Bài giảng Thiết bị phản ứng trong công nghiệp hoá dầu

Download miễn phí Bài giảng Thiết bị phản ứng trong công nghiệp hoá dầu

Chế độ nhiệt tối ưu
Đây là nhân tố luôn được chú ý đến trong sản xuất công nghiệp, đặc biệt khi công suất lớn, để đảm bảo năng suất cũng như độ chuyển hoá X của quá trình phản ứng.
Chế độ nhiệt tối ưu phụ thuộc vào đặc trưng nhiệt động, động học của phản ứng cũng như tính năng của xúc tác
Cho nên chế độ nhiệt tối ưu đa dạng, tuỳ từng trường hợp cụ thể.
 


http://cloud.liketly.com/flash/edoc/jh2i1fkjb33wa7b577g9lou48iyvfkz6-swf-2014-06-04-bai_giang_thiet_bi_phan_ung_trong_cong_nghiep_hoa.3H2q8JevnT.swf /tai-lieu/de-tai-ung-dung-tren-liketly-69600/
Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí

Tóm tắt nội dung tài liệu:

o trộn lẫn theo hướng trục ống bởi các nguyên nhân sau: 1/ Khuấy trộn đối lưu do các dòng chuyển động xoáy gây nên. 2/ Do gradien vận tốc dòng theo tiết diện ngang của ống. 3/ Khuấy trộn do khuếch tán phân tử, thường ảnh hưởng này không lớn. *Để nghiên cứu hiện tượng trộn lẫn của dòng chảy trong ống gây ảnh hưởng đến TGL trong thiết bị và độ chuyển hoá, chia véctơ trộn lẫn thành hai thành phần: Hướng trục ống với hệ số trộn dọc Dl Hướng đường kính ống với hệ số trộn ngang Dr Dl và Dr được xác định bằng chuẩn số Peclet (kí hiệu Pe ) như sau: Pel = v . L / Dl và Per = v . D / Dr ( 2.20 ) Trong đó: v - Vận tốc dài của dòng chảy. L - Chiều dài của ống phản ứng. D - Đường kính ống hay đường kính của hạt trong ống. a/Ống rỗng, chảy dòng: -Gradien vận tốc dòng theo tiết diện ngang là nguyên nhân chủ yếu gây nên sự sai khác TGL trong ống rỗng chảy dòng, khuếch tán đối lưu và khuếch tán phân tử bé, có thể bỏ qua. -Tính F(t): Vận tốc dòng phân bố trên tiết diện ống theo mặt parabol, phụ thuộc vào khoảng cách r đến tâm ống là vr (hình 2.6) -Tính F(t) của ống rỗng, chảy dòng… vr = ( 2FV/.r02 )[ 1 - ( r / r0 )2 ] (2.21) Trong đó r0 là bán kính của ống. Do đó , TGL của phần của dòng cách trục ống một khoảng r là 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 của dòng tại trục ống là t tâm(r=0) = tTB / 2 Thay r = r0 có TGL của dòng tại thành ống là t thành(r=r0) =  -Tính F(t) của ống rỗng , chảy dòng… Có thể xem phần của dòng chảy nằm cách tâm là r+dr (hình vành khăn 2r.dr ) có vận tốc như nhau là vr, từ định nghĩa của hàm F(t) ta có: dF(r) = vr . 2r.dr / FV ( 2.23) Thay vr từ phương trình (2.21) và rút gọn,được : dF(r) = 4 [ 1 - (r/r0)2 ] r.dr / r0 Để chuyển dF(r) thành dF(t) phải dùng phương trình (2.22) . Từ (2.22) ta có [ 1 - (r/r0)2 ] =tTB / 2t , lấy vi phân pt (2.22) ta rút ra: rdr = r02 . tTB.dt / 4 t2 Thay vào pt (2.23) ,được: dF(t) = tTB2.dt / 2 . t3 ( 2.24) Từ đó xác định F(t) cho trường hợp ống rỗng chảy dòng như sau: F(t) = tTB2/2.∫ dt/t3 t = tTB/2, ∞. F(t)= 1 - (tTB/t)2/4 ( 2.25 ) TBPƯ thực…b/ Ống rỗng,chảy rối : *Ở chế độ này khuếch tán đối lưu do dòng chảy xoáy là chính . *Vận tốc dòng phân bố theo tiết diện ống có dạng hình thang ( hình 2.8 ), nghĩa là trừ lớp biên sát thành ống, vận tốc dòng coi như đồng đều . * Khi giá trị Re càng lớn ( lớn hơn 10 4 ) chiều dày lớp biên càng mỏng và thể tích lớp biên so với FV rất nhỏ,có thể bỏ qua,ta có chế độ dòng chảy tựa mô hình ĐLT . c/Ống phản ứng có lớp hạt tĩnh ( hạt xúc tác rắn, thường gặp trong thực tế ): *Lớp hạt tăng cường hiện tượng khuếch tán trong thiết bị theo cả hai hướng trục ống và đường kính ống Đặc biệt theo hướng đường kính theo mô hình như hình 2.9. Theo mô hình này khi dòng chảy qua một lớp hạt bị lệch ngang  dhạt/2 và qua n lớp hạt sẽ lệch ngang  ndhạt/2. Và như vậy, lệch ngang làm cho vận tốc dòng và TGL đồng đều hơn. *Như vậy, khi Dống/dhạt  10 và L lớp hạt /dhạt  10 chế độ dòng chảy được coi như ĐLT. II.4-ẢNH HƯỞNG CỦA KHUẾCH TÁN DỌC ĐẾN ĐỘ CHUYỂN HOÁ X CỦA PHẢN ỨNG *Trộn dọc trục ống phản ứng làm cho TGL không đồng đều và do đó ảnh hưởng đến độ chuyển hoá X . *Dòng thực trong thiết bị có thể chia thành hai phần: -Dòng ĐLT với vận tốc dài là v . -Dòng khuếch tán dọc với hệ số khuếch tán theo hướng trục là Dl và chuẩn số Peclet với kí hiệu Pel:… Pel = v . L / Dl L-là chiều dài của ống phản ứng . *Giả sử:-Ống phản ứng có tiết diện là S (hình 2.10). -Tiến hành phản ứng chuyển hoá chất A  s.phẩm *Thực hiện phép tính cân bằng vật chất cho VR = S . l: A vào = A ra + A phản ứng + A tích tụ. (2.26) H.2.10-Mô hình ống phản ứng có khuếch tán dọc . A tích tụ = VR . dC/dt, ở trạng thái dừng A tích tụ bằng 0. Ta có: (A ra - A vào)dòng ĐLT+ (A ra - A vào)khuếch tán + A phản ứng = 0. Thay các giá trị của A vào,ta có: v.S(CA(l+l)-CAl)+(-Dl.S)[(CA/l)l+l -(CA/l)l]+S.l(-CA/t)=0 Chia cho S.l , được: 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 ,được: v (CA/l) - Dl (2CA/l2 ) + k .CAn = 0 ( 2.27 ) Đây là mô hình toán một thứ nguyên miêu tả quá trình trong ống phản ứng chỉ ảnh hưởng bởi khuếch tán theo hướng dọc trục. v (CA/l) - Dl (2CA/l2 ) + k .CAn = 0 ( 2.27 ) *Chuyển ( 2.27) thành dạng không có thứ nguyên: - Đặt đại lượng chiều dài là z = l/L, ta có: 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).2CA/z2 Từ đó pt (2.27) thành: (v/L).CA/z - (Dl/L2 ).2CA/z2 + kCAn = 0. ( 2 . 28 ) Chia hai vế pt (2.28) cho -L/v = -tTB : (Dl/L.v).2CA/z2 - CA/z - k.tTB.CAn = 0.(2.29) (Dl/L.v) . 2CA/z2 - CA/z - k . tTB . CAn = 0. ( 2 . 29 )* Giải pt (2.29) với điều kiện bờ :- tại đầu vào z = 0 , CA = CA0  - tại đầu ra z = 1 , CA = CAL Được CAL và từ đó tính độ chuyển hoá XA, . . XA phụ thuộc vào 3 thông số k , tTB và Pel = L.v/Dl . Với phản ứng bậc 1 (n = 1) đã giải được : CAL/CA0 = 1 - XA = 4a.exp(Pel/2)/[(1+a)2exp(a.Pel/2) - (1-a)2exp(a.Pel/2)] ( 2 . 30 ) Với a = H.2.11-Biểu diễn VRthực/VRĐLT phụ thuộc vào Pel, k.tTB và X củaphản ứng bậc 1. H.2.12-Biểu diễn VRthực/VRĐLT vào Pel, k.tTB.C0 và X của phản ứng bậc 2 Thực nghiệm cho thấy rằng chuẩn số khuếch tán dọc Pel chủ yếu phụ thuộc vào chuẩn số Re = v.dống./. Hình sau là kết quả thực nghiệm của một số tác giảvề sự phụ thuộc của Dl/v.dống = (Dl/v.L).L/dống vào Re Từ đó có thể rút ra tương quan sau: Dl/v.dống = 3.107/(Re)2,1+1,35/(Re)0,125. H.2.13-Số liệu thực nghiệm sự phụ thuộc Dl/v.dống vào Re của một số tác giả. II.4 THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH GIÁ TRỊ HÀM PHÂN BỐ TGL Ở THIẾT BỊ THỰC.1/ Thực nghiệm xác định hàm phân bố TGL E(t) và F(t): *Nguyên tắc: -Tại t = 0 bắt đầu cho chất chỉ thị vào. -Xác định nồng độ chất chỉ thị ở đầu ra theo thời gian t. -Xử lý tín hiệu nồng độ ra,xác lập F(t). Thường cho chỉ thị vào theo 3 dạng tín hiệu: dạng bậc cấp, dạng xung và dạng hình sin. a/Tín hiệu vào dạng bậc cấp, xác định hàm F(t): -Tín hiệu cho chỉ thị vào dạng bậc cấp: = 0 khi t  0 . C chỉ thị(z=0) { ( 2 . 31 ) = C0 khi t > 0 . -Miêu tả: Tại t = 0 bắt đầu cho chỉ thị đi vào thiết bị và duy trì trong suốt thời gian sau đó ( hình 2.11 ). Như vậy khi t > 0, lượng chỉ thị vào thiết bị không đổi, bằng FV.C0. Xác lập hàm F(t): Giả sử nồng độ chỉ thị ra ở thời điểm t là Ct, phần của chỉ thị ra tại thời điểm này là FV.Ct. Từ định nghĩa của hàm F(t) ta có: F(t) = FV.Ct / FV.C0 = Ct / C0. ( 2 . 32 ) b/ Tín hiệu vào dạng xung vuông, xác định hàm E(t): -Tín hiệu cho chỉ thị vào dạng xung: = 0 khi t  0 . Cchỉ thị (z=0)=C0 khi 0t0 . Miêu tả: Tại t = 0 bắt đầu cho chỉ thị đi vào thiết bị trong thời gian ngắn t0 ( yêu cầu t0 T5, lúc đó QR > QS, hệ thống được đun nóng bằng nhiệt phản ứng và đến T7 Ngược lại khi T dQR / dT ( 4 . 6 ) IV.5-Đặc trưng nhiệt của thiết bị loại ống: -Do không có khuấy trộn nên nhiệt độ của thiết bị loại này thay đổi từ điểm này đến điểm khác trong thiết bị. -Ống thường có tiết diện ...