4
CHặNG I
NHặẻNG ậNH LUT C BAN CUA CNG NGH HOAẽ HOĩC

I. Mọỹt sọỳ khaùi nióỷm vaỡ õởnh nghộa:
1. Nng suỏỳt: Nng suỏỳt thióỳt bở, phỏn xổồớng hay nhaỡ maùy, ... laỡ sọỳ lổồỹng saớn
phỏứm taỷo ra (hay nguyón lióỷu chóỳ bióỳn) trón mọỹt õồn vở thồỡi gian.
Nóỳu G laỡ troỹng lổồỹng, Vs laỡ thóứ tờch (saớn phỏứm hay nguyón lióỷu), laỡ thồỡi gian thỗ
nng suỏỳt P bũng :


G
P =
hay

Vs
P =

P coù thóứ tờnh bũng T/s, kg/h, m
3
/s, ...
2. Cọng suỏỳt: Q laỡ nng suỏỳt tọỳi õa coù thóứ õaỷt õổồỹc cổồỡng õọỹ laỡm vióỷc I cuớa thióỳt
bở laỡ nng suỏỳt cuớa thióỳt bở tờnh cho õồn vở cuớa mọỹt õaỷi lổồỹng õỷc trổng (thóứ tờch, dióỷn tờch,
kờch thổồùc, ...).
Vờ duỷ nóỳu V laỡ thóứ tờch cuớa thióỳt bở thỗ coù thóứ bióứu dióựn cổồỡng õọỹ bũng:

V
G
V
P
I

ì
==


I coù thóứ tờnh bũng T/h.m
3
, m
3
/h.m
2
(theo dióỷn tờch cuớa thióỳt bở).
3. Tióu phờ: Nguyón lióỷu, nổồỹc, nng lổồỹng, ... laỡ lổồỹng nguyón lióỷu, nổồùc, nng
lổồỹng, ... tióu hao õóứ taỷo ra õồn vở saớn phỏứm.
Vờ duỷ Tnguyón lióỷu/Tsaớn phỏứm; m
3
nổồùc/T; kwh/m
3

4. ọỹ chuyóứn hoaù: ọỹ chuyóứn hoaù nguyón lióỷu A (taùc chỏỳt) laỡ tyớ lóỷ giổợa lổồỹng taùc
chỏỳt A õaợ chuyóứn hoaù vaỡ lổồỹng ban õỏửu. thồỡi õióứm

, V laỡ thóứ tờch cuớa hóỷ thọỳng taùc
duỷng, G
A
laỡ troỹng lổồỹng chỏỳt A, C
A
laỡ nọửng õọỹ cuớa chỏỳt A vaỡ X
A
laỡ õọỹ chuyóứn hoaù cuớa
chỏỳt A.

- thồỡi õióứm ban õỏửu

o
= 0, caùc õaỷi lổồỹng trón coù trở sọỳ tổồng ổùng V
o
, G
Ao
, C
Ao
vaỡ
X
Ao
.
- thồỡi õióứm

1
chỏỳt A õaợ chuyóứn hoaù hoaỡn toaỡn thỗ caùc trở sọỳ tổồng ổùng laỡ V
1
,
G
A1
, C
A1
vaỡ X
A1
= 1.
Nóỳu coù nhióửu taùc chỏỳt A, B, C, ... thỗ mọựi chỏỳt coù õọỹ chuyóứn hoaù cuớa mỗnh X
A
, X
B

,
X
C
, ...
Theo õởnh nghộa ồớ thồỡi õióứm

, õọỹ chuyóứn hoaù laỡ:

Ao
AAo
A
G
GG
X

=
hay
o
o
G
GG
X

=
(1)
Nóỳu tờnh theo phỏửn trm thỗ
o
o
G
GG

X

ì=
100%
Tổỡ (1) ta coù: )1( XGG
o
=
(2)

5
Chia 2 vóỳ cho V
o
ta coù:
)1( X
V
G
V
G
o
o
o
=

Vỗ
o
o
o
C
V
G

=



)1( XC
V
G
o
o
=

- Nóỳu hóỷ thọỳng laỡ chỏỳt loớng hay dung dởch (thóứ tờch V thay õọứi khọng õaùng kóứ),
hay laỡ khờ maỡ tọứng thóứ tờch khọng thay õọứi trong quaù trỗnh chuyóứn hoaù thỗ:

C
V
G
V
G
o
==
vaỡ
)1( XCC
o
=
(3)
- Nóỳu trong chuyóứn hoaù thóứ tờch thay õọứi vaỡ V =

V
o

thỗ:

)1( X
V
G
V
G
V
G
o
o
o
==


hay
)1( X
C
C
o
=

(4)
Nhổng

bióỳn õọứi theo thồỡi gian

nón duỡng khọng tióỷn. Ngổồỡi ta duỡng khaùi nióỷm
õọỹ thay õọứi tổồng õọỳi


cuớa thóứ tờch hóỷ khi chuyóứn hoaù õaợ hoaỡn toaỡn (X=1):

1
1
1
=

=
oo
o
V
V
V
VV




)1(
1

+=
o
VV

Vờ duỷ trong quaù trỗnh: 2H
2
+ O
2
= 2H

2
O
Ta coù:
3
1
1
3
2
==


5. Hióỷu suỏỳt saớn phỏứm: Hióỷu suaùt saớn phỏứm thu õổồỹc

s
laỡ tyớ lóỷ giổợa lổồỹng saớn
phỏứm thổỷc tóỳ thu õổồỹc G
s
vaỡ lổồỹng tọỳi õa thu õổồỹc G
max
(nóỳu chuyóứn hoaù hoaỡn toaỡn):

(%)
max
G
G
s
s
=



cuợng coù thóứ bióựu dióựn

s
qua lổồỹng taùc chỏỳt (nguyón lióỷu)

Ao
AAo
s
G
GG

=


Nhổ vỏỷy

s
= X
A
: hióỷu suỏỳt saớn phỏứm bũng õọỹ chuyóứn hoaù cuớa nguyón lióỷu.
Nóỳu phỏứn ổùng thuỏỷn nghởch thỗ

s
khọng thóứ naỡo õaỷt õóỳn

max
õổồỹcmaỡ cao nhỏỳt laỡ
luùc õaỷt cỏn bũng

*

s
vaỡ luùc õoù:

*
max
*
max
A
s
s
s
X
G
G
==




s
laỡ hióỷu suỏỳt cỏn bũng hay hióỷu suỏỳt lyù thuyóỳt. ọi khi sổớ duỷng khaùi nióỷm hióỷu
suỏỳt so vồùi lyù thuyóỳt:

*
s
s
s
G
G
=



6

*
max
*
max
max
A
A
s
s
s
s
s
s
s
X
X
G
G
G
G
==ì=




6. Tọỳc õọỹ quaù trỗnh: Tọỳc õọỹ cuớa quaù trỗnh bióứu dióựn qua lổồỹng saớn phỏứm chờnh S

thu õổồỹc hay lổồỹng nguyón lióỷu chờnh A tióu hao trong mọỹt õồn vở thồỡi gian.


d
dG
u
s
=
hay

d
dG
u
A
=

Cuợng coù thóứ bióựu dióựn qua caùc õaỷi lổồỹng ỏỳy nhổng trong õồn vở thóứ tờch


d
dG
V
u
s
1
=
hay

d
dG

V
u
A
1
=

Nóỳu thóứ tờch cuớa hóỷ thọỳng khọng õọứi coù thóứ bióựu dióựn qua nọửng õọỹ vỗ
C
V
G
=



d
dC
u
s
=
hay

d
dC
u
A
=

7. Chi phờ cồ baớn cho õồn vở cọng suỏỳt:
Nóỳu K laỡ chi phờ cồ baớn cho caớ thióỳt bở (hay phỏn xổồớng), vờ duỷ tờnh bũng õọửng vaỡ
Q laỡ cọng suỏỳt cuớa thióỳt bở tờnh bũng T/nm thỗ chi phờ cồ baớn cho õồn vở cọng suỏỳt laỡ:


Q
K
R =

* Nóỳu cọng suỏỳt thay õọứi, thổỷc tóỳ cho thỏỳy:
R = aQ
-0.4

a: laỡ hóỷ sọỳ phuỷ thuọỹc vaỡo tờnh chỏỳt cuớa saớn xuỏỳt
Nóỳu so saùnh 2 hóỷ thọỳng vồùi cọng suỏỳt Q
1
vaỡ Q
2
vồùi Q
2
= 2Q
1
thỗ:

76.0)
2
(
4.0
1
1
4.0
1
4.0
2

1
2
===



Q
Q
aQ
aQ
R
R

R
2
= 0.76R
1

Nghộa laỡ cọng suỏỳt tng lón 2 lỏửn thỗ chi phoùi cồ baớn cho mọỹt õồn vở cọng suỏỳt chố
coỡn 76% hay giaớm õi 24%.
* Nóỳu S laỡ giaù thaỡnh saớn phỏứm tờnh theo õồn vở (vờ duỷ õọửng/T) thỗ:
S = mQ
n

m, n: laỡ hóỷ sọỳ, vaỡ n = -0.2
ữ
-0.3
So saùnh 2 cọng suỏỳt Q
1
vaỡ Q

2
vồùi Q
2
= 2Q
1
vaỡ lỏỳy n = -0.2 ta coù:

87.0)
2
(
2.0
1
1
2.0
1
2.0
2
1
2
===



Q
Q
mQ
mQ
S
S


Nghộa laỡ nóỳu cọng suỏỳt tng lón 2 lỏửn thỗ giaù thaỡnh saớn phỏứm giaớm õi 13%.
II. Cỏn bũng trong caùc quaù trỗnh cọng nghó:
1. Nguyón lyù Le Chatelier:
a sọỳ caùc phaớn ổùng thổỷc hióỷn trong CNHH laỡ caùc phaớn ổùng thuỏn nghởch. Caùc
phaớn ổùng naỡy õóửu dỏựn õóỳn traỷng thaùi cỏn bũng.
7
Trong caùc õióửu kióỷn coù aớnh hổồớng õóỳn traỷng thaùi cỏn bũng thỗ sổỷ thay õọứi nhióỷt õọỹ,
aùp suỏỳt, nọửng õọỹ caùc chỏỳt tham gia phaớn ổùng coù vai troỡ quan troỹng hồn caớ. Caùc yóỳu tọỳ naỡy
taùc õọỹng õóỳn traỷng thaùi cỏn bũng theo nguyón lyù Le Chatelier:
Mọỹt hóỷ ồớ traỷng thaùi cỏn bũng bóửn, nóỳu chuỷi mọỹt taùc õọỹng tổỡ bón ngoaỡi laỡm thay
õọứi mọỹt trong caùc yóỳu tọỳ quyóỳt õởnh õóỳn vở trờ cỏn bũng thỗ trong hóỷ seợ xaớy ra mọỹt quaù
trỗnh theo chióửu laỡm giaớm aớnh hổồớng cuớa taùc õọỹng õoù.
Tổỡ õoù suy ra:
* Khi tng nhióỷt õọỹ cuớa họựn hồỹp caùc chỏỳt phaớn ổùng thỗ cỏn bũng seợ chuyóứn dởch
theo chióửu phaớn ổùng thu nhióỷt, tổùc haỷ nhióỷt õọỹ cuớa họựn hồỹp caùc chỏỳt phaớn ổùng.
* Khi tng aùp suỏỳt cỏn bũng chuyóứn dởch theo chióửu giaớm thóứ tờch cuớa họựn hồỹp.
* Khi tng nọửng õọỹ cuớa mọỹt trong caùc chỏỳt phaớn ổùng thỗ cỏn bũng chuyóứn dởch
theo chióửu giaớm nọửng õọỹ cuớa noù.
2. Hũng sọỳ cỏn bũng cuớa phỏứn ổùng hoaù hoỹc:
a/ Hũng sọỳ cỏn bũng:
*/ Phaớn ổùng thuỏỷn nghởch: aA + bB

rR + sS + Q
Tọỳc õọỹ phaớn ổùng thuỏỷn: u
1
= k
1
C
A
a

C
B
b

Tọỳc õọỹ phaớn ổùng nghởch: u
2
= k
2
C
R
r
C
S
s

k
1
, k
2
: hũng sọỳ tọỳc õọỹ phuỷ thuọỹc vaỡo nhióỷt õọỹ.
Nóỳu u
1
= u
2
ta coù:
c
b
B
a
A

s
S
r
R
K
CC
CC
k
k
==
**
**
2
1
(1)
(dỏỳu * coù nghộa laỡ trở sọỳ ồớ traỷng thaùi cỏn bũng)
K
c
:hũng sọỳ cỏn bũng
*/ Nóỳu tờnh thaỡnh phỏửn theo phỏửn mol N
N
A
+ N
B
+ N
R
+ N
S
= 1 thỗ:


b
B
a
A
s
S
r
R
N
NN
NN
K
**
**
=
(2)
*/ Nóỳu laỡ khờ thỗ coù thóứ lỏỳy aùp suỏỳt phỏửn P
I

P
A
+ P
B
+ P
R
+ P
S
= P (aùp suỏỳt chung) thỗ:

b

B
a
A
s
S
r
R
P
PP
PP
K
**
**
=
(3)
*/ So saùnh caùc trở sọỳ cuớa K
K
p
= K
c
(RT)

n
(4)
K
p
= K
N
P


n
(5)
Vồùi

n = (r + s) - (a + b)
b/ Yẽ nghộa cuớa trở sọỳ hũng sọỳ cỏn bũng:
*/ Ta thỏỳy K tng thỗ tổớ sọỳ tng so vồùi mỏựu sọỳ, nghộa laỡ nọửng õọỹ saớn phỏứm tng
lón. K õaùnh giaù õọỹ sỏu cuớa phaớn ổùng hoaù hoỹc, õọỹ chuyóứn hoaù cuớa taùc chỏỳt.
*/ k
1
, k
2
phuỷ thuọỹc nhióỷt õọỹ nón K cuợng phuỷ thuọỹc vaỡo nhióỷt õọỹ.
8
*/ Mäúi liãn hãû giỉỵa K v âäü chuøn hoạ cán bàòng X
*
=
α

Vê dủ: aA + bB
⇔
rR + sS
Âỉa vãư 1mol A A + b/aB
⇔
r/aR + s/aS
Näưng âäü cạc cháút âáưu C
A
, C
B
, C

R
, C
S
, nãúu âäü chuøn hoạ l
α
thç â cọ C
A
α
mol A tạc
dủng C
A
α
b/a molo B âãø tảo thnh C
A
α
r/a mol R v C
A
α
s/a mol S, v lục âọ näưng âäü cạc
cháút l C
A
(1-
α
); C
B
- C
A
α
b/a; C
R

+ C
A
α
r/a; C
S
+ C
A
α
r/a, nhỉ váûy:

b
AB
a
A
s
AS
r
AR
c
C
a
b
CC
C
a
s
CC
a
r
C

K
)())1((
)()(
αα
αα
+−−
++
=
(6)
Tỉång tỉû ta tênh âỉåüc K
N
, K
P
phủ thüc vo
α
.
*/ K cọ thãø tçm trỉûc tiãúp åí säø tay hoạ l; cng cọ thãø tênh K tỉì
∆
H âäü biãún âäøi
entapi åí âiãưu kiãûn chøn (1atm, 298
o
K) theo phỉång trçnh Van't Hoff:

2
ln
RT
H
dT
Kd
p

∆
=
(7)

B
RT
H
K
p
+
∆
−=
ln

R: hàòng säú khê (R = 1.987 cal/mol.
o
C);
∆
H (cal/mol)
III. Täúc âäü phn ỉïng v vai tr ca nọ âäúi våïi cạc quạ trçnh cäng nghãû:
Cäng thỉïc chung ca täúc âäü l: u = k
×
F
×∆
C
Nãúu hãû âäưng thãø thç: u = k
×∆
C
k: hãû säú täúc âäü; F: bãư màût tiãúp xục pha;
∆

C: âäüng lỉûc quạ trçnh.
1. Hãû säú täúc âäü k: khäng chè phủ thüc tênh cháút hoạ hc ca tạc cháút m cn phủ
thüc c tênh cháút váût l ca chụng, cáúu tảo thiãút bë, täúc âäü cạc dng v âäü khúy träün cạc
cháút trong mäi trỉåìng âäưng thãø.
k l håüp thnh ca cạc hàòng säú täúc âäü thûn k
1
, nghëch k
2
, phủ k'
p
, k''
p
... v ca
cạc hãû säú khuúch tạn cạc cháút âáưu (tạc cháút) vo vng phn ỉïng D
1
, D
2
, ... v cạc cháút
cúi (sn pháøm) ra ngoi vng phn ỉïng D'
1
, D'
2
, ...
k = f(k
1
, k
2
, k'
p
, k''

p
..., D
1
, D
2
, ..., D'
1
, D'
2
, ...)
Ngoi ra k cn phủ thüc vo thäng säú cáúu tảo thiãút bë v chãú âäü lm viãûc ca
thiãút bë. Vç váy, cáưn xem xẹt âải lỉåüng no cå bn cọ nh hỉåíng âãún k v b qua cạc âải
lỉåüng khäng cå bn. Âải lỉåüng cå bn l âải lỉåüng ỉïng vo quạ trçnh chênh, cọ trë säú nh
nháút v do âọ, lm cháûm quạ trçnh chênh.
Vê dủ: - Khúy träün täút nãn b qua hãû säú khúy tạn (âng thãø)
- Phn ỉïng mäüt chiãưu v phn ỉïng phủ khäng âạng kãø thç k = k
1

- Quạ trçnh dë thãø thç khuúch tạn hản chãú täúc âäü
k = (D
1
, D
2
, ..., D'
1
, D'
2
, ...)
2. Bãư màût tiãúp xục pha F: