Una corrente gassosa di 400m3/s proveniente da un

PROVA SCRITTA DI ESAME per il corso di Impianti di Produzione dei Farmaci
di giovedì 10/04/2014 alle ore 14.30 Aula B
nome e cognome:
matricola:
Esercizio
La produzione commerciale di etanolo avviene per idratazione dell'etilene attraverso la reazione:
C 2 H 4 (g) + H 2 O (v) ↔ C 2 H 5 OH
ma parte dell'etanolo è convertita a dietil-etere dalla reazione secondaria indesiderata:
2C 2 H 5 OH (v) ↔ (C 2 H 5 ) 2 O (v) + H 2 O (v)
Il reattore è alimentato con una corrente a 310°C con la seguente composizione molare:
C 2 H 4 = 53.7 %; H 2 O = 36.7 %; N 2 = 9.6 %
Il reattore opera isotermicamente a 310°C. Si ottiene una conversione dell'etilene del 5% ed una resa
dell'etanolo pari a 0.900.
Conoscendo i seguenti dati per il dietil-etere:
•
•
•
-5
-7 2
C p [kJ/(mol°C)] = 0.08945 + 40.33x10 T(°C)-2.244x10 T
∆H v = 26.05 kJ/mol (che si può assumere indipendente dalla temperatura)
∆H° f = -272.8 kJ/mol per il dietil-etere liquido (tenerlo presente nei calcoli).
e ricavando quelli per gli altri composti dalla Tab. B1 del Felder-Rousseau, si chiede, assumendo una base di
calcolo di una portata di alimentazione di 1 mol/s:
1. tracciare il diagramma di flusso del sistema in esame, evidenziando le variabili incognite;
2. calcolare le portate molari di gas in uscita (si suggerisce un bilancio sulle specie atomiche);
3. preparare e riempire la tabella delle entalpie, usando il metodo dei calori di formazione;
4. calcolare la richiesta di calore o di raffreddamento per mantenere il reattore a 310°C, esprimendola
in kJ/(mol di alimentazione);
5. perché secondo voi il reattore è stato progettato per avere una conversione percentuale
dell'etilene così bassa? Quale potrebbe essere secondo voi lo stadio successivo da collocare subito
dopo il reattore? Potete dare un dettaglio dei vantaggi e degli accorgimenti da prendere?
QUESITI
a) Come si definiscono (con un’espressione matematica esatta) i calori specifici c v e c p ? Completare la
risposta con i relativi grafici.
b) Il calore standard della reazione C 4 H 10 (v) + 13/2O 2 → 4CO 2 + 5H 2 O (v) è -2658kJ/mol. Spiegare
perché il suo valore non coincide con quello indicato nella citata Tab. B1.
c) Quante moli di H ci sono in 100 moli di H 2 SO 4 ? e quante di H 2 ? e quante di O? e quanti sono i grammi
di H e quelli di H 2 ?
Per le risposte corrette e complete si potranno avere:
Esercizio: 1) 3 punti; 2) 5 punti; 3) 6 punti; 4) 6 punti; 5) 6 punti.
Quesiti: a) 2 punti; b) 2 punti; c) 2 punti.

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