v i h th ng làmớ ệ ốl nh ng ng t vàạ ư ụ

cho ch t l ng quayấ ỏv TBP ( hìnhề Ư4.6 ).

L ngỏ

H iơ

H.4.6-Gi i nhi t ph n ng b ng cáchả ệ ả ứ ằBay h i c u t nhơ ấ ử ẹ

Ch tấPh n ngả ứ S n ph mả ẩ



IV.3-Đ c tính t nhi t:ặ ự ệ



04/27/10117

IV.3 Đ c tính t nhi t:ặ ự ệ

-Là các quá trình t x y ra sau khi đ c "m iự ả ượ ồ". -Đi u ki n t nhi t:ề ệ ự ệ

Ph n ngả ứ to nhi t đ l nả ệ ủ ớ đ có th đ aể ể ư nhi t đ h n h p ph n ng t nhi t đ banệ ộ ỗ ợ ả ứ ừ ệ ộđ u Tầ 0 đ n nhi t đ làm vi c c a thi t b .ế ệ ộ ệ ủ ế ị

Có kh năngả trao đ i nhi t gi a s n ph mổ ệ ữ ả ẩhay kh i ph n ng v i nguyên li uố ả ứ ớ ệ đi vào.Đi u ki n này ph thu c vào đ c tr ng vàề ệ ụ ộ ặ ư k t c u c a thi t b ph n ng.ế ấ ủ ế ị ả ứ



04/27/10118

-Các lo i thi t b có kh năng t nhi t:ạ ế ị ả ự ệ

a/Thi t b lo i thùng có khu y: Nhế ị ạ ấ ờkhu yấ nguyên li u đi vào đ cệ ượ tr n l n v i kh i ph n ngộ ẫ ớ ố ả ứ

nóng đã có trong thi t b , n uế ị ếph n ng to nhi t đ l n thì quáả ứ ả ệ ủ ớtrình ti n hành trong lo i thi t bế ạ ế ị

này có kh năng t nhi t sau khiả ự ệđ c "m i" (hình 4.8a ).ượ ồ



04/27/10119

T0

T0

T1

T1

T0

M t c a ặ ủng n l a ọ ử

Tf

a b

H.4.8-Thi t b ph n ng t nhi tế ị ả ứ ự ệa- Thùng có khu yấ . b- Ng n l a ọ ử

b/Thi t b ph n ng d ng ng n l a: Thi t bế ị ả ứ ạ ọ ử ế ị



04/27/10120

b/Thi t b ph n ng d ng ng n l a: Thi t bế ị ả ứ ạ ọ ử ế ịd ng này th ng đ c s d ng đ ti nạ ườ ượ ử ụ ể ếhành các ph n ng to nhi t cao nh quáả ứ ả ệ ư trình clo hoá ( đ t hydro trong môi tr ng cloố ườđ s n xu t HCl ) hay quá trình oxy hoá m tể ả ấ ộph n hydrocacbon đ s n xu t axêtylen.ầ ể ả ấ

Trong không gian ch t h p c a ng n l aậ ẹ ủ ọ ử nhi t đ thay đ i t Tệ ộ ổ ừ 0 r t th p đ n nhi t đấ ấ ế ệ ộcao đ có th t b c cháy, nghĩa là ta cóể ể ự ốgradien v nhi t đ , v n ng đ , v thề ệ ộ ề ồ ộ ề ế hoá h c r t l nọ ấ ớ (có th đ t hàng v n đ n vể ạ ạ ơ ị), nh đó quá trìnhờ truy n nh êt, chuy nề ị ểch t và ho t hoá x y ra m nh m trênấ ạ ả ạ ẽm t c a ng n l a ặ ủ ọ ử đ nó có th t nhi tể ể ự ệ(hình 4.8b ).

ế ả ứ ố



04/27/10121

c/Thi t b ph n ng lo i ng:ế ị ả ứ ạ ố

- Đ có th t nhi t c n có s ( hìnhể ể ự ệ ầ ự 4.9b ). trao đ i nhi t gi a nguyên li uổ ệ ữ ệvào v i s n ph m ph n ng (hìnhớ ả ẩ ả ứ 4.9a) hay v i kh i ph n ngớ ố ả ứ

- tr ng h p b/ có th đi u ch nhỞ ườ ợ ể ề ỉđ c nhi t đ làm vi c c a l p xúc tácượ ệ ộ ệ ủ ớcũng nh nhi t đ Tư ệ ộ 1 theo th i gian làmờvi c c a xúc tác b ng cách đi u ch nhệ ủ ằ ề ỉthông số α.



04/27/10122

T0 T1

T2

T1T0

T3

T3

FV (1-α)FV

αFV

T0

T2

T2

T0 T2

T1

H.4.9- Thi t b p h n ng lo i ng có kh năng t nhi tế ị ả ứ ạ ố ả ự ệ .a-Trao đ i nhi t v i s n ph mổ ệ ớ ả ẩ .b-Trao đ i nhi t v i xúc tácổ ệ ớ

c/Quá trình n mằ ở ph m vi khu ch tán ngoàiạ ế :



04/27/10123

c/Quá trình n mằ ở ph m vi khu ch tán ngoàiạ ế : - Th ng g p khi ti n hànhườ ặ ế ph n ng xúcả ứ

tác khí- r n, to nhi t nhi t đ caoắ ả ệ ở ệ ộ , lúc đó

v n t c ph n ng l n và ch m nh t là các quáậ ố ả ứ ớ ậ ấtrình khu ch tán qua l p biên gi a pha khí vàế ớ ữ b m t xúc tác r n ( hình 4.10a).ề ặ ắ

- Do tr l c khu ch tán ch y u l p biên,ở ự ế ủ ế ở ớ

hình nh cũng t ng t v i quá trình truy nả ươ ự ớ ềnhi t gi a b m t xúc tác và pha khí, nênệ ữ ề ặnhi t đ b m t xúc tác Ts cao h n nhi uệ ộ ề ặ ơ ềso v i nhi t đ trong pha khí Tg .ớ ệ ộ

- Trên b m t xúc tác nóng quá trìnhề ặ

ph n ng ti p t c t ti n hànhả ứ ế ụ ự ế .

Quá trình công nghi p:ệ



04/27/10124

- Quá trình công nghi p:ệ +Oxy hoá NH3 thành oxit nitơ

trên xúc tác d ng l i Pt-Rh nhi t đạ ướ ở ệ ộ800 - 8500C.

+Amonoxi hoá CH4 thành HCN

trên xúc tác d ng l i Pt-Rh 1000 -ạ ướ ở12000C.+Oxiđêhydro hoá mêtanol thành

fomaldêhit trên xúc tác Ag 650 -ở7200C ( hình 4.10b).



04/27/10125

-Đ quá trình có th ti n hành t nhi t,ể ể ế ự ệ

khi m máy c n ph i đun nóng h n h pở ầ ả ỗ ợ mêtanol - không khí đ n 300 - 400ế 0C. Sauđó, khi l p xúc tác là các tinh th b c đ tớ ể ạ ặtrên l i đ ng nóng đ n nhi t đ ph n ngướ ồ ế ệ ộ ả ứ thì d ng đun nóng, k t thúc quá trình "ừ ế m iồ "

ph n ng.ả ứ -TBP còn có màng phòng n và thi t bƯ ổ ế ị

làm l nh ng chùm đ t sát ngay sau l p xúcạ ố ặ ớtác đ làm l nh nhanh h n h p s n ph m tể ạ ỗ ợ ả ẩ ừ

nhi t đ ph n ng xu ng 200 - 300ệ ộ ả ứ ố0

C, gi mảphân hu fomalđehit t o thành nhi t đỷ ạ ở ệ ộcao theo ph n ng:ả ứ CH2O →CO + H2

Mà hò ổ



04/27/10126

CAg

CAs

Ts

Tg

Dòng khí L pớ biên

CAs << CAg

Ts >> Tg

B m t xúc tácề ặ

Màng phòng nổ

Đun nóng đi nệM i ph n ngồ ả ứ

Xúc tác Ag

Làm l nhạng chùmố

H n h p mêtanolỗ ợ -không khí

a b

H.4.10 - Đ c tr ng t nhi t c a quá trình ph n ng xúc tác ph m vi khu chặ ư ự ệ ủ ả ứ ạ ế tán ngoài. a-Mô hình khu ch tán ngoàiế . b-TBP oxyđêhidro hoá mêtanolƯ .

IV.4-Đ c tr ng nhi t c a TBP lo i thùng có khu y:ặ ư ệ ủ Ư ạ ấ



04/27/10127

*Nhi t đệ ộ đ ng đ u kh p thi t b .ồ ề ắ ế ị

*Có kh năngả t nhi tự ệ .a/Các tr ng thái d ng:ạ ừ

Đi u ki n d ng:ề ệ ừ QR = QS ( 4 .3 )

Trong đó QR - nhi t ph n ng trong đ n v th iệ ả ứ ơ ị ờgian.QS - nhi t trao đ i trong đ n v th i gian.ệ ổ ơ ị ờ

Đ gi i pt (4.3) ta dùng ph ng pháp d ng hình :ể ả ươ ự

kh o sát đ ng bi u di n c a Qả ườ ể ễ ủ R và QS theo T,nghi m c a pt là giao đi m c a hai đ ng bi uệ ủ ể ủ ườ ểdi n.ễ

+Kh o sát Qả R :

Gi ó h b 1 h h á h A hiả ử ả ứ ậ ể ấ ả ệ



04/27/10128

Gi s có ph n ng b c 1 chuy n hoá ch t A, to nhi t,ả ử ả ứ ậ ể ấ ả ệkhông thu n ngh ch, ti n hành trong TBP lo i thùng cóậ ị ế Ư ạ

khu y th tích Vấ ể R . S mol ch t A chuy n hoá trong đ n v th i gian là Nố ấ ể ơ ị ờ A,

do đó:QR = NA . ( - ∆HR )

NA = k . CA . VRCA là n ng đ trong thi t b , rút ra t pt (3.4)''ồ ộ ế ị ừ

CA = CA0 / ( 1 + k . tTB ) . T đó:ừ NA = k.CA0.VR/(1+k.tTB ) = k0.e

-E/RT.CA0.VR/(1+k0.e-E/RT.tTB)

NA = k0.CA0.VR / ( eE/RT

+ k0.tTB ) . Do đó: QR = k0 . CA0 . VR . (- HR) / ( e E/RT + k0 . tTB )

( 4 . 4 )

Đ ng bi u di n c a Qườ ể ễ ủ R ph thu c vào T theo ptụ ộ(4 4) ó d h S ài khi á thô kháữ ố



04/27/10 129

(4.4) có d ng ch S, ngoài ra khi các thông s khácạ ữ ốnh Vư R, FV thay đ i ta đ c m t h đ ng cong Sổ ượ ộ ọ ườ

trong m t ph ng v i tr c to đ Qặ ẳ ớ ụ ạ ộ R - T nh hìnhư 4.11.

T

QR

FV tăng

H.4.11- Đ ng bi u di n Qườ ể ễ R theo T khi FV thay đ iổ

+Kh o sát Qả S:



04/27/10130

QS c hai th nh ph n: - Trao đ i nhi t v i nguyên li u vào, nhiêt đ nguyên li u tổ ệ ớ ệ ộ ệ ừ

T0 →T. -Trao đ i nhi t qua thành.ổ ệ

QS = FV. .CP( T - T0 ) + K.F. ( T - TC ). ( 4 . 5 )hay

QS = ( FV. .CP+ K.F ) T - ( FV. .CP.T0 + K.F.TC ) Trong đó: ρ - Kh i l ng riêng c a h n h p ph n ng.ố ượ ủ ỗ ợ ả ứ CP- Nhi t dung riêng c a h n h p ph n ng.T - Nhi t đ ph nệ ủ ỗ ợ ả ứ ệ ộ ả

ng.ứ T0- Nhi t đ vào. K - H s trao đ i nhi t qua thành.ệ ộ ệ ố ổ ệ F - B m t trao đ i nhi t c a thi t b . Tề ặ ổ ệ ủ ế ị

C- Nhi t đ thành thi t b .ệ ộ ế ị

Đ ng bi u di n c a Qườ ể ễ ủ S theo T là đ ngườ



04/27/10 131

g QS gth ng, khi F thay đ i ta có các đ ng th ngẳ ổ ườ ẳ

v i h s góc thay đ i ( hình 4.12a ), khi Tớ ệ ố ổ 0 thay đ i có các đ ng th ng song songổ ườ ẳ(hình 4.12b).

QS

K . F =

0

K.F tăng

T T

QS

T0 tăng

ba

H.4.12- Đ ng bi u di n Qườ ể ễ S theo T.a- Khi KF thay đ iổ . b- Khi T0 thay đ iổ .

QQ



04/27/10132

1

2

3

QSQR

T

T3T2

QR1

QR3

H.4.13- Các tr ng thái d ng c a TBP thùng có khu yạ ừ ủ Ư ấ

Nh v y, có th cóư ậ ể 3 giao đi mể gi aữ



04/27/10133

Nh v y, có th cóư ậ ể 3 giao đi mể gi aữ đ ng Qườ R d ng ch S và đ ng th ngạ ữ ườ ẳQS, nghĩa là có 3 tr ng thái d ngạ ừ c a h th ngủ ệ ố ( hình 4.13 ).Tr ng tháiạd ng 1 có Từ 1 th p và Qấ R1,QS1 đ uềth p, ph n ng h u nh không x yấ ả ứ ầ ư ảra. Tr ng thái d ng 3 nhi t đ caoạ ừ ở ệ ộT3 do đó có đ chuy n hoá cao , làộ ể

đi u ta mong đ i. Tr ng thái d ng 2ề ợ ạ ừ không n đ nh, s đ c kh o sátổ ị ẽ ượ ả ởm c 3/.ụ

b/Tr ng thái d ng ph thu c vàoạ ừ ụ ộ



04/27/10134

g g pạ ụ ộchi u thay đ i c a các thông s vàề ổ ủ ố

bi n pháp m i ph n ng:ệ ồ ả ứ a/Gi s Fả ử V thay đ i, các thông sổ ố

khác c đ nh:ố ị QR là các đ ng cong A, B, C, D vàườ

E, QS coi nh không đ i,đ c cácư ổ ượtr ng thái d ng t 1 đ n 9, ng v iạ ừ ừ ế ứ ớnhi t đ d ng t Tệ ộ ừ ừ 1đ n Tế 9 nh hìnhư 4.14.



04/27/10135

T

AB

C

D

E

QR QS

4

32

1

5

6

7 89

H.4.14-Các tr ng thái d ng khi Fạ ừ V thay đ iổ

FV tăng



04/27/10136

-Khi FV tăng t th p lên cao ta đ c cácừ ấ ượ

đ ng Qườ R l n l t là A, B, C, D và E,ầ ượcác tr ng thái d ng là 9, 8, 7, 6 và 1.ạ ừ -Ng c l i, khi Fượ ạ V gi m t caoả ừ

xu ng, các đ ng Qố ườ R l n l t là E, D,ầ ượC, B và A, các tr ng thái d ng là 1, 2, 3,ạ ừ 4 và 9.

Nh v y,ư ậ tr ng thái d ng phạ ừ ụthu c vào chi u thay đ i c a Fộ ề ổ ủ V như

hình 4.15ở

Tdừ



04/27/10137

Td ngừ

FVEDCBA

9

8 7

6

3

4

21

H.4.15- Các nhi t đ d ng ph thu c vào chi uệ ộ ừ ụ ộ ềthay đ i c a Fổ ủ V



04/27/10138

T đó rút ra cách m i ph n ng:ừ ồ ả ứ Khi m máy ban đ u dùng l u l ngở ầ ư ượ

dòng FV th p đ ph n ng ti n hànhấ ể ả ứ ếtr ng thái d ng có đ chuy n hoáở ạ ừ ộ ể

và nhi t đ d ng cao ( T9 ), sau đóệ ộ ừ tăng d n Fầ V đ n năng su t thi t kế ấ ế ế ( nh ng không th tăng quá đ ngư ể ườ

D ).

G s T0 t ay , c c t ng s c c



04/27/10139

0 y gđ nh:ị

QR không đ i, Qổ S là các đ ng th ng songườ ẳsong , ta đ c các tr ng thái d ng t 1 đ n 9ượ ạ ừ ừ ếnh hình 4.16a.ư ở

- Khi T0 tăng t th p lên, Qừ ấ S l n l t là cácầ ượ

đ ng th ng A, B, C, D và E, các tr ng tháiườ ẳ ạd ng là 1, 2, 3, 4 và 9.ừ -Ng c l i, khi Tượ ạ 0 t cao gi m xu ng, Qừ ả ố S l nầ

l t là các đ ng th ng E, D, C, B và A, cácượ ườ ẳtr ng thái d ng là 9, 8, 7, 6 và 1.ạ ừ

Nh v y,ư ậ tr ng thái d ng ph thu c vàoạ ừ ụ ộchi u thay đ i c a Tề ổ ủ 0 nh hình 4.16b.ư ở



04/27/10140

A B C D E987

6

5

4

321

T0 tăng

T

QR QS

1 2 3

4

6

7 89

Td ngừ

T0ba

H.4.16- Các tr ng thái d ng khi Tạ ừ 0 thay đ iổ .a- Các tr ng thái d ngạ ừ .b-Các nhi t đ d ng theo chi u thay đ i c a Tệ ộ ừ ề ổ ủ 0

T đó rút ra bi n pháp m i ph n ng:ừ ệ ồ ả ứ



04/27/10141

khi m máy đun nóng nguyên li u vàoở ệ để

QS đ n quá đ ng D(ví d đ ng E) đ đ tế ườ ụ ườ ể ạtr ng thái d ng 9ạ ừ Sau đó có th gi m (hay ng ng) đun nóngể ả ừ

đ đi vào tr ng thái d ng 8, 7, 6 ( ng v i cácể ạ ừ ứ ớ

đ ng Qườ S là D, C và B) là các tr ng tháiạd ng có nhi t đ và đ chuy n hoá cao, màừ ệ ộ ộ ểkhông b r i vào tr ng thái d ng có nhi t đị ơ ạ ừ ệ ộvà đ chuy n hoá th p( tuy r ng v i cácộ ể ấ ằ ớ

đ ng Qườ S là B, C và D ta có th g p cácể ặtr ng thái d ng 2, 3 và 4).ạ ừ

c/Đ n đ nh c a TBP :ộ ổ ị ủ ƯT hái d 5 ( hì h 4 14 à 4 16 )ừ



04/27/10142

-Tr ng thái d ng 5 ( hình 4.14 và 4.16a )ạ ừ

không n đ nhổ ịN u có m t nhi u lo n nào đó, nh khi T >ế ộ ễ ạ ư T5, lúc đó QR > QS, h th ng đ c đun nóngệ ố ượb ng nhi t ph n ng và đ n Tằ ệ ả ứ ế 7

Ng c l i khi T < Tượ ạ 5 thì QR < QS, h b ngu iệ ị ộđi và v Tề 3.

T đó có th rút ra đi u ki n n đ nh c aừ ể ề ệ ổ ị ủcác tr ng thái d ng là:ạ ừ

dQS / dT > dQR / dT ( 4 . 6 )

IV.5-Đ c tr ng nhi t c a thi t b lo i ng:ặ ư ệ ủ ế ị ạ ố



04/27/10143

-Do không có khu y tr n nên nhi tấ ộ ệđ c a thi t b lo i nàyộ ủ ế ị ạ thay đ iổ từ đi m này đ n đi m khác trong thi tể ế ể ế

b .ị- ng th ng có ti t di n tròn phânỐ ườ ế ệ

b nhi t đ trong ng cóố ệ ộ ố tr c đ iụ ố

x ng là tr c tâm ngứ ụ ố , do v y có thậ ểdi n t hình nh phân b nhi t đễ ả ả ố ệ ộtrong không gian thi t b theo haiế ị

thông s l và rố

a/Phân b nhi t đ trong ng ph n ng:ố ệ ộ ố ả ứ



04/27/10144

a/Phân b nhi t đ trong ng ph n ng:ố ệ ộ ố ả ứ

Ph n ng to nhi t không có trao đ i nhi tả ứ ả ệ ổ ệqua thành, ch y r i hay có l p h t xúc tácả ố ớ ạtĩnh ( mô hình ĐLT ):

-Nhi t đ đ ng đ u theo h ng đ ngệ ộ ồ ề ướ ườ

kính ng ( h ng r ).ố ướ -Nhi t đ thay đ i theo h ng tr c ngệ ộ ổ ướ ụ ố

( h ng l ).ướ

-Ph thu c vào v n t c ph n ng ( ho tụ ộ ậ ố ả ứ ạtính xúc tác ) ta có hình nh nhi t đ nhả ệ ộ ư hình 4.17

T



04/27/10145

T

X L

L

21 3

1

0

T0

ΔTđn1 2 3 1-Xúc tác ho t tínhạcao

2-Xúc tác ho t tínhạtrung bình

3-Xúc tác ho t tínhạth pấ

H.4.17-S thay đ i nhi t đ và đ chuy n hoáự ổ ệ ộ ộ ể

trong ng ph n ng đo n nhi t v i xúc tác cóố ả ứ ạ ệ ớ ho t tính khác nhauạ

*Ph n ng to nhi t có trao đ i nhi t quaả ứ ả ệ ổ ệthành:



04/27/10146

thành:

-Nhi t đ thay đ iệ ộ ổ theo cả hai h ng l và rướ . -C ch truy n nhi t trong l p h t có 3 thànhơ ế ề ệ ớ ạ

ph n:ầ+D n nhi t c a l p h tẫ ệ ủ ớ ạ : bé vì h t x p vàạ ố

di n ti p xúc nh .ệ ế ỏ+D n nhi t c a l u thẫ ệ ủ ư ể: pha khí th ngườ

nh .ỏ+Truy n nhi t do dòng l u th chuy nề ệ ư ể ể

đ ng mang nhi t: th ng đóng vai tròộ ệ ườ ch y u.ủ ế

-Tâm ng có nhi t đ cao nh t ( ph nố ệ ộ ấ ảả



04/27/10147

ng thu nhi t có hình nh ng c l i ).ứ ệ ả ượ ạ -Trên tâm ng th ng t n t iố ườ ồ ạ Tmax ,

n i ph n ng x y ra m nh m doơ ả ứ ả ạ ẽnhi t đ cao, đ c g i là "đi mệ ộ ượ ọ ểnóng'' hay "vùng ph n ng''ả ứ và đ cượchú ý theo dõi trong quá trình làm vi cệc a thi t b cũng nh khi thi t k TBP .ủ ế ị ư ế ế Ư

-M t hình nh v phân b nhi t đ v iộ ả ề ố ệ ộ ớ

các đ ng đ ng m c T có th di n tườ ồ ứ ể ễ ả ởhình 4.18



04/27/10148

T5FV,T0

T0 T1 T2 T3

T4

H.4.18-Phân b nhi t đ trong ngố ệ ộ ố , ph n ng toả ứ ảnhi t có trao đ i nhi t qua thànhệ ổ ệ

T5 > T4 > T3 > T2 > T1 > T0

T5 : Tmax

C n tính thêm thành ph n khu ch tán theo h ng đ ngầ ầ ế ướ ườkính v i h s khu ch tán ngang là Dớ ệ ố ế và đ a vào pt m tư ộ



04/27/10149

kính v i h s khu ch tán ngang là Dớ ệ ố ế r và đ a vào pt m tư ộth nguyên (2.27).ứ

+Tính thành ph n kt ngang ( ký hi u là A ) choầ ệnguyên t th tích 2ố ể πr.dr.dl theo hình 4.19

r dr

-Dr.2πrdl.∂C/∂r -Dr.2π(r+dr)dl.∂(C+∂C/∂r.dr)/∂rdl

H.4.19-Mô hình tính khu ch tán ngang cho nguyên tế ốth tích thi t bể ế ị 2πr.dr.dl

C C+∂C/∂r.dr

A = L ng ra - L ng vàoượ ượ



04/27/10150

= -Dr.2π(r+dr)dl.∂(C+∂C/∂r.dr)/∂r

- (-Dr).2πrdl. ∂C/∂r.

A/2πdl= -Dr [(r+dr).∂(C+∂C/∂r.dr)/∂r - r.∂C/∂r].

A/2πdl= -Dr ( r.∂2C/∂r2.dr + ∂C/∂r.dr +∂2C/∂r2.dr2 ).

S h ngố ạ ∂2C/∂r2.dr2 quá bé, b qua và chiaỏti p cho rdr:ế

A/2 r.dr.dl = -Dr ( 2C/ r2 + 1/r. C/ r ) (4. 7)

Đ a thành ph n khu ch tán ngang A / 2ư ầ ế πr.dr.dl t (4.7)ừ vào pt (2 27):



04/27/10151

vào pt (2.27):v. C/ l - Dl. 2C/ l2 - Dr ( 2C/ r2 + 1/r. C/ r) + R = 0.( 4 . 8 )

Quá trình truy n nhi t t ng t chuy n ch t, nên có thề ệ ươ ự ể ấ ểvi t:ếv.CP. T/ l - l. 2T/ l2 - r ( 2T/ r2 + 1/r. T/ r)

+ ( - HR)i . Ri = 0. i= 1, n. ( 4 .9 )

Trong đó:+ CP-Nhi t dung riêng c a h n h p ph n ng.ệ ủ ỗ ợ ả ứ + λl -H s truy n nhi t theo h ng tr c ng.ệ ố ề ệ ướ ụ ố+ λr -H s truy n nhi t theo h ng đ ngệ ố ề ệ ướ ườ

kính ng.ố+(-∆HR)i-Nhi t c a ph n ng th i.ệ ủ ả ứ ứ

Nh v y:ư ậ



04/27/10152

♣v. C/ l -Chuy n ch t v i dòng ch y có v nể ấ ớ ả ậ

t c v.ố ♣v.CP. T/ l -Truy n nhi t do dòng ch t mangề ệ ấ

nhi t.ệ

♣- l. 2T/ l2 -Truy n nhi t theo h ng tr cề ệ ướ ụng.ố ♣- r( 2T/ r2 + 1/r. T/ r) -Truy n nhi t theoề ệ

h ng đ ng kính ng.ướ ườ ố

(- HR)i.Ri -T ng nhi t ph n ng chính vàổ ệ ả ứ ph .ụ

b/Đi m nóng Tmax:ể



04/27/10153

-V i ph n ng to nhi t, có traoớ ả ứ ả ệđ i nhi t qua thành, t n t iổ ệ ồ ạ Tmax trêntr c tâm ng nh hình (4.18).ụ ố ư

-V trí và giá tr Tmax -đ i v i m tị ị ố ớ ộ

quá trình ph n ng, kích th c ng vàả ứ ướ ốđi u ki n trao đ i nhi t xác đ nh-phề ệ ổ ệ ị ụthu c vàoộ ho t tính xúc tácạ (nghĩa làph thu c vào v n t c ph n ng )ụ ộ ậ ố ả ứ nh hình 4.20ư ở

T



04/27/10154

T0

1 23

Tmax

Tmax

Tmax

T

L

1-Xúc tác m iớ , HT cao.

2-Xúc tác đã gi m HTả .3-Xúc tác HT th pấ .

H4.20-Đ ng bi u di n nhi t đ tâm ng ph nườ ể ễ ệ ộ ố ảng theo chi u dài l v i xúc tác có HT khác nhauứ ề ớ .

-Xác đ nh các thông s nh h ng đ nị ố ả ưở ế Tmax:



04/27/10155

Tmax: Dòng FV đi qua nguyên t th tích S.dl,ố ể

nhi t đ thay đ i là dT và n ng đ ch t ph nệ ộ ổ ồ ộ ấ ảng thay đ i m t đ i l ng là dC (hình 4.21)ứ ổ ộ ạ ượ

F V

dl

SP

H.4.21-Mô hình cân b ng nhi t c a dòng Fằ ệ ủ Vđi qua nguyên t th tích Số ể .dl

Ta có pt cân b ng năng l ng c a dòngượ - FV dh + dQ = 0 ( 4 10



04/27/10156

- FV. .dh + dQ = 0 ( 4 . 10)

Trong đódh- Thay đ i entalpi c a dòngổ ủ

dh = CP.dT + HR.dC

CP- Nhi t dung riêng c a dòng.ệ ủ

HR- Entalpi c a ph n ng.ủ ả ứ - Kh i l ng riêng c a h n h p ph n ng.ố ượ ủ ỗ ợ ả ứ

dQ- Nhi t trao đ i qua thành ( đ a vào l yệ ổ ư ấd u +, ra l y d u - ).ấ ấ ấ

Gi s ph n ng to nhi t, làm l nh ngoài thành ng ph nả ử ả ứ ả ệ ạ ố ảng:ứ



04/27/10157

gdQ = -K.( T - TC ).P.dl

♣K- H s trao đ i nhi t qua thành.ệ ố ổ ệ♣TC- Nhi t đ c a thành.ệ ộ ủ♣P- Chu vi c a ng ph n ng.ủ ố ả ứ

Ta có bán kính thu l c c a ng ph n ng:ỷ ự ủ ố ả ứ

RTL = S/P →P = S/RTL.dQ = -K.(T - TC).S.dl / RTL.

Thay vào pt (4.10)-FV.ρ.(CP.dT + ∆HR.dC) - K.(T - TC).S.dl / RTL = 0. ( 4 .

11 )

Ph ng trình cân b ng v t ch t trong S.dl v iươ ằ ậ ấ ớv n t c ph n ng là R:ậ ố ả ứ



04/27/10158

v n t c ph n ng là R:ậ ố ả ứ

FV.ρ .dC = S.dl.R →S.dl = FV.ρ.dC / R. Thay S.dl vào pt (4.11) và chia cho FV.ρ

-CP.dT - ∆HR.dC - K.(T - TC).dC / RTL.R = 0.

( 4 . 12 ) T i T = Tmax thì dT = 0, ta có:ạ

-∆HR.dC - K.(Tmax- TC).dC /RTL.R = 0. Từ đó

Tmax = TC + (- HR).R.RTL / K ( 4 .13 )

T (4.13):ừ

♣Tmax t l thu n v i nhi t ph n ng (-ỷ ệ ậ ớ ệ ả ứ ∆HR) v n t c ph n ng (R) và đ ng kínhậ ố ả ứ ườ



04/27/10159

∆HR), v n t c ph n ng (R) và đ ng kínhậ ố ả ứ ường ph n ng (Rố ả ứ TL).V i ph n ng có hi uớ ả ứ ệng nhi t và kho ng nhi t đ thích h p khácứ ệ ả ệ ộ ợ

nhau c n thi t k kích th c ng ph n ngầ ế ế ướ ố ả ứ phù h p:ợ

-Khi nhi t ph n ng trong kho ng 50 đ nệ ả ứ ả ế200 Kj/mol, đ ng kính ng ph n ng có thườ ố ả ứ ểt 20 đ n 70 mm ph thu c vào đ nh yừ ế ụ ộ ộ ạc a s thay đ i đ ch n l c hay c a ho tủ ự ổ ộ ọ ọ ủ ạtính xúc tác vào nhi t đ .ệ ộ

-C n l u ý r ng khiầ ư ằ gi m đ ng kínhả ường c a thi t b ng chùm thì s ng số ủ ế ị ố ố ố ẽ

tăng m nhạ và do đó giá thành thi t b tăngế ịv t lên.ọ

T (4.13):ừ

T l h iỷ ệ ậ ớ hậ ố ả ứ



04/27/10160

♣Tmax t l thu n v iỷ ệ ậ ớ v n t c ph n ngậ ố ả ứ

R, nghĩa là v iớ ho t tính xúc tácạ . Trongtr ng h p c n thi t có th s d ng xúc tácườ ợ ầ ế ể ử ụcó ho t tính th p (hay xúc tác cũ) đ u ngạ ấ ở ầ ốph n ng đ gi m giá tr c a Tmax .ả ứ ể ả ị ủ

♣Tmax t l ngh ch v i h s trao đ i nhi tỷ ệ ị ớ ệ ố ổ ệK nên c n l u ý vi c s d ng tác nhân traoầ ư ệ ử ụđ i nhi t cũng nh làm s ch b m t trao đ iổ ệ ư ạ ề ặ ổ

nhi t đ đ m b o K có giá tr l n.ệ ể ả ả ị ớ

T (4.13):ừ

Cu i cùng Tmax t l thu n v i nhi tố ỷ ệ ậ ớ ệ



04/27/10161

Cu i cùng Tmax t l thu n v i nhi tố ỷ ệ ậ ớ ệ

đ c a ch t t i nhi t Tộ ủ ấ ả ệ C.Tuy v y, TBP nhi t đ ch t t i nhi tậ ở Ư ệ ộ ấ ả ệ

TC quá th p s làm ngu i l p xúc tác vàấ ẽ ộ ớdo đó t c đ ph n ng cũng nh năngố ộ ả ứ ư su t thi t b th p.ấ ế ị ấ

Đi u đó liên quan đ n đ c đi mề ế ặ ể độnh y nhi tạ ệ c a TBP lo i ng nhủ Ư ạ ố ư ở

ph n sau.ầ

Chính t đ c đi m này ph i ti n hànhừ ặ ể ả ế



04/27/10162

Chính t đ c đi m này ph i ti n hànhừ ặ ể ả ế

gi i nhi t cho các ph n ng to nhi tả ệ ả ứ ả ệ ởnhi t đ x p x nhi t đ ph n ng.ệ ộ ấ ỉ ệ ộ ả ứ Ví d , khi nhi t đ ph n ng là 300ụ ệ ộ ả ứ 0C

nh quá trình oxy hoá mêtanol thànhư ởfomaldêhit trên xúc tác oxit Fe-Mo ph iảlàm l nh b ng d u nóng 260-270ạ ằ ầ ở 0C

( hình 4.22).

V H i n cơ ướ



04/27/10163

F V

3000C

N c m mướ ề

H i n cơ ướ

D u nóngầ

260-2700C

H.4.22-S đ gi i nhi t ph n ngơ ồ ả ệ ả ứ

c/Đ nh y nhi tộ ạ ệ c aTBP lo i ng:ủ Ư ạ ố



04/27/10164

c/Đ nh y nhi tộ ạ ệ c aTBP lo i ng:ủ Ư ạ ố -Đ nh y thông sộ ạ ố là hi n t ng x y raệ ượ ả

khi m t thông s nào đó có thay đ i t ngộ ố ổ ươđ i nh nh ng h th ng TBP có s thayố ỏ ư ệ ố Ư ự đ i l n, v i thông s là nhi t đ ta có đổ ớ ớ ố ệ ộ ộnh y nhi t.ạ ệ

-M t ví d đ i v i ph n ng b c1, khôngộ ụ ố ớ ả ứ ậthu n ngh ch, to nhi t đã tìm th y đ nh yậ ị ả ệ ấ ộ ạc a nhi t đ đi m nóng Tmax đ i v i cácủ ệ ộ ể ố ớthông s Tố C, K/RTL và ∆T đo n nhi t.ạ ệ

Hình 4.23 di n t s thay đ i nhi t đ Tmaxễ ả ự ổ ệ ộkhi nhi t đ ban đ u c a h n h p Tệ ộ ầ ủ ỗ ợ 0=340 K,còn TC thay đ i t 300 đ n 342,5 Kổ ừ ế

T,K



04/27/10165

10 20 30 tTB,S

T,K

420

380

340

3001

2

3

456

Tmax=440

420430 1-TC=300,0 K2-TC=320,0 K

3-TC=335,0 K

4-TC=337,5 K

5-TC=340,0 K6-TC=342,5 K

H.4.23-Đ nh y c a Tộ ạ ủ max vào TC

Nhìn hình v ta th y mãi đ n khi Tẽ ấ ế C=335 K,

nhi t đ trong ng ph n ng ít thay đ i theoệ ộ ố ả ứ ổ



04/27/10166

nhi t đ trong ng ph n ng ít thay đ i theoệ ộ ố ả ứ ổ

chi u dài ng, có th nói l p xúc tác b ngu iề ố ể ớ ị ộvà v n t c ph n ng th p, do đó đ chuy nậ ố ả ứ ấ ộ ểhoá X không đ t yêu c u.ạ ầ

Khi tăng TC thêm 2,5 K (TC=337,5 K) đ ngườbi u di n nhi t đ t i tâm ng có c c đ iể ễ ệ ộ ạ ố ự ạcao h n Tơ 0 đ n 80 K (Tmax=420 K).ế

Khi tăng TC lên m t ít n a (Tộ ữ C=342,5 K) nhi tệ

đ đi m nóng v t nhi t đ ban đ u đ nộ ể ượ ệ ộ ầ ế100 K.

. d/ Đ n đ nhộ ổ ị c a TBP lo i ng:ủ Ư ạ ố Khác v i TBP lo i thùng có khu yớ Ư ạ ấ



04/27/10167

-Khác v i TBP lo i thùng có khu y,ớ Ư ạ ấ

ph n ng ti n hành trong thi t bả ứ ế ế ị lo i ngạ ốluôn luôn n đ nhổ ị . Do đ c đi m c a thi t bặ ể ủ ế ịlo i này m t s r i lo n nào đó t i m t thạ ộ ự ố ạ ạ ộ ểtích nh c a ng ph n ng không lan r ngỏ ủ ố ả ứ ộra qui mô kh p thi t b mà s b dòng ch yắ ế ị ẽ ị ả

kéo ra kh i zôn ph n ng, tr ng thái d ngỏ ả ứ ạ ừ c a h th ng quay v tr ng thái cũ.ủ ệ ố ề ạ - TBP lo i ng có trao đ i nhi t gi aỞ Ư ạ ố ổ ệ ữ

s n ph m đi ra và nguyên li u vào ( hay cóả ẩ ệtrao đ i nhi t gi a l p xúc tác v i nguyênổ ệ ữ ớ ớli u vào ) có th có tr ng thái d ng không nệ ể ạ ừ ổđ nhị

V-TBP XÚC TÁC KHÍ-R N ( XÚC TÁC R N ).Ư Ắ Ắ

H ph n ng v i xúc tác r n r t hay g p



04/27/10168

-H ph n ng v i xúc tác r n r t hay g p

trong công nghi p hoá h c nói chung vàệ ọriêng đ i v i công nghi p hoá d u.ố ớ ệ ầ -Các v n đ đ c đ t ra đ i v i h ph nấ ề ượ ặ ố ớ ệ ả

ng d th này là:ứ ị ể♣B m t ti p xúc phaề ặ ế .♣Các bi n pháp duy trì ch đ nhi t t iệ ế ộ ệ ố

uư cho quá trình: r t quan tr ng và nhấ ọ ảh ng đ n c u t o và hình dáng c a thi tưở ế ấ ạ ủ ếb .ị

♣Tr ng thái l p xúc tác: l p tĩnh, l p r i,ạ ớ ớ ớ ơl p cu n theo dòng khí.ớ ố

V.1-B m t ti p xúc pha và hi u su t s d ng b m t bên trong c aề ặ ế ệ ấ ử ụ ề ặ ủxúc tác:



04/27/10169

Gi i pháp đ m b o b m t ti p xúc phaả ả ả ề ặ ếc a h khí r n là s d ng xúc tác x p cóủ ệ ắ ử ụ ốb m t bên trong r t phát tri n, t 1-2ề ặ ấ ể ừ m2/g đ n g n 1000 mế ầ 2/g.

a/Các đăc tr ng c a xúc tác x p:ư ủ ố+B m t riêng:ề ặ

♣Kí hi u - Sệ R, đ n v - mơ ị 2/g.

♣M t s v t li u x p thông d ng:ộ ố ậ ệ ố ụ



04/27/10170

♣M t s v t li u x p thông d ng:ộ ố ậ ệ ố ụ

Diatomit: SR = 5 - 10 m2/g.Al2O3 ho t tính,ạsilicagel: SR = 200 - 400 m2/g.Zêolit: SR =700 - 800 m2/g.Than ho t tính: Sạ R = 800 -1000 m2/g.

♣V i c u trúc h t c a v t li u x p: có h tớ ấ ạ ủ ậ ệ ố ạs c p và h t th c p, b m t riêng làơ ấ ạ ứ ấ ề ặt ng b m t các h t s c p trong 1 gamổ ề ặ ạ ơ ấ

v t li u.ậ ệ ♣B m t riêng đ c xác đ nh b ngề ặ ượ ị ằph ng pháp h p ph , tính theo BET.ươ ấ ụ

+Đ x p:♣Kí hi u -ệ ε , đ n v - cmơ ị 3/g.



04/27/10171

ệ ị g♣Là kho ng tr ng gi a các h t s c p và thả ố ữ ạ ơ ấ ứ c p trong v t li u x p.ấ ậ ệ ố♣Ph thu c vào s s p x p (s ph i trí) c aụ ộ ự ắ ế ố ố ủcác h t s c p và th c p, đ x p có th thayạ ơ ấ ứ ấ ộ ố ểđ i t 0,1 đ n 1cmổ ừ ế 3/g.Th ng s ph i trí gi mườ ố ố ả

thì đ x p tăng và đ b n c h c c a v t li uộ ố ộ ề ơ ọ ủ ậ ệgi m.ả♣Đ c tính t kh i l ng riêng th t và kh iượ ừ ố ượ ậ ốl ng riêng bi u ki n theo công th c:ượ ể ế ứ

ε = 1/ρbk

- 1/ρth tậ

. ( 5 . 1 )

+Phân b l x p theo kích th c:ố ỗ ố ướ L ó kí h th khá h dỗ ố ướ



04/27/10172

♣L x p có kích th c khác nhau doỗ ố ướs s p x p c a các h t s c p và thự ắ ế ủ ạ ơ ấ ứ c p, có th di n t theo mô hình 5.1,ấ ể ễ ảphân chia thành l x p bé ( đ ngỗ ố ườkính d i 0,2 nm ), l x p trung (t 0,2ướ ỗ ố ừ đ n 50 nm) và l x p l n (trên 50 nm).ế ỗ ố ớ♣Phân b l x p theo kích th cố ỗ ố ướđ c xác đ nh b ng ph ng pháp h pượ ị ằ ươ ấph , ng ng t mao qu n và n p thuụ ư ụ ả ạ ỷngân d i áp su t ( đ n 250 MPa ).ướ ấ ế



04/27/10 173

L x pỗ ốl nớ

L x pỗ ốtrung

L x pỗ ốbé H t xúc tácạ

H t th c pạ ứ ấ

H t s c pạ ơ ấ

H.5.1-Mô hình c u trúc x p nhi u d ngấ ố ề ạ .H t xúc tác có ch a các tinh th zêolit là h t th c pạ ứ ể ạ ứ ấ

+H s khu ch tán hi u d ng:ụ ♣Đ x p và phân b l x p theo kích th c là nh ng y u tộ ố ố ỗ ố ướ ữ ế ốquan tr ng nh h ng đ n quá trình khu ch tán trong xúc tácọ ả ưở ế ế



04/27/10174

quan tr ng nh h ng đ n quá trình khu ch tán trong xúc tácọ ả ưở ế ếx p.ố♣H s khu ch tán hi u d ng De trong h t xúc tác có thệ ố ế ệ ụ ạ ểdi n t theo công th c sau:ễ ả ứ

De = D . ε / τ ( 5 . 2 ) Trong đó D - H s khu ch tán trong pha khí.ệ ố ế

ε - Đ x p c a xúc tác.ộ ố ủ

τ - H s nói lên tr ng thái hình h c c a l x p:ệ ố ạ ọ ủ ỗ ốđ quanh co, g gh c a b m t l x p, s thay đ i đ ngộ ồ ề ủ ề ặ ỗ ố ự ổ ườkính c a l x p...ủ ỗ ố

Th ng t sườ ỷ ố ε /τ có giá tr t 1/10 đ n 1/20 và h s khu chị ừ ế ệ ố ếtán hi u d ng có th đ c xác đ nh b ng th c nghi m.ệ ụ ể ượ ị ằ ự ệ

b/Hi u su t s d ng b m t bênệ ấ ử ụ ề ặtrong c a xúc tácủ :



04/27/10175

trong c a xúc tácủ :

Ngoài h s khu ch tán hi u d ngệ ố ế ệ ụDe, còn ph thu c vào v n t cụ ộ ậ ốph n ng b m t (t c ho t tínhả ứ ề ặ ứ ạ

c a xúc tác) , vào kích th c vàủ ướ hình d ng c a h t xúc tác.ạ ủ ạG n đúng v i h t xúc tác có hìnhầ ớ ạ

d ng khác nhau, ta có:ạ

= th / ( 5 . 3 )

Trong đó . - Modun Thiele



04/27/10176

g

= Vh/Sh√ Rs/De( 5 . 4 ).Vh - Th tích c a h t xúc tác.ể ủ ạ.Sh - B m t ngoài c a h t xúcề ặ ủ ạ

tác. .Vh/Sh - Đ c tr ng cho kíchặ ư th c h t xúc tác:ướ ạ

V i h t hình tr bán kính R, Vớ ạ ụ h/Sh = R/

2.V i h t hình c u bán kính R, Vớ ạ ầ h/Sh = R/

3..RS - V n t c ph n ng b m t.ậ ố ả ứ ề ặ

.Th - Hàm tang hyperbolic. S ph thu cự ụ ộ η vào ψ theo pt (4.3)đ c di n t hình 5.2.ượ ể ả ở η



04/27/10 177

T (5.3) và (5.4), khi kích th c c a h từ ướ ủ ạxúc tác l n (Vớ /S l n) v n t c ph nớ ậ ố ả



04/27/10178

xúc tác l n (Vớ h/Sh l n), v n t c ph nớ ậ ố ảng b m t l n và h s khu ch tánứ ề ặ ớ ệ ố ế

hi u d ng bé thìệ ụ ψ l n, do đó hi u su tớ ệ ấs d ng b m t xúc tácử ụ ề ặ η có giá trị

th p. T đ c tr ng c a hàm tangấ ừ ặ ư ủhyperbolic ta có: -Khi ψ < 1 thì thψ = ψ , do đó η = 1.

-Khi ψ ≥ 3 thì thψ = 1 , do đó η = 1/ψ .

Do v y v i t ng quá trình ph n ngậ ớ ừ ả ứ



04/27/10179

Do v y, v i t ng quá trình ph n ngậ ớ ừ ả ứ

yêu c u xúc tác có b m t riêng, kíchầ ề ặth c h t và c u trúc x p thích h p đướ ạ ấ ố ợ ểcó tích s Số R.η c c đ i. Ho t tính c aự ạ ạ ủ

m t đ n v kh i l ng xúc tác Ag đ cộ ơ ị ố ượ ượxác đ nhịAg = As . SR . η ( 5 .

5 )

As – Ho tạ tính của một đơn vị bề mặt

xúc tác

V.2-L p xúc tác:ớ

a/L p tĩnh:ớ



04/27/10180

a/L p tĩnh:ớ ♣Hay s d ng vì đ n gi n, choử ụ ơ ả xúc

tác lâu m t ho t tínhấ ạ ( > 6 tháng ). ♣H t xúc tác không đ c quá bé,ạ ượ

th ng kích th c t 3 đ n 10 mm, đườ ướ ừ ế ểtr l c c a l u th qua l p không quáở ự ủ ư ể ớl n, v iớ ớ l ng xúc tác l n hay FV l nượ ớ ớ dòng l u th chuy n đ ng theoư ể ể ộ h ngướxuyên tâm thay cho h ng tr c ng.ướ ụ ố

♣Do kích th c h t xúc tác l n nênướ ạ ớ



04/27/10181

♣Do kích th c h t xúc tác l n nênướ ạ ớ

hi u su t s d ng b m t xúc tácệ ấ ử ụ ề ặth ng th p.ườ ấ ♣TBP th ng g p:Ư ườ ặ -Thi t b ng chùmế ị ố , xúc tác đ t trongặ

ng, ch t t i nhi t đi gi a các ng.ố ấ ả ệ ữ ố -Thi t b cóế ị l p xúc tác đo n nhi t v iớ ạ ệ ớ

trao đ i nhi t trung gian hay cho thêmổ ệ

nguyên li u l nh vàoệ ạ đ đi u ch nhể ề ỉnhi t đ ph n ng.ệ ộ ả ứ

b/L p chuy n đ ng:ớ ể ộ ♣Dùng cho xúc tác mau m t ho t tínhấ ạ vì



04/27/10182

♣ g ạcó th liên t c l y xúc tác đã làm vi c raể ụ ấ ệđem đi tái sinh và b sung xúc tác có ho tổ ạtính cao vào h th ng TBP mà không ph iệ ố Ư ảng ng quá trình.ừ

♣Đ th c hi n l p xúc tác chuy n đ ngể ự ệ ớ ể ộthi t b có c u t o ph c t p h n, tuy nhiênế ị ấ ạ ứ ạ ơho t đ c a l p xúc tác h u nh không thayạ ộ ủ ớ ầ ư đ i trong su t quá trình làm vi cổ ố ệ , đó là m tộ

u đi m c b n đ i v i quá trình làm vi cư ể ơ ả ố ớ ệliên t c.ụ ♣Xúc tác c n cóầ đ b n c h cộ ề ơ ọcao ch ng mài mòn và v v n trong khiố ỡ ụchuy n đ ng.ể ộ

♣L p xúc tác chuy n đ ng có 3 d ng v i nh ng đ c đi m riêng:ớ ể ộ ạ ớ ữ ặ ể -L p r i:ớ ơ + H t xúc tác chuy n đ ng nh tr ng l c.ạ ể ộ ờ ọ ự + Kích th c h t t ng đ ng v i l p tĩnh.ướ ạ ươ ươ ớ ớ



04/27/10183

Kích th c h t t ng đ ng v i l p tĩnh.ướ ạ ươ ươ ớ ớ +C n có c c u phân ph i h t xúc tác đ ng đ uầ ơ ấ ố ạ ồ ề

trong kh p ti t di n c a thi t b nh sàng phân ph i hình 5.2.ắ ế ệ ủ ế ị ư ố

H.5.3-Đĩa phân ph i h t r nố ạ ắ

+H th ng TBP xúc tác chuy n đ ng l p r i có th di n t hình 5.4.ệ ố Ư ể ộ ớ ơ ể ễ ả ở



04/27/10 184

TBTS

TBPƯ

TBPƯ TBTS

Khí trơ Khí trơ

H.5.3-H th ng TBP và TBTS xúc tác l p r iệ ố Ư ớ ơ

TBTS

TBPƯ

TBPƯ TBTS

Khí trơ Khí trơ

H.5.3-H th ng TBP và TBTS xúc tác l p r iệ ố Ư ớ ơ

-L p sôi:ớ *Đi u ki n t o l p sôi: Dòng khí đi t d iề ệ ạ ớ ừ ướ



04/27/10185

*Đi u ki n t o l p sôi: Dòng khí đi t d iề ệ ạ ớ ừ ướlên ng c v i chi u tr ng l c, khi v n t cượ ớ ề ọ ự ậ ốdòng khí đ l n l c nâng c a dòng khí cânủ ớ ự ủb ng v i tr ng l ng c a h t r n, h t r nằ ớ ọ ượ ủ ạ ắ ạ ắb t đ u l l ng, th tích c a l p n r ng ra,ắ ầ ơ ử ể ủ ớ ở ộta có tr ng thái nh ch t l ng.ạ ư ấ ỏ

Tr l c c a dòng khí h u nh không thayở ự ủ ầ ư đ i khi b t đ u t o t ng sôi nh hình 5.4 .ổ ắ ầ ạ ầ ư ở

ΔP



04/27/10 186

ΔP V n t c khí ậ ố ,VL p sôiớ L. tĩnh

Dòng khí

L p h tớ ạXúc tác r nắ

Vf

H.5.5- nh h ng v n t c khí đ n tr ng thái c a l pẢ ưở ậ ố ế ạ ủ ớ

xúc tác r nắ

*Tính ch t c a l p sôi:ấ ủ ớ ♣Nh ch t l ngư ấ ỏ : M t thoáng n m ngang,ặ ằ

h h h l â h đ h lả ấ ỏ ị ậ



04/27/10187

ch y nh ch t l ng, tuân theo đ nh lu tả ư ấ ỏ ị ậAcsimét ...

♣Hi n t ng t o b tệ ượ ạ ọ : .Do h t r n chuy n đ ng t o s khác nhauạ ắ ể ộ ạ ự

v m t đ h t trong l p và t o thành các b tề ậ ộ ạ ớ ạ ọ

khí. .B t nh n i lên nhanh trong l p t o nênọ ẹ ổ ớ ạnh ng ph n t khí có TGL th p nh t.ư ầ ử ấ ấ

.B t đi lên kéo theo đuôi là các h t r n, khiọ ạ ắlên đ n m t l p b t v ra và các h t r n l iế ặ ớ ọ ỡ ạ ắ ạchìm xu ng trong l p huy n phù kéo theo cácố ớ ềph n t khí b h p ph trong xúc tác, t o nênầ ử ị ấ ụ ạnh ng ph n t có TGL l n.ữ ầ ử ớ

Do t o b t và chuy n đ ng h n lo nạ ọ ể ộ ỗ ạc a h t xúc tác l p sôi có ch đủ ạ ớ ế ộ



04/27/10188

c a h t xúc tác l p sôi có ch đủ ạ ớ ế ộchuy n đ ng c a dòng g n v iể ộ ủ ầ ớ môhình KLT ( hình 5.5 )

H u quậ ả TGL c a ch t ph n ngủ ấ ả ứ

trong l p xúc tác không đ ng đ uớ ồ ề c n đ c tính đ n khi ti n hành cácầ ượ ế ếph n ng có đ c tr ng n i ti p t oả ứ ặ ư ố ế ạ

s n ph m ph nh crăcking xúc tác,ả ẩ ụ ư các ph n ng oxi hoá ...ả ứ



04/27/10189

H.5.6-Quan h gi a b t và chuy n đ ng c a h t r nệ ữ ọ ể ộ ủ ạ ắ

H s trao đ i nhi t gi a l p sôi và thànhệ ố ổ ệ ữ ớl n: Vai trò chính c a quá trình trao đ i nhi tớ ủ ổ ệgi a l p sôi v i thành là do sữ ớ ớ ự chuy nể



04/27/10190

gi a l p sôi v i thành là do sữ ớ ớ ự chuy nể

đ ng h n lo n c a các h t r n mangộ ỗ ạ ủ ạ ắnhi t.ệ V n t c trao đ i nhi t có th tăng hàngậ ố ổ ệ ể

ch c l n so v i tr ng h p ch có môiụ ầ ớ ườ ợ ỉ

tr ng khí.ườ H s trao đ i nhi t K ph thu c vào v nệ ố ổ ệ ụ ộ ật c dòng c a khí nh hình 5.6.ố ủ ư ở

Nh tính ch t này l p sôi ngày càng đ c sờ ấ ớ ượ ử d ng cho cácụ quá trình ph n ng xúc tácả ứ to nhi u nhi t.ả ề ệ

cK

K



04/27/10191

edb

a m

Kmax

V n t c khí ậ ố ,VVf Vtư

H.5.7- nh h ng c a v n t c khí đ n h s traoẢ ưở ủ ậ ố ế ệ ốđ i nhi t K c a l p sôi v i thànhổ ệ ủ ớ ớ .

ab-L p tĩnhớ ; bcd-L p sôiớ ; me-Không có l p h tớ ạ

-L p cu n theo:ớ ố ♣Khi v n t c dòng khí l n, các h t r nậ ố ớ ạ ắ

cu n theo dòng khí t o thành l p cu n theoố ạ ớ ố



04/27/10192

cu n theo dòng khí t o thành l p cu n theo.ố ạ ớ ố

Tr ng thái này đ c s d ng r ng rãi đ v nạ ượ ử ụ ộ ể ậchuy n các v t li u r i d ng h t nên còn g i làể ậ ệ ờ ạ ạ ọl p v n chuy n.ớ ậ ể

♣Ph thu c vào đ c tr ng c a h t, v n t cụ ộ ặ ư ủ ạ ậ ốkhí có th g p 2 đ n 5 l n v n t c h tể ấ ế ầ ậ ố ạ

Ch đ dòng ch y g n v iế ộ ả ầ ớ mô hình ĐLT,th i gian ti p xúc c a pha khí v i xúc tácờ ế ủ ớ đ ngồđ u và t ng đ i ng nề ươ ố ắ .

Nh v y, l p cu n theo đ c s d ng thay thờ ậ ớ ố ượ ử ụ ế

cho l p sôi trong thi t b crăcking xúc tác hi nớ ế ị ệđ i d ng ng đ ng v i xúc tác ch a zêolit cóạ ạ ố ứ ớ ứ ho t tính cao.ạ

VI-M T S LO I TBP TRONG CÔNG NGHI P HOÁ D UỘ Ố Ạ Ư Ệ Ầ

VI 1-Lò ng:ố



04/27/10193

VI.1 Lò ng:ố

♣Có b m t trao đ i nhi t l n và nhi t đ cao ( > 300ề ặ ổ ệ ớ ở ệ ộ0

C )b ng cách đ t nhiên li u l ng hay khí.ằ ố ệ ỏ ♣Th ng g p trong công nghi p hoá d u v i các ch c năngườ ặ ệ ầ ớ ứ

sau: -TBP cho các quá trình pha khí, khí-r n, thu nhi tƯ ắ ệ ở

nhi t đ caoệ ộ ( đ n 1000ế 0C ) nh nhi t phân hydrocacbon có m tư ệ ặh i n c ( steam cracking ) đ s n xu t etylen và olefin, chuy nơ ướ ể ả ấ ểhoá khí t nhiên v i h i n c ( steam refoming ) đ s n xu t hiự ớ ơ ướ ể ả ấdro và khí t ng h p (synthesis gases, thành ph n g m CO và Hổ ợ ầ ồ 2),dehydroclo hoá dicloetan đ s n xu t vinyl clorua.ể ả ấ

-Thi t b gia nhi tế ị ệ h n h p nguyên li u cho các h th ngỗ ợ ệ ệ ốch ng luy n, cho các h th ng TBP nh crăcking xúc tác,ư ệ ệ ố Ư ư refoming xúc tác, dehidro hoá xúc tác...

♣C u t o c a lò ng g m 2 ph n:ấ ạ ủ ố ồ ầ -Zôn đ i l uố ư : Nhi t đ th p h n, c chệ ộ ấ ơ ơ ế

t đ i hi t là d ti ú b iổ ệ ế ỡ ứ ữ



04/27/10194

trao đ i nhi t là do ti p xúc c ng b c gi aổ ệ ế ưỡ ứ ữ khí cháy v i ng tr c khi đi ra ng khói.ớ ố ướ ố

-Zôn b c xứ ạ: Nhi t đ cao c a bu ngệ ộ ủ ồl a, n i đ t nhiên li u.C ch trao đ i nhi tử ơ ố ệ ơ ế ổ ệch y u là do b c x nhi t c a bu ng l aủ ế ứ ạ ệ ủ ồ ử

đ n thành ng.ế ố♣Nguyên li u đi ng c chi u t cu i zôn đ iệ ượ ề ừ ố ốl u đ n zôn b c x , đây đ t nhi t đ c nư ế ứ ạ ở ạ ệ ộ ầthi t cho ph n ng, sau đó đ c làm l nhế ả ứ ượ ạ

nhanh tránh phân hu s n ph m và thu h iỷ ả ẩ ồd ng h i n c áp su t cao ( hình 6.1 ).ở ạ ơ ướ ấ

Nguyên

H iơ n cướ



04/27/10 195

g yli uệ

N c m mướ ề

Nhiên li uệ

Không khí

Zôn b c xứ ạ Zôn đ iốl uư H.6.1.1-S đ lò ngơ ồ ố

♣Lò có công su t nhi t khác nhauấ ệĐ c bi t lò ng cho quá trình crackingặ ệ ố



04/27/10196

Đ c bi t lò ng cho quá trình crackingặ ệ ố

h i s n xu t etylen có công su t l n vàơ ả ấ ấ ớhi n đ i, v i yêu c uệ ạ ớ ầ đ a nhanh nhi t đư ệ ộnguyên li u t zôn đ i l u 450 - 500ệ ừ ố ư ở 0Clên đ n nhi t đ ph n ng ( 800 -ế ệ ộ ả ứ 9000C ) nên ng trong zôn b c x đ cố ứ ạ ượđ t vào gi a đ đ c b c x t hai phíaặ ữ ể ượ ứ ạ ừ ( hình 6.2 ).

♣M t s thông s c a lò ng:ộ ố ố ủ ố



04/27/10197

-S dàn ng: 1 đ n 100.ố ố ế-Chi u dài 1 dàn: 20 đén 100 m.ề-Đ ng kính ng: 30 đ n 80 mm.ườ ố ế-Th i gian l u trong zôn b c x : 1 - 2ờ ư ứ ạ

s .



04/27/10198

H.6.1.2-Lò ng hi n đ i s n xu t etylenố ệ ạ ả ấ , b c x t hai phía ứ ạ ừ .

H.6.1.3-Lò



04/27/10199

ng choốquá trìnhRefomingh i n cơ ướ

trong sơđ côngồngh s nệ ảxu t NHấ 3

t khí từ ự nhiên.

H.6.1.4-Lò ngố



04/27/10200

Lò ngốtrongcôngnghệs nảxu tấNH3 từ khí tự

nhiên.

VI.2- H th ng thi t b crăcking xúc tác:ệ ố ế ị ♣Đ c tr ng c a ph n ng:ặ ư ủ ả ứ Ph h t i ti thả ứ ứ ạ ố ế



04/27/10201

-Ph n ng ph c t p: song song, n i ti p theoả ứ ứ ạ ố ếmô hình sau ( hình 6.3 )

VR/SLO

LCO Xăng VGO/HCO

C cố Khí

H.6.2.1-S đ ph n ng crăckingơ ồ ả ứ

.VR(Vacuum Residue ):C n chân khôngặ

.SLO(Slurry Oil):D u đ cầ ặ

.VGO(Vacuum Gazoil):Gazoil chân không

.HCO(Heavy cycle Oil ):D u tu n hoàn n ngầ ầ ặ

.LCO(Light Cycle Oil ):D u tu n hoàn nhầ ầ ẹ

.Khí:Hydrocacbon t Cừ 1 đ n Cế 4

Trong đó xăng là s n ph m chínhả ẩ ,khí và c c là s n ph m ph t o thànhố ả ẩ ụ ạ



04/27/10202

theo ph n ng n i ti p chuy n hoáả ứ ố ế ểs n ph m chínhả ẩ , do v y đ đ m b oậ ể ả ảhi u su t xăng cao c n cóệ ấ ầ TGL đ ngồđ u và ng nề ắ , đ chuy n hoá Xộ ểkhông quá cao.

-Ph n ng ti n hànhả ứ ế ở nhi t đệ ột ng đ i cao ( 450 - 500ươ ố 0C ) và thu

nhi tệ đ c t m ch C-C theo ph nể ắ ạ ảng:ứ CnH2n+2 →CqH2q+2 + CpH2p - Q

( n = q + p )

♣Đăc tr ng c a xúc tác:ư ủ -Xúc tác nhanh chóng m t ho tấ ạ



04/27/10203

Xúc tác nhanh chóng m t ho tấ ạtính do c c t o thành che ph bố ạ ủ ềm t, xúc tác đ c tái sinh b ng cáchặ ượ ằđ t c c b m t v i không khí 650 -ố ố ề ặ ớ ở7200C theo ph n ng to nhi t:ả ứ ả ệ

C + O2 (không khí) →COX + QDo v y c n ti n hành v i l p xúc tácậ ầ ế ớ ớ

chuy n đ ng đ liên t c l y ra đi táiể ộ ể ụ ấsinh và b sung xúc tác.ổ

-Xúc tác crăcking hi n nay ch a zêolit cóệ ứ ho t tính cao đ c s d ng d ng h t viạ ượ ử ụ ở ạ ạ



04/27/10204

ho t tính cao đ c s d ng d ng h t viạ ượ ử ụ ở ạ ạc u v i đ ng kính c 0,05 đ n 0,1 mm.ầ ớ ườ ỡ ế

V i tính năng c a xúc tác nh v y cùng v iớ ủ ư ậ ớđ c tr ng n i ti p c a ph n ng yêu c uặ ư ố ế ủ ả ứ ầ

TGL đ ng đ u và ng n nên l p cu nồ ề ắ ớ ốtheo v i ng đ ng đ c s d ng choớ ố ứ ượ ử ụquá trình crăcking

Th h cũ c a TBP crăcking xúc tác đã sế ệ ủ Ư ử d ng l p tĩnh làm vi c theo chu kỳ, l p r i vàụ ớ ệ ớ ơl p sôi.ớ

Do xúc tác nhanh m t ho t tính nênấ ạl ng xúc tác tu n hoàn l n và xúcượ ầ ớ



04/27/10205

l ng xúc tác tu n hoàn l n và xúcượ ầ ớtác sau tái sinh có nhi t đ cao nên nóệ ộđ c làm ch t mang nhi t cho ph nượ ấ ệ ả

ng crăcking ( nh hình 4.4 )ứ ư ởQuá trình ph n ng trong ng đ ng làả ứ ố ứ

đo n nhi t và t l xúc tác/nguyênạ ệ ỷ ệli u quy t đ nh nhi t đ ph n ng vàệ ế ị ệ ộ ả ứ

đ chuy n hoá X.ộ ể

T các đ c tr ng đã nói trên h th ng TBP crăcking xúcừ ặ ư ở ệ ố Ưtác hi n đ i g m:ệ ạ ồ

Thi t b ph n ng crăckingế ị ả ứ d ng ng đ ng v i l p xúc tácạ ố ứ ớ ớ th là i th h đ đ hi tố ệ ế ộ ệ



04/27/10206

cu n theo, làm vi c theo ch đ đo n nhi tố ệ ế ộ ạ ệ Nguyên li u đã đ cệ ượ đun nóng s b ti p xúc v i xúc tácơ ộ ế ớ

nóng, hoá h i và ph n ng trong l p cu n theo.ơ ả ứ ớ ố Do ph n ng crăcking tăng th tích nên đ cho v n t c l pả ứ ể ể ậ ố ớ

cu n theo n đ nh,ố ổ ị đ ng kính c a ng ph n ng đ cườ ủ ố ả ứ ượ m r ng d n v phía cu i ( theo đ chuy n hoá X ),ở ộ ầ ề ố ộ ể sauđó xúc tác đ c tách nhanh kh i h n h p s n ph mượ ỏ ỗ ợ ả ẩ .

V n đấ ề ti p xúc gi a xúc tác nóng v i nguyên li u d uế ữ ớ ệ ầ cũng như phân ly xúc tác kh i h n h p khí ph n ngỏ ỗ ợ ả ứ có

nh h ng l n đ n vi c t o c c và khí nên đ c nhi u hãngả ưở ớ ế ệ ạ ố ượ ềquan tâm.

Còn quá trình tái sinh đ t c cố ố to nhi uả ềnhi t đ c th c hi n trong l p sôi.ệ ượ ự ệ ớ

Đ đ t c c tri t đ h n trong l p sôi v i sể ố ố ệ ể ơ ớ ớ ự



04/27/10207

Đ đ t c c tri t đ h n trong l p sôi v i sể ố ố ệ ể ơ ớ ớ ự khu y tr n m nh c a l p h t, nh t là v i xuấ ộ ạ ủ ớ ạ ấ ớh ng s d ng nguyên li u cho quá trìnhướ ử ụ ệcrăcking ngày càng n ng h n, hai t ng sôi n iặ ơ ầ ốti p đ c s d ng v i t ng đ u nhi t đế ượ ử ụ ớ ầ ầ ở ệ ộth p h n (630 - 650ấ ơ 0C) và t ng sau nhi t đầ ở ệ ộcao h n (đ n 720ơ ế 0C).

Vi c chia thành 2 t ng tái sinh xúc tác nhệ ầ ư v y ngoài vi c đ t c c tri t đ do TGL c a h tậ ệ ố ố ệ ể ủ ạtrong thi t b đ ng đ u còn giúp cho xúc tácế ị ồ ề

tránh ti p xúc v i h i n c nhi t đ cao vìế ớ ơ ướ ở ệ ộthành ph n c c t ng tái sinh sau h u nhầ ố ở ầ ầ ư không còn hidro.

Hình 6.4 trình bày m t d ng h th ngộ ạ ệ ốRCC c a UOP.ủ



04/27/10 208

•Nguyªn

liÖu vµ

pha ph©nt¸n

•Pha ph©n

t¸n

•React¬ èng

®øng

•S¶n phÈm

ph¶n øng

•Kh«ng khÝ

thø cÊp

•Kh«ng khÝ

thø cÊp

•Kh«ng khÝ

s¬ cÊp

•ThiÕt bÞ

hoµn nguyªn

xóc t¸c 2

giai ®o¹n

•KhÝ x¶ sau

hoµn nguyªn

H.6.2.3-H th ng FCC c a ABB Lummus Global Inc.ệ ố ủ(Hydrocarbon Processing, November 2000, trang 107).



04/27/10209

H.6.2.4-H th ng FCC c a Kellogg Brown & Root, Inc.ệ ố ủ( nt , trang 108 )



04/27/10210

H.6.2.5-H th ng FCC c a Shell Global Solutions International B.V.ệ ố ủ

( nt , trang 108 )



04/27/10211

H.6.2.6-H th ng FCC c a Stone & Webster Inc., a Shaw Groupệ ố ủCo/Institut Francais du Pétrole. ( nt , trang 110 )



04/27/10212

H.6.2.7-H th ng FCC c a UOP LLC.ệ ố ủ( nt , trang 110 )



04/27/10213

H.6.2.8-H th ng RCC(Resid Catalytic cracking) c a Stone & Webter Inc., aệ ố ủShaw Group Co. and Institut Francais du Pétrole.

( nt , trang 139 )



04/27/10214

H.6.2.8-H th ng MSCC c a UOP LLC . 1-TB tái sinh; 2-TBPệ ố ủ Ư3- ng d n xúc tác nóng đã tái sinh; 4-B ph n t o l p r i; 5-B ph nỐ ẫ ộ ậ ạ ớ ơ ộ ậnh h p ph s n ph m kh i b m t xúc tác. ( nt , trang 94 ).ả ấ ụ ả ẩ ỏ ề ặ



04/27/10215



-S đ ph n ng có th trình bày nh sau:ơ ồ ả ứ ể ư

C4H8 + H+ C4H9+ i-C4H10

i B t



04/27/10 217

n-C4H10i-C4H9 +C4H8

i-C8H17 +i-C4H10

i-C8H18C4H8

i-C12H26

i-C16

H34

Butenizo-Butan

Buten Tert-Butylcacbenium cation

izo-OctanButen

izo-Butanizo-Octyl cacbenium

cation

H+

H+

-T nguyên li u ban đ u buten và i-butanừ ệ ầt o thành xăng v i thành ph n ch y u là i-ạ ớ ầ ủ ế



04/27/10218

octan và h p ch t này trong đi u ki n ph nợ ấ ề ệ ảng v i xúc tác axit có th ti p t c ph n ngứ ớ ể ế ụ ả ứ v i buten thành hydrocacbon n ng Cớ ặ 12,

C16 ...là s n ph m ph vì có nhi t đ sôi caoả ẩ ụ ệ ộ

trên 2000C, n m ngoài thành ph n c a xăng.ằ ầ ủ Đ h n ch ph n ng ph này và quá trìnhể ạ ế ả ứ ụ

polime hoá olefin trong công nghi p dùngệ tỷ

s i-butan/buten l n (t 10 d n 20) và hố ớ ừ ế ệth ng TBP g n v i ĐLT , có th i gianố Ư ầ ớ ờ l u đ ng đ uư ồ ề .

-Quá trình alkyl hoá ti n hành pha l ng v iế ở ỏ ớxúc tác là axit m nh Hạ 2SO4, HF và g nầđây thêm axit r nắ .



04/27/10219

V i xúc tác Hớ 2SO4 và HF là h d th l ng-ệ ị ể ỏl ng c nỏ ầ t o nhũ t ng đ đ m b o bạ ươ ể ả ả ềm t ti p xúcặ ế pha, đ c bi t v i Hặ ệ ớ 2SO4 là axitcó đ nh t và kh i l ng riêng l n nênộ ớ ố ượ ớ

TBP c n đ c khu y tr n m nh. Do v yƯ ầ ượ ấ ộ ạ ậv i xúc tác này trong công nghi p s d ngớ ệ ử ụh th ng nhi u thi t b khu y n i ti p.ệ ố ề ế ị ấ ố ế

V i xúc tác HF có đ nh t và kh i l ngớ ộ ớ ố ượriêng th p, d t o nhũ t ng v iấ ễ ạ ươ ớhydrocacbon nên dùng thi t b ng đ ngế ị ố ứ c c u khu y tĩnh đ t trong ng đ ng.ơ ấ ấ ặ ố ứ

-Ph n ng alkyl hoá to nhi t, kho ng 90 Kj/ả ứ ả ệ ảmol, gi i nhi t ph n ng b ng các gi i phápả ệ ả ứ ằ ảsau:



04/27/10220

sau: +V i xúc tác Hớ 2SO4, nhi t đ ph n ngệ ộ ả ứ

t 0 đ n 10ừ ế 0C, b ng cách bay h i i-butanằ ơ( Tsôi = -110C ) tr c ti p t h n h p ph nự ế ừ ỗ ợ ả

ng nh công ngh c a Kellogg - Exxonứ ư ệ ủ( hình 6.5 ) hay trao đ i nhi t qua thành v iổ ệ ớalkylat nh công ngh c a Stratco ( hình 6.6ư ệ ủ).

+V i xúc tác HF, nhi t đ ph n ng caoớ ệ ộ ả ứ h n ( 30 đ n 50ơ ế 0C ) có th làm l nh quaể ạthành b ng n c ( hình 6.8 và 6.9 ).ằ ướ

♣H th ng TBP :ệ ố Ư-Công ngh Kellogg-Exxon v i xúc tácệ ớ



04/27/10221

g g ggệH2SO4 g m 5 thùng có khu y n i ti pồ ấ ố ếđ t trong thi t b d ng ng n mặ ế ị ạ ố ằngang d i áp su t t 0,3 đ n 0,7ướ ấ ừ ếMPa ph thu c vào thành ph n c aụ ộ ầ ủnguyên li u, h i i-butan t o thành doệ ơ ạgi i nhi t ph n ng t 5 thùng đ cả ệ ả ứ ừ ượ

t p trung và đi ra đ nh thi t b d ngậ ở ỉ ế ị ạng đ n h th ng nén và làm l nhố ế ệ ố ạhoá l ng.ỏ

H.6.3.1-H th ng TBP s n xu t xăng alkyl hoá c a Kellog-ệ ố Ư ả ấ ủ

Exxon



04/27/10222

H.6.3.2-H th ng TBP alkyl hoá n m ngang, làm l nhệ ố Ư ằ ạqua thành c a Stratco.ủ



04/27/10223

TBP n m ngang đ ng th i tâm thi t b l ch v phía d i đ tránhƯ ằ ồ ờ ế ị ệ ề ướ ể

l ng đ ng H2SO4, t o nhũ t t h n. Hình 6.7 trình bày thi t b nàyắ ọ ạ ố ơ ế ị



04/27/10224

H.6.3.4-TBP alkyl hoá v i xúc tác HF c a Phillips.Ư ớ ủ



04/27/10225

H.6.3.5- TBP alkyl hoá v i xúc tác HF c a UOP.Ư ớ ủ



04/27/10226

-V i xúc tác r n-công ngh m i đang nghiênớ ắ ệ ớc u phát tri n, có th đ a ra TBP c aứ ể ể ư Ư ủ



04/27/10227

công ngh Akylene c a UOP hình 6.10.ệ ủ ở * Xúc tác mau m t ho t tính do polimeấ ạbám vào b m t xúc tác nên s d ng l pề ặ ử ụ ớxúc tác chuy n đ ng đ liên t c thay th vàể ộ ể ụ ế

tái sinh xúc tác: dùng l p cu n theo đ TGLớ ố ểđ ng đ u theo yêu c u c a ph n ng.ồ ề ầ ủ ả ứ * Tái sinh xúc tác b ng cách dùng i-butanằ

bão hoà hidro đ kh n i đôi gi m kh năngể ử ố ả ả

h p ph c a các h p ch t n ng không noấ ụ ủ ợ ấ ặlên b m t xúc tác và r a s ch b m t.ề ặ ử ạ ề ặ

H.6.3.6-TBP alkyl hoá v i xúc tác r n theo công ngh AlkyleneƯ ớ ắ ệ

c a UOPủ .



04/27/10228

VI.4-H th ng TBP s n xu t MTBE(Metyl Tert-Butyl Ether)ệ ố Ư ả ấ

♣Quá trình ti n hành pha l ng, nhi t đ 50 - 1000C, áp su t1 5 MPa



04/27/10229

1,5 MPa♣T s MeOH/i-Bỷ ố = = 1,1 đ gi m ph n ng polime hoá olefin.ể ả ả ứ

♣Xúc tác là axit, trong công nghi p dùng axit r n là nh aệ ắ ự cationit có nhóm axit m nh -SO3H, d ng h t hình c u đ ngạ ạ ạ ầ ườkính c 0,8 - 1mm.ỡ

+H th ng TBP :ệ ố Ư

♣Ph thu c vào nguyên li u i-Bụ ộ ệ = : -Rafinat-1(phân đo n C4 c a crăcking h i sau khi táchạ ủ ơ

Butadien) ch a 45 - 50% i-Buten.ứ -Phân đo n C4 crăcking xúc tác ch a 15 - 20% i-Buten.ạ ứ -H n h p s n ph m dehidro hoá i-Butan ch a 40 - 50%ỗ ợ ả ẩ ứ

i-Buten.

Nh ng nguyên li u có hàm l ng i-B= th p nhữ ệ ượ ấ ư trên th ng dùngườ TBP đo n nhi tƯ ạ ệ , còn nguyênli u ch a i-B= cao h n nh s n ph m dehydratệ ứ ơ ư ả ẩ



04/27/10230

hoá TBA, đôi khi dùng TBP ng chùm làm l nhƯ ố ạb ng n cằ ướ -Đ ph n ng ti n hành đ n cùng, chuy n hoáể ả ứ ế ế ể

h t i-B= th ng dùngế ườ công ngh CD(CatalyticệDistillation) c a hãng CD Tech hayủ công nghệRWD(Reaction with Distillation) c a UOPủ .

Đây là công ngh ph n ng cóệ ả ứ nhi uề u đi m đư ể ểti n hành các quá trình thu n ngh ch to nhi tế ậ ị ả ệ ởpha l ng có nhi t đ ph n ng x p x nhi t đ sôiỏ ệ ộ ả ứ ấ ỉ ệ ộ

c a h n h p ( đ t đ chuy n hoá cao, t n d ngủ ỗ ợ ạ ộ ể ậ ụnhi t ph n ng đ tách và tinh ch s n ph m ph nệ ả ứ ể ế ả ẩ ảng, gi m s thi t b trong công ngh ).ứ ả ố ế ị ệ

-H th ng TBP đ c trình bày hình 6.4.ệ ố Ư ượ ở

E-6

H n h pỗ ợ



04/27/10231

E 6

H n h p Cỗ ợ 4 đi thuh i metanol dồ ư

H n h pỗ ợ i-B=+MeOH

1 2

1-TBP đo n nhi t cóƯ ạ ệTĐN trung gian

2- Tháp CD

MTBE

VI.5-H th ng TBP Refoming xúc tác:ệ ố Ư

Quá trình Re foming xúc tác ti n hànhế



04/27/10232

đ ng th iồ ờ các ph n ng đ ng phânả ứ ồhoá, đóng vòng, th m hoá H/C trênơ xúc tác l ng ch cưỡ ứ : hidro hoá

-dehydro hoá và xúc tác axit-base.Ngoài m c đích tăng tr s octan choụ ị ốxăng ch ng tr c ti p đ n nay côngư ự ế ếngh Re foming xúc tác còn đ s nệ ể ảxu t H/C th m cho T ng h p hoá d u.ấ ơ ổ ợ ầ

-Đăc tr ng c a ph n ng và xúc tác:ư ủ ả ứ ♣Thu nhi t, nhi t đ ph n ng 400ệ ệ ộ ả ứ



04/27/10233

- 5000C, th ng ti n hành l p đo nườ ế ở ớ ạnhi t xen k v i lò ng gia nhi t.ệ ẽ ớ ố ệ

♣B m t xúc tác cũng b c c t oề ặ ị ố ạthành che ph làm gi m ho t tính,ủ ả ạnh ng ch m h n nhi u so v i xúc tácư ậ ơ ề ớcrăcking

Công ngh cũ ti n hành v i l p xúc tác tĩnh d i áp su t hidro kho ng 2 đ n 3ệ ế ớ ớ ướ ấ ả ếMPa đ h n ch ph n ng t o c c, tu i th c a xúc tác có th đ n hàng nămể ạ ế ả ứ ạ ố ổ ọ ủ ể ế

( Hình 6.5.1 )



04/27/10234

Công ngh m i ti n hành v i xúc tác l p r i, liên t c tái sinh xúc tác, áp su tệ ớ ế ớ ớ ơ ụ ở ấth p kho ng 0,5 MPa, ít ph n ng ph h n và ho t tính l p xúc tác cao và nấ ả ả ứ ụ ơ ạ ớ ổ

đ nhị H.6.5.2-Hệ



04/27/10235

th ng TBPố Ưrefoming xúctác l p r iớ ơc a IFP.ủ

1, 2, 3, 4-TBP xúcƯtác l p r i ; 5-ớ ơh th ng táiệ ốsinh xúc tác

H.6.5.3-H th ng TBP refoming xúc tác l p r i c a UOP LLC.ệ ố Ư ớ ơ ủ



04/27/10236

Dòng khí ph nảng đi qua l pứ ớ

xúc tác theoh ng xuyên tâmướvà sau khi đi qua

CCR Stacked Platforming Reactors 3 Reactor System

Catalyst In



04/27/10237

m i l p xúc tácỗ ớđ c đun nóngượtr l i đ n nhi tở ạ ế ệđ ph n ng lòộ ả ứ ở

ng 5ố Các l p xúc tácớ

2, 3, 4 ch ng lênồnhau, nh v yờ ậxúc tác r i t trênơ ừ xu ng .ố

Đ ng đi c aườ ủkhí ph n ng vàả ứ xúc tác trongthi t b nhế ị ư ởhình 6.5.3

Reactor No. 1 Feed

Catalyst Transfer Pipes

Scallops or Outer Screen

Reactor No. 1

Catalyst Reduction Zone

Reactor No. 2 Feed

Reactor No. 1 Effluent

Reactor No. 2

Reactor No. 3

Reactor No. 3 Feed

Reactor No. 2 Effluent

Catalyst OutCatalyst Out

Reactor No. 3 EffluentUOP 3046-108

VI.6-H th ng TBP s n xu t phênol:ệ ố Ư ả ấ

-Ph ng pháp ch y u s n xu tươ ủ ế ả ấ



04/27/10238

phênol hi n nay là đi t nguyên li uệ ừ ệcumen ( trên 90%).

-Đ c tr ng c a ph n ng: Có hai giaiặ ư ủ ả ứ đo n ph n ng: oxi hoá cumen thànhạ ả ứ hidroperoxit (H/P) và chuy n hoá H/Pểthành phênol có m t xúc tác axit đ cặ ượ

ti n hành riêng bi t nên ta xem xétế ệt ng giai đo n.ừ ạ

♣S đ ph n ng chính và ph c a giai đo n oxi hoá:ơ ồ ả ứ ụ ủ ạ



04/27/10 239

C6H5CH(CH3)2 C6H5C(CH3)2OO*

C6H5C(CH3)2OOH C6H5C*(CH3)2O2

C6H5COCH3 + CH3O*

+R*

C6H5C(CH3)2OH + C6H5C(CH3)2O*

+RHC

6H

5C(CH

3)2OH + R*

CH3OH

HCOOH

Axetophenon

Dimetyl phenyl cacbinol

Nh v y,ư ậ ph n ng ph là chuy n hoáả ứ ụ ểti p cumen H/P hay g c cumen H/Pế ố thành



04/27/10240

dimetyl phenyl cacbinol, axetophenon và m tộs h p ch t khác.ố ợ ấ Đ h n ch ph n ng ph m t m t duy trìể ạ ế ả ứ ụ ộ ặ

đ chuy n hoá th p (X = 20 - 25 %)ộ ể ấ đểgi m n ng đ H/P và g c H/P trong h n h pả ồ ộ ố ỗ ợph n ng vàả ứ gi m d n nhi t đ ph n ngả ầ ệ ộ ả ứ theo m c đ tích t H/P trong s n ph mứ ộ ụ ả ẩ( nói cách khác, theo m c đ tăng c a X ),ứ ộ ủm t khác TBP c n cóặ Ư ầ TGL c a pha l ngủ ỏđ ng đ uồ ề .

Quá trình oxi hoá cumen là d th khí-l ngị ể ỏx y ra trong ph m vi đ ng h c 100 -ả ạ ộ ọ ở1300C ( TGL c a cumen kho ng t 2-3 h đủ ả ừ ể



04/27/10241

đ t X nh trên )ạ ư Đ c ti n hành trongượ ế TBP lo i s i b tƯ ạ ủ ọ là

lo i thi t b có mô hìnhạ ế ị dòng ch y g n v iả ầ ớ KLT ( b t khí đi lên kéo theo ch t l ng và t oọ ấ ỏ ạ

s khu y tr n m nh trong thi t b ).ự ấ ộ ạ ế ị Để phân b TGL đ ng đ uố ồ ề c a ch t ph nủ ấ ảng c n dùngứ ầ 3 - 5 tháp s i b t n i ti pủ ọ ố ế

nh hình 6.6.1.ư

S d ng nhi u thi t b n i ti p trong hử ụ ề ế ị ố ế ệth ng còn giúp cho vi c ch đ nhi t đố ệ ế ộ ệ ộtrong t ng thi t b gi m d n khi X tăng nhừ ế ị ả ầ ư ởtrên.

H.6.6.1-H th ng TBP oxi hoá cumen thành cumenệ ố Ư

H/P. Khí th iả



04/27/10 242

Cumen

Không khí

S n ph mả ẩ

Ph n ng phân hu cumen H/P thành phênol vàả ứ ỷaxeton d i tác d ng xúc tác axitướ ụ ở nhi t đ 50 -ệ ộ600C x y ra v i t c đ l n, to nhi u nhi tả ớ ố ộ ớ ả ề ệ



04/27/10243

( H = -253 Kj/mol ), các s n ph m ph ch y uả ẩ ụ ủ ếlà do chuy n hoá dimetyl phenyl cacbinol t quáể ừ trình oxi hoá mang sang.

Do v y, h p lý là ti n hành quá trìnhậ ợ ế ở TBP lo iƯ ạthùng có khu y, gi i nhi t b ng cách bay h iấ ả ệ ằ ơ axeton là h p ch t s n ph m có nhi t đ sôi x pợ ấ ả ẩ ệ ộ ấx nhi t đ ph n ng ( T sôi c a axeton b ngỉ ệ ộ ả ứ ủ ằ56,50C ).

Ngoài ra, m t yêu c u đáng l u ý n a c a giaiộ ầ ư ữ ủđo n này là đạ ộ chuy n hoá X caoể , nghĩa là H/Pđ c phân hu tri t đ , tránh r i vào h th ngượ ỷ ệ ể ơ ệ ốch ng c t phía sau, nên ti p theo TBP thùng cóư ấ ế Ưkhu y c n cóấ ầ thi t b hoàn thành theo mô hìnhế ịĐLT

H.6.6.2-H th ng TBP phân hu H/P cumen thành phênol và axêtonệ ố Ư ỷ



04/27/10 244

H i axêtonơ

Axêton l ngỏCumen H/P

H2SO4

H.6.6.3-H TBP phân hu H/P theo mô hình dòng tu n hoàn.ệ Ư ỷ ầ



04/27/10 245

H2SO4Cumen H/P

7/H th ng TBP t ng h p 1,2 dicloetan (1,2 DCE):ệ ố Ư ổ ợ

Ph n ng:



04/27/10246

CH2=CH2 + Cl2 →CH2Cl - CH2ClKhí Khí L ng( Ts = 85ỏ 0C )

∆H = - 220 Kj/mol

Th c t làự ế ph n ng khí-l ngả ứ ỏ : s c etylen vàụclo vào 1,2DCE l ng hoà tan FeClỏ 3 0,5% v iớvai trò xúc tác. Ph n ng x y ra trong phaả ứ ảl ng v i v n t c cao ngay nhi t đỏ ớ ậ ố ở ệ ộ

th ng.ườ

Nh v y, quá trình có đ c tr ngư ậ ặ ư dị

ể



04/27/10247

th khí-l ng, to nhi u nhi t, ti nể ỏ ả ề ệ ế hành nhi t đ th p c nhi t đở ệ ộ ấ ỡ ệ ộsôi c a pha l ng.ủ ỏ

nhi t đ h i cao ( 80 - 100Ở ệ ộ ơ 0C ) ph nảng ph clo hoá ti p thành tricloetanứ ụ ếcó đ c tăng c ng, vì v y côngượ ườ ậ

ngh cũ ti n hành clo hoá nhi t đệ ế ở ệ ộth p và gi i nhi t ph n ng b ngấ ả ệ ả ứ ằn c.ướ

Đ n nay ph n ng ph theo c ch chu iế ả ứ ụ ơ ế ỗg c đã b h n ch b ng cách dùng xúc tácố ị ạ ế ằ

i



04/27/10248

FeCl3 và clo có ch a oxi, nên có thứ ể ti nế hành nhi t đ cao h n và s d ngở ệ ộ ơ ử ụnhi t ph n ng ( khá l n) đ tách s nệ ả ứ ớ ể ảph m d ng h iẩ ở ạ ơ không b l n v i xúc tác.ị ẫ ớ

♣ Công ngh ti n b nh t dùngệ ế ộ ấ TBPƯd ng CDạ , k t h p v i tháp ch ng, t n d ngế ợ ớ ư ậ ụnhi t ph n ng đ tinh ch DCE không chệ ả ứ ể ế ỉt thi t b clo hoá mà t các b ph n khácừ ế ị ừ ộ ậc a h th ng liên h p, ví d t công đo nủ ệ ố ợ ụ ừ ạoxiclo hoá hay công đo n nhi t phân DCE vàạ ệtách VC.

H.6.7.Hê TBP t ng h p 1, 2 DCE nhi t đ cao, t n d ng nhi t ph n ngƯ ổ ợ ở ệ ộ ậ ụ ệ ả ứ tinh ch s n ph m.ế ả ẩ



04/27/10249

8/TBP s n xu t Fomaldehit:Ư ả ấ



04/27/10250

-Fomaldehit đ c s n xu t tượ ả ấ ừ mêtanol b ng quá trình oxi-dehidroằhoá trên xúc tác b c và oxi hoá trênạxúc tác oxit Fe-Mo.

-Đây là các quá trình pha h i nênơc n tránh t o h n h p n metanol -ầ ạ ỗ ợ ổkhông khí có thành ph n t 6 đ nầ ừ ế40% th tích metanol.ể

a/Công ngh xúc tác b c:ệ ạ Nhi t đ ph n ng: 650 - 720ệ ộ ả ứ 0C. Làm vi c trên gi i h n n , do đó thi u oxi cho ph nệ ớ ạ ổ ế ả

á ê ó ê í



04/27/10251

ng oxi hoá (1) nên có thêm ph n ng chínhứ ả ứ dêhidro hoá mêtanol

CH3OH + 1/2O2 →CH2O + H2O ( 1 ) ∆H = - 156Kj/mol

CH3OH ↔ CH2O + H2 ( 2 ) ∆H = + 85Kj/mol

T ng nhi t ph n ng c a quá trình làổ ệ ả ứ ủ to nhi t,ả ệquá trình n m ph m vi khu ch tán ngoài,ằ ở ạ ế đo n nhi t và t nhi tạ ệ ự ệ , đi u ch nh nhi t đ ph nề ỉ ệ ộ ả

ng b ng cách pha thêm h i n c vào h n h pứ ằ ơ ướ ỗ ợph n ng.ả ứ

♣TBP nh hình 4.10Ư ư ở

Màng phòng nổH n h p mêtanolỗ ợ -

không khí



04/27/10 252

CAg

CAs

Ts

Tg

Dòng khí L pớ biên

CAs << CAg

Ts >> Tg

B m t xúc tácề ặ

Đun nóng đi nệM i ph n ngồ ả ứ

Xúc tác Ag

Làm l nhạng chùmố

không khí

a b

H.4.10- Đ c tr ng t nhi t c a quá trình ph n ng xúc tác ph m vi khu chặ ư ự ệ ủ ả ứ ạ ế tán ngoài. a-Mô hình khu ch tán ngoàiế . b-TBP oxyđêhidro hoá mêtanolƯ .

b/Công ngh xúc tác oxit Fe-Mo:ệNhi t đ ph n ng: 290 - 310ệ ộ ả ứ 0C. à



04/27/10253

Làm vi c d i gi i h n n ( h n h pệ ướ ớ ạ ổ ỗ ợkho ng 6% th tích mêtanol ), d oxiả ể ư nên ch có ph n ng oxi hoá ( 1 ) toỉ ả ứ ả

nhi u nhi t là ph n ng chính.ề ệ ả ứ Xúc tác l p tĩnh, TBP d ng ngớ Ư ạ ố

chùm ( hình 4.22 ), đ ng kính ngườ ố

t ng đ i nh , c 20 - 25 mm.ươ ố ỏ ỡ

K t qu t i u hoá TBP c a vi n xúc tác Nôvôxibi c cho th y r ngế ả ố ư Ư ủ ệ ế ấ ằhi u su t ph n ng và kinh t h n n u k t h p thi t b ng chùm v iệ ấ ả ứ ế ơ ế ế ợ ế ị ố ớ

l p xúc tác đo n nhi t nh hình 6.8.ớ ạ ệ ư ở



04/27/10 254

T0

260-270

0C

3000C

T,0C

L p xúc tácớ đo n nhi tạ ệ

1

2

K t qu nghiên c u cho th y, trên xúc tácế ả ứ ấnày ngoài ph n ng chính ( 1 ) v i năngả ứ ớl ng ho t hoáượ ạ E1= 40,67 Kj/mol còn có

h h i h á f ld hi hà h CO



04/27/10255

ph n ng ph oxi hoá fomaldehit thành COả ứ ụvà H2O v i năng l ng ho t hoá th p h n:ớ ượ ạ ấ ơ

CH2O + 1/2O2 →CO + H2O (3)

∆H=-215 Kj/mol E3 = 28,22 Kj/mol Do v y, khiậ nhi t đ xu ng th p t c đệ ộ ố ấ ố ộ

t ng đ i c a ph n ng ph s tăng lênươ ố ủ ả ứ ụ ẽ ,hi n t ng này b h n ch b ng l p xúc tácệ ượ ị ạ ế ằ ớ

đo n nhi t cu i TBP .ạ ệ ở ố Ư

Qua m t s lo i TBP c a các công ngh hoá d u th yộ ố ạ Ư ủ ệ ầ ấr ng, TBP đ c s d ng trong công nghi p c a m tằ Ư ượ ử ụ ệ ủ ộs hãng có th khác nhau do nh ng gi i pháp k thu tố ể ữ ả ỹ ậmà h nghiên c u và áp d ngọ ứ ụ

Nh ê lý là t hát tề ấ ừ h đ điữ ặ ể ề



Nh ng v nguyên lý là xu t phát tư ề ấ ừ nh ng đ c đi m vữ ặ ể ềđ ng h c và nhi t đ ng c a ph n ng, t nh ngộ ọ ệ ộ ủ ả ứ ừ ữ đ c tr ng v ho t tính, nhi t đ làm vi c và đặ ư ề ạ ệ ộ ệ ộnh y c a các tính năng c a xúc tác vào nhi t đ ,ạ ủ ủ ệ ộth i gian s ng c a xúc tác.ờ ố ủ

Nh ng c i ti n, hoàn thi n v TBP là k t qu c aữ ả ế ệ ề Ư ế ả ủnh ng thành t u trong nhi u lĩnh v c khoa h c và côngữ ự ề ự ọngh , trong đó có xúc tác, đ ng h c, hoá h c và lýệ ộ ọ ọ

ế ề Ư ố

Documents

Thiet bi phan ung trong cong nghe hoa dau