TENTAMEN SCHEIDINGSPROCESSEN

Maat: px

Weergave met pagina beginnen:

Download "TENTAMEN SCHEIDINGSPROCESSEN"

Mark van Dam
6 jaren geleden
Aantal bezoeken:

1 TENTAMEN SCHEIDINGSPROCESSEN Vooraf: Zet Uw naam op alle papieren (ook de losse pagina s met figuren etc.) die U denkt in te leveren. Vergeet niet de uitgewerkte figuren in Bijlage 1, 2 en 3 in te leveren. Het boek 'Scheidingsprocessen' van Wesselingh en Kleizen (1998) en de uitgereikte hand-outs, mogen tijdens het tentamen worden gebruikt; uitgewerkte vraagstukken anders dan uit het boek, en andere literatuur zijn niet toegestaan. Alle voor het tentamen benodigde numerieke gegevens (stofconstanten, evenwichtsgegevens, e.d.) zijn in de opdrachten en in de bijlagen bij de opdrachten gegeven: gegevens uit andere bronnen worden niet geaccepteerd. De honorering van de drie opdrachten is als volgt: Opdracht honorering (punten) Succes!

2 (1) Flash distillation Wij willen met flash destillatie (in een verticaal vat) n-hexaan scheiden van n-octaan. De twee componenten vormen een ideaal mengsel die bestaat uit 40 mol % n-hexaan. De voeding is 2500 kmol/hr, de totale druk is 1 atm en de temperatuur is T=378 K. Wij willen een samenstelling van het gas product van 60 mol % n-hexaan. Antoine constanten voor de twee componenten zijn A B C n-hexaan n-octaan De constanten moeten met de volgende formule gebruikt worden log( p) = A T B + C waarbij p de druk in mmhg (1 atm=760 mmhg) en T de temperatuur in graden Celsius zijn. Opdrachten: 1) Bereken de relatieve vluchtigheid (α) voor dit systeem. 2) Teken een y vs x diagram voor de component met het laagste kookpunt (gebruik de grafiek in bijlage 1). 3) Bereken de fractie van de voeding die een vloeistof is bij T=378 K. Wat is de samenstelling van de vloeibare product? Hoe groot zijn de damp en vloeistof stromen? Nu gaan wij kijken naar de afmetingen van het vat. De maximale damp snelheid binnen het vat (u max ) is gegeven door: u = 0.135* ρ ρ L V max m/s ρv waarbij ρ L en ρ V de dichtheden van vloeistof en damp zijn. De volgende gegevens zijn bekend: Molecuulgewicht n-hexaan M h =86.17 g mol -1, dichtheid n-hexaan ρ h =0.659 g ml -1 Molecuulgewicht n-octaan M o = g mol -1, dichtheid n-octaan ρ h =0.703 g ml -1 R=8.314 J mol -1 K -1 = L atm mol -1 K -1

3 Opdrachten: 4) Bereken de dichtheid van de vloeistof binnen het vat. Hint: de vloeistof is een mengsel met bekende samenstelling. 5) Bereken de dichtheid van de damp binnen het vat. Hint: de damp is een mengsel met bekende samenstelling. 6) Bereken de minimale oppervlakte van het vat. 7) Als wij een hoogte/diameter verhouding van 4 gebruiken, hoe hoog is dan het vat?

4 (2) Kookpunt van een ideale mengsel Bereken het kookpunt van een ideaal mengsel die bestaat uit 10 wt % chloorbenzeen (M=112 g/mol), 37 wt% benzeen (M=78 g/mol) en 53 wt% tolueen (M=92 g/mol) bij een druk p=3.0 bar. A B C Antoine constanten= benzeen tolueen chloorbenzeen

5 (3) Absorptie (Deze opdracht moet worden uitgewerkt op de bijlagen 2 en 3, waarin de evenwichtslijnen zijn weergegeven. Lever deze bijlagen met de andere antwoordformulieren in.) Wij willen CO 2 scheiden vanuit een H 2 stroom door verbinding met water oplossing van K 2 CO 3 : CO + K CO + H O 2 KHCO De absorptie vindt plaats bij een druk van 2 MPa, de desorptie bij 0.1 MPa. Beide kolommen werken op C (d.w.z. ongeveer de kooktemperatuur van het waterige oplosmiddel bij 0.1 MPa). Er wordt geen rekening gehouden met het condenseren van stoom en/of het verdampen van water. Zowel Δp als ΔT worden over de beide kolommen nul gesteld. absorptie desorptie y N x N+1 L L y N 2 MPa C 0.1 MPa C V y 0 V stoom y 0 Het processchema van de CO 2 verwijdering Gegeven samenstellingen (molfracties CO 2 ): voeding absorptie y 0 = 1.5 x 10-3 behandeld gas y N = 7.5 x 10-5 oplosmiddel naar absorptie x N+1 = 10-3 stoom naar desorptie y 0 = 0 1a) In de absorptie is L = 1.2 x L min. Bereken het vereiste aantal evenwichtstrappen. 1b) In de desorptie is V = 1.25 x V min. Bereken ook hier het aantal evenwichtstrappen. 1c) V = 100 mol/s ; bereken het stoomverbruik V.

6 Bijlage 1: x-y diagram Uw naam hier invullen: y x

7 Bijlage 1 (reserve): x-y diagram Uw naam hier invullen: y x

8 Bijlage 2: De evenwichtlijn voor absorptie (bij 2 MPa en C) Naam: y x x x10 3

9 Bijlage 3: De evenwichtlijn voor desorptie (bij 0.1 MPa en C) Naam: y x x x10 3

Vergelijkbare documenten

-- zie vervolg volgende pagina --

-- zie vervolg volgende pagina -- PT-1 hertentamen, 13-08-2013, 9:00-12:00 Cursus: 4051PRTE1Y Procestechnologie 1 Docenten: F. Kapteijn & V. van Steijn Lees elke vraag goed door voordat je begint Schrijf op elk blad in ieder geval je naam