Presentasjon lastes. Vennligst vent

Presentasjon lastes. Vennligst vent

Damp/væske-likevekt (VLE) og flashberegninger •Flash –Enkle separasjoner –Olje/gass-separasjon offshore (flasher i serie ved ulike trykk) •Destillasjon.

Liknende presentasjoner


Presentasjon om: "Damp/væske-likevekt (VLE) og flashberegninger •Flash –Enkle separasjoner –Olje/gass-separasjon offshore (flasher i serie ved ulike trykk) •Destillasjon."— Utskrift av presentasjonen:

1 Damp/væske-likevekt (VLE) og flashberegninger •Flash –Enkle separasjoner –Olje/gass-separasjon offshore (flasher i serie ved ulike trykk) •Destillasjon –Den viktigste separasjonsprosessen for væsker! –Ca. 7% av industriens energiforbruk er til destillasjon –Olje-raffineri, synfuels –Petro- og finkjemi –Luftseparasjon •Absorpsjon –CO2-fjerning med aminer/vann

2 Damp/væske-likevekt •Likevekt mellom gass (y i ) og væske (x i ) –K-verdi (def.): K i = y i /x i –Generelt: K en funksjon av ”alt”: T, p, y i, x i •K-verdi bestemmes fra –Ideelt: Raoults lov og Henrys lov •K i = p i sat (T)/p ; K i = H i (T)/p –Moderat ikke-ideelt (hydrokarboner), inkl. høye trykk: •K beregnes fra tilstandsligning, for eksempel SRK –Ikke-ideelt (for eksempel etanol-vann) og lave trykk (< 10 bar): •K fra aktivitetskoeffisienter basert på eksperimentelle data •Ideell gass: K i =  i (x i ) p i sat (T)/ p

3 Damptrykk av ren komponent (B.7.1)

4 Raoults lov (B7.2) •Partialtrykk i gassen (dampen) er definert som –p i = y i p •Damptrykk av ren komponent: p i sat (T) •Damp/væske-likevekt: Anta ideell blanding (væskefasen) + ideell gass. Partialtrykket er da: Molfraksjon væske * Damptrykk ren komponent: –p i = x i p i sat (T) •Kombinert fås Raoults lov –p i = y i p = x i p i sat (T) –dvs. K-verdi: K i = y i /x i = p i sat (T) / p

5 Henrys lov (B7.4) Fortynnede løsninger (x i < 0.03) og lave trykk (ideell gass): –Henrys lov: y i p = H i (T) x i –K-verdi: K i = y i /x i = H i (T) / p •H i = Henrys ”konstant” : kun funksjon av T •For ideell blanding er H i = p i sat •Henrys lov gjelder også for superkritiske komponenter (”gasser”) som ikke har damptrykk

6 Flash-beregninger (kap. 2.5) •Likevekt mellom gass og væske: y i = K i x i (i=1,2,…,N c ) K-verdi K i : gitt funksjon av p,T,x i,y i •Komponentbalanser Fz i = Lx i + Vy i [mol/s] (i=1,2,…,N c ) •Anta gitt føde + p og T gitt (pT-flash) •2N c +2 ukjente: x i, y i, V, L •Trenger to ligninger til: Σx i = x 1 + x 2 + x 3 + …. = 1 Σy i = y 1 + y 2 + y 3 + …. = 1 Har også F = L + V (men ikke uavhengig ligning) •Løsning av ligningsettet –Innsett likevekten i komponentbalansen:Fz i = Lx i + VK i x i –Innfør L=F-V og løs mhp. x i : x i = Fz i / (F-V+VK i ) eller: x i = z i / [1 + V/F(K i -1)] –Nærmer seg… men V/F er ikke kjent… –…kan finnes ved å bruke at Σx i = 1… eller enda bedre numerisk ved å bruke Σy i -Σx i = 0….. Gir Rachford-Rice ligningen:

7 Eksempel flash •Kondensator/flashtank for ammoniakk-syntese –Føde F fra reaktor (250 bar): 61.5% H 2, 20.5% N 2, 18% NH3 –Gassen kjøles til 25C for å kondensere ut ammoniakken –Oppgave: Beregn L/F, V/F og sammensetningene •Data –Anta gass/væske-likevekt –Bruk Raoults lov for ammoniakk og Henrys lov for de to ”gass”-komponentene (på tross av det høye trykket)

8 Rachford-Rice z1=0.615, z2=0.205, z3=0.18 K1=60.8, K2=35.6, K3= a=0:0.01:1; rr = z1*(K1-1)./(1+a.*(K1-1)) + z2*(K2-1)./(1+a.*(K2-1)) + z3*(K3-1)./(1+a.*(K3-1)) plot(a,rr) Konklusjon: a = V/F = 0.85

9 Flash ammoniakk-syntese 1. p = 250 bar, T=298KFLV Totalt [mol] H2 molfraksjon N2 molfraksjon NH3 molfraksjon p = 125 bar, T=298KFLV Totalt [mol] H2 molfraksjon N2 molfraksjon NH3 molfraksjon p = 250 bar, T=248KFLV Totalt [mol] H2 molfraksjon N2 molfraksjon NH3 molfraksjon Ammoniakk utkondensert = L x 3 •Case 1: mol •Case 2: mol •Case 3: mol Konklusjon: Ønsker • høyt trykk • lav temperatur K1=192;K2=104;K3= ; z1=0.615, z2=0.205, z3=0.18 z1*(K1-1)/(1+a*(K1-1)) + z2*(K2-1)/(1+a*(K2-1)) + z3*(K3-1)/(1+a*(K3-1)), 0.9) x1=z1/(1+a*(K1-1)), x2=z2/(1+a*(K2-1)), x3=z3/(1+a*(K3-1)) y1=K1*x1, y2=K2*x2, y3=K3*x Reaktor N 2 +3H 2 = 2NH 3

10 Kommentar ammoniakk •Haber-Bosch ca (Nobelpriser; utkonkurrerte Hydros lysbueprosess) •”Grønn revolusjon” på 1970-tallet •N 2 (luft) + H 2 (vann) + energi = NH 3 •1. Lage syntesegass (30 bar) A. Primærreformer (steam reformer) •Fra metan: CH H 2 O = CO H 2 •Fra kull: C + 2 H 2 O = CO H 2 •Endoterme reaksjoner: Må tilføre mye varme B. Sekundærreformer: Tilfører luft: 2 H 2 + O 2 = 2H 2 O C. CO-konvertering: CO-> CO 2 D. Fjerne CO 2 (Herøya: Absorpsjon i vann) •2. Ammoniakk-syntese (250 bar) –N H 2 = 2 NH 3 –Ammoniakk utkondenseres og uomsatt N2 + H2 resirkuleres


Laste ned ppt "Damp/væske-likevekt (VLE) og flashberegninger •Flash –Enkle separasjoner –Olje/gass-separasjon offshore (flasher i serie ved ulike trykk) •Destillasjon."

Liknende presentasjoner


Annonser fra Google