BÁO CÁO
ĐỊNH LUẬT TRẠNG THÁI TƯƠNG ỨNG VÀ LÝ THUYẾT NHÓM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM
KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN DẦU KHÍ
HV : PHÙNG THỊ CẨM VÂN
HOÀNG MẠNH HÙNG
GVHD : TS. HUỲNH QUYỀN
LỚP : KTHD K2010
HCM , 02/11/2010
XÚC TÁC CHO QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT BIODIESEL
NỘI DUNG
2
GIỚI THIỆU
1
ĐỊNH LUẬT TRẠNG THÁI TƯƠNG ỨNG
2
HIỆU CHỈNH CẤU TRÚC
3
4
GIỚI THIỆU

CÁC LOẠI LỰC TƯƠNG TÁC

Lực có hướng

Lực cảm ứng

Lực phân tán

Liên kết hydro


Lực hút giữa các phân tử

Lực đẩy giữa các phân tử
ĐỊNH LUẬT TRẠNG THÁI TƯƠNG Ứ NG VÀ LÝ THUYẾT NHÓM
3
GIỚI THIỆU

LỰC CÓ HƯỚNG:

Là lực tồn tại giữa các phân tử có moment lưỡng cực cố định. Moment lưỡng cực này thể hiện sự bất đối xứng
điện tích do sự hiện diện của các nguyên tử âm điện;
µ
i
Moment lưỡng cực
r Khoảng cách giữa 2 lưỡng cực
k Hằng số Botzmann
ĐỊNH LUẬT TRẠNG THÁI TƯƠNG Ứ NG VÀ LÝ THUYẾT NHÓM
4
2 2
1 2
6
2 1
3 r kT
µ µ
ε
= −
GIỚI THIỆU

LỰC CẢM ỨNG


Một lưỡng cực cố định có thể cảm ứng đến một phân tử không cực lân cận thành phân cực.
µ
i
Moment lưỡng cực
r Khoảng cách giữa 2 lưỡng cực
α Khả năng phân cực
ĐỊNH LUẬT TRẠNG THÁI TƯƠNG Ứ NG VÀ LÝ THUYẾT NHÓM
5
2 2
1 2 2 1
6
( )
r
α µ α µ
ε
+
= −
GIỚI THIỆU

LỰC PHÂN TÁN

Là lực gây ra do lực liên kết giữa các phân tử không phân cực như hydrocarbon
h Hằng số Planck
ν Tần số dao động
ĐỊNH LUẬT TRẠNG THÁI TƯƠNG Ứ NG VÀ LÝ THUYẾT NHÓM
6
1 2
1 2
6

1 2
3
2
h
r
ν ν
ε α α
ν ν
= −
+
GIỚI THIỆU

LIÊN KẾT HYDRO

Là lực hình thành giữa các phân tử có tính chất tương tự nhau (autoassociation) hoặc giữa các phân tử có tính
chất khác nhau (complexation) như đun dịch nước/rượu hay ether/rượu;

“Tương tác phân tử là kết quả của các tương tác giữa các nhóm thành phần của hai phân tử lân cận”
ĐỊNH LUẬT TRẠNG THÁI TƯƠNG Ứ NG VÀ LÝ THUYẾT NHÓM
7
GIỚI THIỆU

VÍ DỤ
E
c
Cohesion energy
E
o
Orientation energy
E

d
Dispersion energy
ĐỊNH LUẬT TRẠNG THÁI TƯƠNG Ứ NG VÀ LÝ THUYẾT NHÓM
8
XÚC TÁC CHO QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT BIODIESEL
NỘI DUNG
9
GIỚI THIỆU
1
ĐỊNH LUẬT TRẠNG THÁI TƯƠNG ỨNG
2
HIỆU CHỈNH CẤU TRÚC
3
ĐỊNH LUẬT TRẠNG THÁI TƯƠNG ỨNG

Định luật này coi Sự biến thiên của hệ số nén (Z) chỉ phụ thuộc vào các giá trị T
r
, P
r
và dùng Z để tính toán các tính
chất dư không thứ nguyên như h
res
/RT, s
res
/R, C
P(res)
/RT,…;

Sự sai khác với định luật khí lý tưởng (Các giá trị dư X
res

)chỉ phụ thuộc vào các thông số tới hạn thông qua các giá trị rút
gọn (T
r
, P
r
, v
r
) mà không phụ thuộc vào bản chất của cấu tử nghiên cứu.

Với
ĐỊNH LUẬT TRẠNG THÁI TƯƠNG Ứ NG VÀ LÝ THUYẾT NHÓM
10
r
c
r
c
T
T
T
P
P
P
=
=
ĐỊNH LUẬT TRẠNG THÁI TƯƠNG ỨNG

ĐỒ THỊ PHỤ THUỘC CỦA Z
c
VÀO T
r

VÀ P
r
ĐỊNH LUẬT TRẠNG THÁI TƯƠNG Ứ NG VÀ LÝ THUYẾT NHÓM
11
ĐỊNH LUẬT TRẠNG THÁI TƯƠNG ỨNG

ÁP DỤNG TÍNH TOÁN
Tính toán h
res
/RT và ln ϕ như sau:
ĐỊNH LUẬT TRẠNG THÁI TƯƠNG Ứ NG VÀ LÝ THUYẾT NHÓM
12
( )
es
0
2
0 0
0 0
( , )
1
ln 1
r
r
r
P
r
P
P P
P
P

RES
r
r
P
r r
P
P
P
r
r
v
h T P v T dP
T
RT
v Z
P
v RT Z
v T
T P T
h
T
T Z Z
dP dP
RT P T P T
dP
v
dP Z
RT P P
∂
∂

∂
∂
∂ ∂
∂ ∂
ϕ
 
 
= −
 ÷
 
 
 
=
∂
   
− = −
 ÷  ÷
∂
   
 
 
 
 
 
⇒ = − = −
 ÷
 ÷
 
 
 

 
 
 
 
= − = −
 ÷
 
∫
∫ ∫
∫ ∫
ĐỊNH LUẬT TRẠNG THÁI TƯƠNG ỨNG

Định luật này thường gây sai số lớn đặc biệt là những vùng gần điểm tới hạn, ở pha lỏng cũng như tính toán áp suất hơi
 xuất hiện thêm những sự điều chỉnh khác nhau theo Hệ số nén tới hạn Z
c
và Hệ số quay ω

Đồ thị thể hiện mối quan hệ giữa Zc và ω
ĐỊNH LUẬT TRẠNG THÁI TƯƠNG Ứ NG VÀ LÝ THUYẾT NHÓM
13
10
log 1 ( 0,7)
0, 2 91 0,08
r r r
c
P P T
Z
σ σ
ω
ω

= − − ⇔ =
= −
CÁC HIỆU CHỈNH SỬ DỤNG Z
c

PHƯƠNG TRÌNH RACKETT
Nếu Z
Ra
=Z
c
Sai số của phương pháp là 2,4%
Hoặc sử dụng Z
Ra
từ ngân hàng dữ liệu
ĐỊNH LUẬT TRẠNG THÁI TƯƠNG Ứ NG VÀ LÝ THUYẾT NHÓM
14
( )
( )
( )
2 / 7
2 / 7
,
2/ 7
1 1
,
1 1
,
ln 1 ln
r
r

L
r c
c
T
L
c
c
c
T
L
c
Ra
c
v
T Z
v
RT
v Z
P
RT
v Z
P
σ
σ
σ
 
+ −
 
 
 

+ −
 
 
 
= −
 ÷
 
=
=
CÁC HIỆU CHỈNH SỬ DỤNG Z
c

PHƯƠNG TRÌNH RACKETT
ĐỊNH LUẬT TRẠNG THÁI TƯƠNG Ứ NG VÀ LÝ THUYẾT NHÓM
15
CÁC HIỆU CHỈNH SỬ DỤNG HỆ SỐ QUAY ω

XÁC ĐỊNH HỆ SỐ QUAY ω
T
c
, P
c
và áp suất hơi bảo hòa (P
σ
) ở T
r
=0,7
ĐỊNH LUẬT TRẠNG THÁI TƯƠNG Ứ NG VÀ LÝ THUYẾT NHÓM
16
( )







−×+×−=
−
−
×≈
11
3
7
lg
1
1
lg
7
3
T
T
P
P
T
T
P
P
c
c
b

c
b
c
ω
ω
σ
CÁC HIỆU CHỈNH SỬ DỤNG HỆ SỐ QUAY ω

DỰ ĐOÁN HỆ SỐ B
ĐỊNH LUẬT TRẠNG THÁI TƯƠNG Ứ NG VÀ LÝ THUYẾT NHÓM
17
( ) ( )
( )
( )
(0) (1)
(0)
2 3 8
(1)
2 3 8
lim
0.330 0.1385 0.0121 0.000607
0.1445
0.331 0.423 0.008
0.0637
c
r r
c
r
r r r r
r

r r r
RT
B
P
BP
F T F T
RT
F T
T T T T
F T
T T T
ν
ν
ω
→∞
 
= −
 ÷
 
= +
= − − − −
= + − −
CÁC HIỆU CHỈNH SỬ DỤNG HỆ SỐ QUAY ω

DỰ ĐOÁN HỆ SỐ B
ĐỊNH LUẬT TRẠNG THÁI TƯƠNG Ứ NG VÀ LÝ THUYẾT NHÓM
18
PHƯƠNG PHÁP LEE VÀ KESLER

BẢN CHẤT CỦA PHƯƠNG PHÁP


X
RES
(T
r
,P
r
) biến thiên tuyến tính theo ω

Nội suy tuyến tính các giá trị X
RES
(T
r
,P
r
) dựa vào các giá trị tương ứng của hai cấu tử đối chứng:
Cấu tử so sánh nhẹ (ω = 0): CH
4
, Ar hoặc Kr
Cấu tử so sánh nặng (ω=0,3978): n-octane

Tính chất thể tích của hai cấu tử này được mô tả bởi phương trình trạng thái Benedict, Webb và Rubin đã được
phát triển:
ĐỊNH LUẬT TRẠNG THÁI TƯƠNG Ứ NG VÀ LÝ THUYẾT NHÓM
19
PHNG PHP LEE V KESLER

PHNG TRèNH BENEDICT, WEBB AND RUBIN
NH LUT TRNG THI TNG NG V Lí THUYT NHểM
20

Z
B
v
C
v
D
v
c
T v v v
v
P v
RT
Z
P v
T
B b
b
T
b
T
b
T
B c
c
T
c
T
D d
d
T

r
r r r r r r
r
c
c
r r
r
r
r r
r
r
r
= + + + + +













= =
=
= +
= +

1
2 5
4
3 2 2 2
1
2 3
2
4
3
1
2 3
3
1
2


exp
Caùc thọng sọỳ B,C, D phuỷ thuọỹc vaỡo nhióỷt õọỹ:
PHƯƠNG PHÁP LEE VÀ KESLER

PHƯƠNG TRÌNH BENEDICT, WEBB AND RUBIN
ĐỊNH LUẬT TRẠNG THÁI TƯƠNG Ứ NG VÀ LÝ THUYẾT NHÓM
21
PHƯƠNG PHÁP LEE VÀ KESLER

PHẠM VI ÁP DỤNG PHƯƠNG PHÁP

Xác định các tính chất “dư” không thứ nguyên ở các nhiệt độ và áp suất đã cho: Z, h
res
/RT, s

res
/R, (C
P
-C
p
#
)/R,
ϕ

0.3 ≤ T
r
≤ 4 và 0 ≤ P
r
≤ 10

CÁC BƯỚC TÍNH TOÁN

Xác định các thông số thu gọn (T
r
, P
r
, v
r
) của cấu tử mà ta muốn sử dụng phương pháp.

Xác định các tính chất “dư” nhờ phương trình trạng thái (ở đây lấy ví dụ là hệ số Z)

Thực hiện nội suy tuyến tính theo ω
ĐỊNH LUẬT TRẠNG THÁI TƯƠNG Ứ NG VÀ LÝ THUYẾT NHÓM
22

( )
( )
( ) ( )
( )
( )
0 0 0r
r
Z Z Z Z Z Z
ω
ω
ω
= + − = + ∆
PHƯƠNG PHÁP LEE VÀ KESLER

ĐỒ THỊ XÁC ĐỊNH Z
(0)
và ∆Z
ĐỊNH LUẬT TRẠNG THÁI TƯƠNG Ứ NG VÀ LÝ THUYẾT NHÓM
23
( )
( )
( ) ( )
( )
( )
0 0 0r
r
Z Z Z Z Z Z
ω
ω
ω

= + − = + ∆
PHƯƠNG PHÁP LEE VÀ KESLER

TÍNH TOÁN P
σ
Phương pháp này cũng cho phép tính toán P
σ
theo biểu thức sau:
 “Phương pháp Lee và Kesler có thể dùng để xác định các thông số giả tới hạn (Pseudo-critique) của hỗn hợp”
ĐỊNH LUẬT TRẠNG THÁI TƯƠNG Ứ NG VÀ LÝ THUYẾT NHÓM
24
ln .
.
. ln .
.
.
. ln .
P
T
T T
T
T T
r
r
r r
r
r r
σ
ω
= − − +

+ − − +






5 92714
6 09648
128862 0168347
15 2518
15 6875
13 4721 0 43577
6
6

PHƯƠNG PHÁP LEE VÀ KESMLER MỞ RỘNG

QUY TẮC KAY
z
i
Nồng độ phần mol của cấu tử i

TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ GIẢ TỚI HẠN CHO HỖN HỢP
ĐỊNH LUẬT TRẠNG THÁI TƯƠNG Ứ NG VÀ LÝ THUYẾT NHÓM
25
∑∑
==
icimcicimc
PzPTzT

,,,,
∑
∑∑
=
=








+
=
i
iim
mc
mc
mcmc
i j
jcic
jcic
ji
mc
mc
x
v
RT
ZP

TT
vv
xx
v
T
ωω
,
,
,,
,,
3
3/1
,
3/1
,
,
,
2
1
3
3/1
,
3/1
,
,
,,
,
,
,,
2

085.02905,0085.02905,0
∑∑








+
=
−=−=
=
i j
jcic
jimc
mmciic
ic
ic
icic
vv
xxv
ZZ
P
RT
Zv
ωω