Meddelande
På gamla.pluggakuten.se kan du fortfarande läsa frågorna och svaren som ställts, men du kan inte skapa ett nytt konto eller nya trådar. Nya frågor och nytt konto skapar du på det nya forumet, välkommen dit!
[HSK] Materialbalanser (Sammansättning, Recirkulation & Omsättning)
- BearMotte
- Medlem
Offline
- Registrerad: 2017-01-08
- Inlägg: 7
[HSK] Materialbalanser (Sammansättning, Recirkulation & Omsättning)
Hej,
sitter med en uppgift jag gärna behöver ha lite hjälp med:
I en anläggning för syntes av metanol enligt reaktionen
CO + 2H2 <=> CH3OH
Har färskinmatningen sammansättningen 67,0% H2, 32,8% CO och 0,2% CH4. Omsättningen av CO vid enkel genomgång i reakorn uppgår till 18%. Den bildade metanolen frånskiljs fullständigt genom kondensation och oreagerat material återföres förutom en viss avtappning, som krävs för att hålla metanhalten på en tolererad nivå av 3,2% i recirkulationsströmmen. Inga biprodukter bildas.
Beräkna:
a. Totalinmatningens sammansättning
b. Recirkulationsförhållandet (=återföring/färskinmatning)
c. Totalomsättningen av CO
Så här har jag ställt upp den:
Lösning:
Räknebas: 100 kmol utgående CH3OH
Atombalans:
In Ut
CO: 32,8 32,8*(1-0,18) + (1-a)u (1)
H2: 67,0 67,0 - 2*32,8*0,18+2(1-a)v (2)
CH4: 0,2 0,2 (3)
Oms = 18 %
100/(32,8+au) = 0,18 vilket ger au = 94,096(4)
Max 3,2 % i recirkulation ger (0,2+a*w)/(100+a(u+v+w))=0,032 (5)
(1) och (4) ger u = 121
(4) med u = 121 ger a = 0,778
(2) ges med a = 0,778 till v = 26,6
Dock vet jag inte riktigt hur jag ska gå vidare med denna?
Kan någon hjälpa till?
- Teraeagle
- Medlem
Offline
- Registrerad: 2014-12-09
- Inlägg: 2346
Re: [HSK] Materialbalanser (Sammansättning, Recirkulation & Omsättning)
Jag lyckades få fram svaret med tre molbalanser:
1. Totalbalans för CH4
2. Totalbalans för H2
3. Totalbalans för CO
Har lite svårt för att tolka beteckningarna i din beräkning, men allmänt gäller ju:
In - Ut + Produktion - Konsumtion = Ackumulation
Om du räknar med 100 kmol/h färskmatning kan du lätt räkna ut de ingående flödena i samtliga tre balanser. Kalla andelen CO i returströmmen och avtappningen för a. Andelen H2 motsvarar då 0,968-a. Produktionen är 0 i samtliga tre fall. Kalla avtappningen för P och returströmmen för R. Konsumtionen får du då genom att hitta ett uttryck för totalinmatningen till reaktorn i form av a och R samt med omsättningen som är given. Det är rimligt att anta att processen opererar i steady-state, dvs ackumulationen är 0 för samtliga balanser.
Om du gör på det sättet får du ett ekvationssystem där det är hyfsat lätt att bestämma a, R och P. Utifrån det kan du beräkna andelen H2 i returströmmen. Nu känner du till alla flöden och kompositioner och kan då svara på samtliga frågor.
Kemiteknolog och metallurg
- BearMotte
- Medlem
Offline
- Registrerad: 2017-01-08
- Inlägg: 7
Re: [HSK] Materialbalanser (Sammansättning, Recirkulation & Omsättning)
Teraeagle skrev:
Jag lyckades få fram svaret med tre molbalanser:
1. Totalbalans för CH4
2. Totalbalans för H2
3. Totalbalans för CO
Har lite svårt för att tolka beteckningarna i din beräkning, men allmänt gäller ju:
In - Ut + Produktion - Konsumtion = Ackumulation
Om du räknar med 100 kmol/h färskmatning kan du lätt räkna ut de ingående flödena i samtliga tre balanser. Kalla andelen CO i returströmmen och avtappningen för a. Andelen H2 motsvarar då 0,968-a. Produktionen är 0 i samtliga tre fall. Kalla avtappningen för P och returströmmen för R. Konsumtionen får du då genom att hitta ett uttryck för totalinmatningen till reaktorn i form av a och R samt med omsättningen som är given. Det är rimligt att anta att processen opererar i steady-state, dvs ackumulationen är 0 för samtliga balanser.
Om du gör på det sättet får du ett ekvationssystem där det är hyfsat lätt att bestämma a, R och P. Utifrån det kan du beräkna andelen H2 i returströmmen. Nu känner du till alla flöden och kompositioner och kan då svara på samtliga frågor.
Jag skulle nog främst behöva hjälp med att ställa upp balansen, ekvationerna har jag inget problem med att lösa.
Trodde dessutom att det skulle vara In + Prod = Ut i det här fallet.
Skulle du kunna hjälpa mig med detta?
- Teraeagle
- Medlem
Offline
- Registrerad: 2014-12-09
- Inlägg: 2346
Re: [HSK] Materialbalanser (Sammansättning, Recirkulation & Omsättning)
In
CH4: 0,2
CO: 32,8
H2: 67
Ut
CH4: 0,032P
CO: aP
H2: (0,968-a)P
Produktion
0 i samtliga fall
Konsumtion
CH4: 0
CO: 0,18(32,8+aR)
H2: 0,36(67+(0,968-a)R)
Ackumulation
0 i samtliga fall
Kemiteknolog och metallurg
- BearMotte
- Medlem
Offline
- Registrerad: 2017-01-08
- Inlägg: 7
Re: [HSK] Materialbalanser (Sammansättning, Recirkulation & Omsättning)
Tack för hjälpen.
Har löst ut det nu och får:
P = 6,25
a = 0,66
R = 277,6
Hur går jag vidare nu, jag vill väl ha totalinmatningen nedbruten per ämne?
- Teraeagle
- Medlem
Offline
- Registrerad: 2014-12-09
- Inlägg: 2346
Re: [HSK] Materialbalanser (Sammansättning, Recirkulation & Omsättning)
Kolla din lösning igen. Jag löste det via Wolfram Alpha och fick då P=6,25, a=0,5236 och R=250,666.
Nästa steg är att beräkna flödet av de tre ämnena i strömmen R. Du vet sedan att totalinmatningen är färskmatningen + returströmmem. Om du inte redan har ritat en figur så borde du göra det. Då blir det mycket enklare att se hur alla strömmar går.
Kemiteknolog och metallurg
- Mikjo
- Medlem
Offline
- Registrerad: 2017-02-01
- Inlägg: 7
Re: [HSK] Materialbalanser (Sammansättning, Recirkulation & Omsättning)
Hej snälla du har du möjliget att titta på min lösning om det är rätt eller fel , kunde inte beräkna denna Totalomsättningen av CO blir för mycket
Bas=100 kmol CH30H H2= 67%
CO=32,8%
CH4= 0,2 % , H2=(0,968-a)R, CH4=0,032P
C0=0,18(32,8+aR)
R H2=(0,968-a)P
CO=aP
In - Ut + Produktion - Konsumtion = Ackumulation
100 kmol/h färskmatning
In
Ut
Produktion
Konsumtion
Ackumulation
CH4: 0,2
CH4: 0,032P
0 i samtliga fall
CH4: 0
0 i samtliga fall
CO: 32,8
CO: aP
CO: 0,18(32,8+aR)
H2: 67
H2: (0,968-a)P
H2: 0,36(67+(0,968-a)R)
MB
CH4: 0,2-0,032P=0---------1
P=6,25
CO; 32,8-aP-0,18(32,8+aR)
32,8-5,25a-5,9-0,18aR=0 --------------2
26,9-5,25a-0,18aR=0
R=26,9-5,25a/0,18ª-----------------------3
H2: 67-((0,968-a)P)- (0,36(67+(0,968-a)R)=0
67-((0,968-a)P)- 0,36(67+(0,968-a)R)=0 --------------------4
67-(6,05-6,25ª)-24,12-0,36(0,968-a)R=0
60,95-6,25a-24,12-0,34848R+0,36aR=0------5
Eq3 i eq 5
a=0,5236
R=250,666
Totalinmatningens sammansättning=totaöinmatning/färskainmatning
aR+(0,968-a)R+0,0032)+100)/100(0,5236* 250,666)+(0,968- 0,5236 ) 250,666+ 0,0032)+100)/100
=(131,249+111,396+0,0032+100)/100
=3,425
Recirkulationsförhållandet=recirkulerad mängder/färskinmatad 131,249+111,396+0,0032/100=2,426
Totalomsättningen av CO=In-Ut
32,8+aR-aP=32,8+(0,5236 *250,666)-( 0,5236 *6.25)=32,8+131,2-3.27=
Senast redigerat av Mikjo (2017-02-05 18:00)