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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 9 Calcolo della composizione di uscita da un reattore di produzione di NH3 Si consideri un reattore in cui viene condotta la reazione di produzione di NH3: 3/2 H2 + 1/2 N2  NH3 Il reattore è mantenuto a pressione di 275 ata. I gas es cono dal reattore a temperatura di 500°C. Si chiede di determinare la composizione della corrente in usci ta nell’ipotesi che vengano raggiunte le condizioni di equilibrio termodinamico. Si considerino miscele ideali di gas reali. DATI e IPOTESI: Corrente 2: P = 275 ata T out = 500°C Ipotesi: Equilibrio termodinamico Miscela ideali di gas reali Composizione Frazione molare (%) NH3 3.53 H2 62.60 N2 20.87 CH4 9.78 Ar 3.22  TTGR  84.27129720 600 < T < 1500 K ∆G0 R(T) = [cal/mol] 2 Risoluzione L’incognita del problema è la composizione della corre nte uscente dal reattore. Per determinarla occorrere scrivere il bilancio materiale sul reattore, introducendo il grado di avanzamento  della reazione. Assumendo come base di calcolo 100 mol/s di gas in ingresso, si ottiene: Composizione n IN (mol/s) n OUT (mol/s) NH3 3.53 3.53 +  H2 62.60 62.60 – 1.5* N2 20.87 20.87 – 0.5*  CH4 9.78 9.78 Ar 3.22 3.22 La condizione di equilibrio termodinamico in uscita impone:     i yPTaRTTG i NC iR ,,ln 1 0   Attraverso l’attività delle specie, la costante di equilibrio dipende dalla composizione del sistema e quindi dalla sola incognita  grado di avanzamento. Dalla definizione di attività, si ricava:   0ˆ ,,ˆ ,, i G i i f yPTfyPTa   Il riferimento è il gas perfetto a pressione di riferiment o pari a 1 bar, mentre la fugacità della specie in miscela è…