IMPIANTI CHIMICI PER L'ENERGIA E L'AMBIENTE

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1 IMPIANTI CHIMICI PER L'ENERGIA E L'AMBIENTE Tema A - 7 Febbraio ES) ) Per definizione di legge dei gas perfetti: PV=nRT P P( atm) PM 3 PM m atm RT.86 kmolk T( K) totkg V kg 3 m P(atm)= T(K)= 98.5 PM= 6 densità (kg/m 3 )= Volume (m3)= kg ) Le informazioni che servono per l equazione RK sono Tc, Pc, dalle quali è possibile calcolare i seguenti parametri: Tr=T/Tc Pr=P/P C Pc (atm) Tc Tr Pr A B CH ap A RT.4748R c dove a.5 Pc Tr bp.8664rt c B dove b RT P c T.4748Pr.8664Pr A, B.5 Tr Tr Il che consente di risolvere l equazione cubica: 3 Z Z Z( ABB ) AB Z 3 - Z.6773 Z = che fornisce una sola radice reale (T>T C ) Z3=Z V Z= Vapore

2 Noti i fattori Z per liquido e vapore è possibile calcolare i coefficienti di fugacità con la formula: A B ln( ) Z ln( Z B) ln B Z a questo punto è possibile calcolare il volume molare e la densità del gas (R=.86 l*atm/(mol*k)): V V Z RT b V PM V, ; V P V RK P(atm)= T(K)= 98.5 PM= 6 densità (kg/m 3 )= Volume (m3)= kg ES) Si considera quindi la sola migrazione di n-pentano N+ N y.5 y.5 N.5 (.98)..5 (.98) N olio puro vap Py P ( T) x vap vap P ( T) P ( T) y x; H P P Dove la tensione di vapore dell n-pentano a 35 C è pari a.965 atm. Poiché H < la condizione di tangenza potrebbe essere controllante: La curva di H ( H)

3 ed ha l andamento rappresentato in figura (linea blu) punto(n+,n)..5 Si verifica inizialmente la condizione di intersezione fra la retta di lavoro e la curva di in. Essendo la retta di lavoro L L n n N N G G.756 H[ (/ H) ] L N G min N.97 Ora si effettua il calcolo per la condizione di tangenza. L L H 4H G ( H ) G ( H) ( H ) ( H ) H H N N ( H ) ( H ) Che nel caso in esame diviene: N N N N L L ( ) G G Che fornisce due soluzioni

4 L.365 G min L G min La prima va scartata perché corrisponde alla retta del fascio che è tangente all iperbole nel 3 quadrante e non ha significato fisico: Scelta: Visto che il rapporto è più elevato nel caso della condizione di tangenza sembrerebbe essere il caso controllante. Va però verificato che la (analogamente per la ) nel punto di tangenza sia compresa fra e N (cioè che il punto di tangenza si trovi effettivamente all interno del range operativo della colonna): AB t.588 per cui risulta > t > N, la condizione di tangenza è quella controllante. dove L L L AN N N N G ( H ) G G ( H ) H B ( H ) Si sceglie di effettuare l operazione con un valore di portata di liquido tale che L/G=*imo. La figura seguente riporta le curve di lavoro L/G e, oltre che la curva di lavoro punto(n+,n)..5 Lavorando con il % di eccesso: L.857 G

5 A questo punto è possibile, avendo definito L/G, calcolare il numero di piatti necessari alla separazione: n DB A n n dove L L L AN N N N G ( H ) G G ( H ) H B ( H ) H L H L H D N N N N ( H ) G ( H ) G ( H ) I valori di A, B, D sono costanti poiché H non varia. A B D piatto n < N Per la separazione sono necessari 6 stadi (piatti ideali), come evidenziato anche dalla costruzione a gradini lavoro punto(n+,n) gradini.5

6 Con un efficienza di Murphree E MV =.7 si calcola che sono necessari piatti. DBn E ( E ) A n MV MV n n MURPHREE.7 piatto n < N lavoro punto(n+,n) gradini.5