Exercise 6 Text

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Dipartimento di Energia Politecnico di Milano Piazza Leonardo da Vinci 32 - 20133 MILANO Esercitazioni del corso “FONDAMENTI DI PROCESSI CHIMICI” Prof. Gianpiero Groppi ESERCITAZIONE 6 Calcolo della composizione e della temperatura di uscita da un reattore adiabatico di ossidazione parziale di CH4. Si consideri un reattore adiabatico in cui viene condotta la reazione di ossidazione parziale di CH4: CH4 + ½ O2  CO + 2 H2 Si chiede di determinare la composizione e la temperat ura della corrente in uscita nell’ipotesi che in uscita dal reattore vengano raggiunte le condizioni di equilibrio termodinamico. Si assuma che le specie presenti in uscita siano CO, H2, H2O e CO2 e che O2 sia assente. DATI e IPOTESI: Corrente 1: P = 30 ata T = 500°C Corrente 2: P = 30 ata T out = ? Ipotesi: Equilibrio termodinamico Miscela di gas ideali Reattore adiabatico Composizione Portata (Nm 3/h) CH4 1 O2 0.6 H2O 1 2 Risoluzione Le incognite del problema sono la composizione e la temperatura T out della corrente uscente dal reattore. Per determinarle occorrerà scrivere i bilanci materiali sulle singole specie e il bilancio entalpico sul reattore, ipotizzando che venga raggiunto l’equilibrio termodinamic o in uscita e che il reattore sia adiabatico. Per la scrittura dei bilanci materiali, si sceglie una base di 1 mol/h di CH 4. Considerando il numero di specie reagenti (NS = 6) e il numero di specie atomiche (NA = 3) presenti, si ottiene il numero di reazioni indipendenti che sono necessarie e sufficienti per la definizione del sistema reagente: 36  NANSNR Sono quindi necessarie 3 reazioni per la scrittura dei bilanci di materia. Per ciascuna viene definito un grado di avanzamento i. Si scelgono le seguenti reazioni: OHCOOCH 2224 22  1 combustione completa 224 3HCOOHCH  2 steam…