ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΧΗΜΙΚΩΝ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ ΙΙ 2η σειρα ΑΣκησεων

Θερμοηλεκτρικός σταθμός με καύσιμο γαιάνθρακα * Ασκηση 1η Θερμοηλεκτρικός σταθμός με καύσιμο γαιάνθρακα * Μεγάλος σταθμός ηλεκτροπαραγωγής (περίπου 1000 MW), που χρησιμοποιεί καυστήρες ρευστοποιημένης κλίνης σαν θαλάμους καύσης (βλ. Σχ. Π1.2), τροφοδοτείται με 240 τόνους ξηρού γαιάνθρακα/ώρα, το 50% του οποίου καίγεται στις συστοιχίες των ρευστοποιημένων κλινών, ενώ το υπόλοιπο 50% καίγεται σε κάποιο άλλο σημείο του συστήματος. Η συστοιχία του Σχ. Π1.2 περιλαμβάνει 10 ρευστοποιημένες κλίνες, όπου η καθεμιά έχει μήκος 20 m, πλάτος 4 m και περιέχει στερεά σωματίδια γαιάνθρακα σε βάθος 1 m. Να βρείτε το ρυθμό αντίδρασης στους θαλάμους καύσης με μέγεθος αναφοράς: 1. Τον όγκο των κλινών και 2. Τη μάζα του καιόμενου γαιάνθρακα. Δίδεται: Η ποσότητα των σωματιδίων του γαιάνθρακα στις ρευστοποιημένες κλίνες είναι 0,14 kg Γαιάνθρακα / L Κλίνης . * Με βάση την Άσκηση 1.2 του βιβλίου O.Levenspiel

Fluid Catalytic Crackers (FCC) * Ασκηση 2η Fluid Catalytic Crackers (FCC) * Οι αντιδραστήρες FCC είναι από τις μεγαλύτερες μονάδες επεξεργασίας που χρησιμοποιούνται στη βιομηχανία πετρελαίου. Στο Σχ. Π1.3 παρουσιάζεται ένα παράδειγμα μιας τέτοιας μονάδας. Μια τυπική μονάδα έχει εσωτερική διάμετρο 4-10 m και ύψος 10-20 m, ενώ περιέχει περίπου 50 τόνους πορώδους καταλύτη πυκνότητας ρ=800 kg/m3. Η μονάδα τροφοδοτείται με περίπου 38000 βαρέλια αργό πετρέλαιο ανά ημέρα (6000 m3/ημέρα, πυκνότητας ρ≈900 kg/m3) και διασπά τις μεγάλες υδρογονανθρακικές αλυσίδες σε μικρότερα μόρια. Για να αποκτήσετε μια ιδέα για την ταχύτητα της αντίδρασης σε τέτοιες τεράστιες μονάδες, υποθέστε ότι η τροφοδοσία αποτελείται από κορεσμένους υδρογονάνθρακες με 20 άτομα άνθρακα (C20) που διασπώνται σε μικρότερα μόρια. Εάν το 60% της τροφοδοσίας διασπάται σ’ αυτή τη μονάδα, ποια είναι η ταχύτητα της αντίδρασης, εκφρασμένη ως: 1. – r΄(αντιδρώντα mols/kg καταλύτη · s) και ως 2. – r΄΄΄ (αντιδρώντα mols/m3 καταλύτη · s); * Με βάση την Άσκηση 1.3 του βιβλίου O.Levenspiel

Fluid Catalytic Crackers (FCC) * Ασκηση 2η (ΣχΗΜΑ) Fluid Catalytic Crackers (FCC) * * Με βάση την Άσκηση 1.3 του βιβλίου O.Levenspiel.

Ασκηση 3η Σε πορώδη φορέα γ-Al2O3 έχει αποτεθεί κατόπιν εμποτισμού 15% κ.β. ΝiO. Προκειμένου ο καταλύτης να χρησιμοποιηθεί σε αντίδραση υδρογόνωσης, υφίσταται αναγωγή όπου το NiO μετατρέπεται σε Νi και αυτά είναι τα ενεργά κέντρα της υδρογόνωσης. Αν η διασπορά του Ni είναι 75% να υπολογισθεί η μέση συγκέντρωση των ενεργών κέντρων στην καταλυτική επιφάνεια.

Ασκηση 4η Τροφοδοσία πεντανίου F=10 mols/h μετατρέπεται κατά 75% σε αντιδραστήρα πλήρους ανάμιξης, στον οποίο υπάρχει ποσότητα 15g καταλύτη Pt/Al2O3 που περιέχει 0,15% κ.β. (w/w) Pt. Η διασπορά του Pt στον καταλύτη έχει μετρηθεί 60%. Τα ενεργά κέντρα της αντίδρασης είναι τα διεσπαρμένα στο φορέα και διαθέσιμα άτομα Pt. Να υπολογισθεί ο παράγοντας συχνότητας (TurnOver Frequency, TOF).