Esercitazione 3 Testo

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ESERCITAZIONI DI CHIMICA INDUSTRIALE – PROF. ENRICO TRONCONI ESERCITAZIONE 3 – Ossidazione parziale di CH4 In un reattore adiabatico viene realizzata l’ossidazione parziale di CH4, alimentando una miscela con rapporto molare O 2/CH4 pari a 0.6 e un rapporto molare H 2O/CH4 pari a 1. Il processo avviene mediante la seguente reazione globale: CH4 +1/2 O2 ↔ CO + 2 H2 Si calcolino la composizione e la temperatura del gas in uscita dal reattore, assumendo che nel reattore siano raggiunte le condizioni di equilibrio termodinamico. In uscita dal reattore sono presenti CH 4, CO, H2, H2O e CO2. Si verifichi se è possibile la formazione di nerofumo. Dati d’impianto Corrente A: PCH4 = 1169.134 kPa, T = 500°C reattore: perdite di carico trascurabili Dati Termodinamici ΔG0R [cal/mol], T [K] con 600 K < T < 1500 K, riferimento gas ideale 1 atm: Δ𝐺𝐺𝑅𝑅,𝑊𝑊𝑊𝑊𝑊𝑊 0 (𝑇𝑇) = −8514 + 7.71 ∙ 𝑇𝑇 Δ𝐺𝐺𝑅𝑅,𝑊𝑊 𝑅𝑅 0 (𝑇𝑇) = 53717 − 60.25 ∙ 𝑇𝑇 cpi (T)=ai + bi ∙ T + ci ∙ T2 + di ∙ T3 [cal/mol/K] T in [K] Per la formazione di nerofumo si consideri la reazione di Boudouard (2𝐶𝐶𝐶𝐶↔ 𝐶𝐶+ 𝐶𝐶𝐶𝐶2): l og10(𝐾𝐾𝑒𝑒𝑒𝑒) = 9141 𝑇𝑇+ 0.000224 ∙ 𝑇𝑇− 9.595, T in K ΔH0f (298K) [kJ/mol] a b c d H2 0 6.483 2.215e-3 -3.298e-6 1.826e-9 CH4 -74.9 4.598 12.450e-3 2.860e-6 -2.709e-9 O2 0 6.715 -0.879e-3 4.171e-6 -2.544e-9 CO -110.6 7.373 -3.070e-3 6.662e-6 -3.037e-9 CO2 -393.8 4.728 17.540e-3 -13.38e-6 4.097e-9 H2O -242.0 7.701 0.4595e-3 2.521e-6 -0.859e-9 A TB B 500°C CH4 Partial Oxidation Reactor