2022 02 10

Pagina 1

TERMODINAMICA DELL'INGEGNERIA CHIMICA PROF. RENATO ROTA APPELLO DEL 10/02/2022 PARTE OBBLIGATORIA (RIPORTARE SU TUTTI I FOGLI IL NUMERO PERSONA ) Come schematizzato nella figura seguente, un 1 [kg/s] di ossido di ferro (FeO) solido (corrente (1)) viene ridotto con una corrente gassosa (4) contenente il 50% in moli di idrogeno e il 50% in moli di monossido di carbonio. La portata della corrente (4) è pari a ሶସൌ20+α [mol/s], essendo ߙ l’ultima cifra del proprio Numero persona; per esempio: Numero persona = 10462532  ൌ2  ሶସൌ2 2 [mol/s]. Dal reattore escono una corrente gassosa (2) contenente l’idrogeno e il monossido di carbonio non reagiti, oltre ad anidride carbonica e acqua, e una corrente solida (3) contenente l’ossido di ferro non convertito e il ferro prodotto. Tutte le correnti si trovano alla temperatura di 700 [°C] e alla pressione di 1.1 [bar]. Si chiede di calcolare la quantità, in [kg/h], di ferro prodotto approssimando l’apparecchiatura a uno stadio di equilibrio. IPOTESI E DATI  Si considerino l’ossido di ferro e il ferro solidi immiscibili.  Si assuma la fase gassosa assimilabile a una miscela ideale, ma non a un gas perfetto.  Si utilizzi l’EoS RKS.  Sono noti i valori delle costanti di equilibrio a 700 [°C] (riferimento: gas perfetto puro alla T del sistema e a P=1 [bar] per i composti in fase gassosa; solido puro alla T del sistema e a P=1 [bar] per i composti in fase solida) delle seguenti reazioni: ଶ ଵൌ0 . 4 3 ଶ ଶൌ0 . 6 6  Si calcoli la tensione di vapore dell’acqua con la relazione: ሿ ൅ 235ሻ Costante di Henry [bar] Peso formula [g/mol] Tc [°C] Pc [bar] Fattore acentrico [‐] Ossido di ferro 71.8 Ferro 55.8 Idrogeno 7.6 104 2 ‐240 13.03 ‐0.21 Monossido di carbonio 4.9 10 4 28 ‐140 34.44 0.048 Anidride carbonica 3.2 103 44 31.06 72.93 0.225 Acqua…