Principi di chimica industriale – Compito scritto 3 – Parte A - 10/06/2015
Una reazione irreversibile esotermica viene condotta in un reattore CSTR incamiciato
schematizzato in figura.
f0
ca0
t0
fj
tj
fj0
tj0
f
ca
t
La reazione è del primo ordine e la sua costante cinetica varia con la temperatura secondo la legge
di Arrhenius. Alcune equazioni utili al calcolo sono riportate di seguito:
r = kCa
k = α exp(− E / ( RT ))
Qtr = UA(T − T j )
dove Qtr è il calore trasferito dal reattore alla camicia (jacket). Altri dati numerici necessari allo
svolgimento dell'esercizio sono:
f0=40;
f=40;
ca0=0.55;
v=48;
fj=49.9;
cp=0.75;
alfa=7.08e10;
ro=50;
R=1.9872;
U=150;
A=250;
tj0=530;
t0=530;
lam=-30000;
cj=1;
E=30000;
roj=62.3;
vj=12;
%
%
%
%
%
%
%
%
%
%
%
%
%
%
%
%
%
%
portata alimentazione
portata uscente
concentrazione entrante
volume del reattore
alimentazione al jacket
cp miscela reagente
fattore pre-esponenziale
densità miscela reagente
costante gas
coefficiente scambio termico
area scambio termico
temperatura ingresso jacket
temperatura alimentazione
calore di reazione
calore spec. fluido jacket
energia di attivazione
densità fluido jacket
volume jacket
Soluzione
>> xs, fvs
xs =
0.5214 537.8548 537.2534
fvs =
1.0e-08 *
0.0000 0.1783 -0.1841
>>
ft3/h
ft3/h
lb moli/ft3
ft3
ft3/h
btu/(lb mole °R)
1/h
lbm/ft3
btu/(lb mole °R)
btu/(h ft2 °R)
ft2
°R
°R
btu/lb mole
btu/(lbm °R)
btu/lb mole
lbm/ft3
ft3
Principi di chimica industriale – Compito
Com
scritto 3 – 10/06/2015 - PARTE B
Esercizio 1
Una miscela gassosa contenente SO2 (composizione SO2: 10% mol, O2: 9% mol N2: 81% mol) viene
alimentata ad un convertitore a due stadi (1 e 2 nello schema) dove viene convertita in SO3. Il
primo stadio ha una conversione pari a 0.75 mentre per il secondo la conversione è 0.65. Per
portare la conversione totale allo 0.95 una parte del gas uscente dal secondo stadio viene riciclata
in ingresso allo stadio 2.
Calcolare quanto gas deve essere
re riciclato assumendo F=100 moli/h
Soluzione
R=109.9 kmol/h
Esercizio 2
In un assorbitore si effettua il recupero di NH3 da una corrente gassosa costituita da ammoniaca
ed azoto. Il gas entrante ha una portata massica di 1000 kg/h ed un contenuto di ammoniaca pari
al 10% in moli. Il liquido entrante è costituito da un solvente S con portata di 1000 kg/h. Nella
corrente A non è presente il solvente S mentre nella corrente B non è presente azoto.
Calcolare portata e composizione delle correnti A e B tenendo conto che esiste una relazione
empirica tra frazioni in massa di ammoniaca in A e B del tipo: wA=2*wB.
A
Gas out
Liq in
ASSORBITORE
Gas in
Soluzione
A=978.3 kg/h (composizione NH3:4.2% , N2:95.8%)
B=1021.7 kg/h (composizione NH3:2.1% , N2:97.9%)
B
Liq out
