Kemiteknik, separator separerar endast ett ämne?

Om du menar att du kan försumma mängden syrgas och etylenoxid som recirkuleras så är nog svaret ja. Det är åtminstone hur jag tolkar texten.

Bra att du är online. Är frågan helt ute och cyklar? Om det tillförs 200 konstant hela tiden och det förs in nästan 200 (184,24) från separatorn hela tiden så kommer ju hela anläggningen gå sönder?

Det står att det förs in 200 SAMT oreagerad eten, så det förs alltid in 200.

Ja det blir ju en ganska stor cirkulerande last (som strömmen man recirkulerar brukar kallas, "circulating load" på engelska). Men i massflöde kanske det inte blir så mycket trots allt. Detta ska föreställa en storskalig industriell process. Du får helt enkelt ställa upp en materialbalans och räkna på det för att se om flödena blir hiskeligt stora eller om svaret verkar rimligt.

Tips: Vill du få in lite linjär algebra i detta så är denna typ av uppgift perfekt att lösa genom matrisekvationer på formen Ax=b. Nu är detta en ganska enkel materialbalans men det är användbart för större system med fler ämnen och strömmar. Det är också användbart om du ska lösa något större jämviktssystem. Ska du läsa någon kurs i jämviktslära/akvatisk kemi eller liknande?

Vill du istället träna på numeriska lösningsmetoder så kan man även iterera fram lösningen ganska enkelt.

Nej nu förstår jag inte. Vad menar du med massflöde?

Jag tycker att frågan (c-frågan) är väldigt svår, det är knappt en kemifråga, det är en mattefråga. 

Vi kommer läsa kemisk jämviktslära nångång i framtiden. Även fysikalisk biokemi, vad det nu betyder

Nej nu förstår jag inte. Vad menar du med massflöde?

Massflöde är hur stor massa som flödar genom processen per tidsenhet, dvs angivet i kg/s, ton/h, g/min eller vilken enhet som nu är mest lämplig. I detta fall har du ett färskt molflöde av eten motsvarande 200 kmol/h vilket motsvarar ungefär 5,6 ton/h. Det är ganska lite för att vara en industriell process, så även om den cirkulerande lasten blir flera gånger större är det fortfarande hanterbara mängder (upp till vissa gränser såklart). 

Jag tycker att frågan (c-frågan) är väldigt svår, det är knappt en kemifråga, det är en mattefråga. 

Mitt förslag till c) är att du namnger alla strömmar (a, b, c... eller vad du nu vill döpa dem till) i flödesschemat som du ritade i a). Sedan gäller det att ställa upp materialbalanser över alla noder, dvs platser där strömmar delar på sig (separatorn) eller slås ihop (blandningspunkten). Du kan även ställa upp balanser över reaktorn men också över hela processen i sin helhet. Du vet ju att grundämnen inte kan förstöras i en kemisk process, vilket innebär att alla atomer som körs in måste komma ut i samma takt (under antagande av steady-state, dvs att det inte finns några läckor eller att saker ackumuleras i processen, fast det är underförstått i uppgiften).

När du har satt upp ett gäng materialbalanser får du ett ekvationssystem att lösa. Observera att du inte behöver hitta kompositionen i varenda ström utan du behöver bara ställa upp så många ekvationer och lösa systemet så pass långt att du får fram värdena som efterfrågas.

Som du förstår blir det lätt många ekvationer om det finns flera (fler än här) enhetsoperationer i en process, kanske med jämvikter och ännu fler ämnen och olika bireaktioner. Då är det enklare att lösa detta i form av en matrisekvation, eventuellt på datorn. Det finns speciella programvaror för sådant som är gjorda för just kemi (HSC Chemistry, CEA, ChemSage m.fl.) eller så använder man de gamla godingarna Excel och Matlab. Det behövs dock inte något sådant i just denna uppgift utan du kan lösa den för hand.

Okej... jag kanske bara är för desperat att tänka mattigt. Jag ska försöka

Här säger en person att jag ska ränka med att att total input av etan alltid är 200kmol/h inklusive det som kommer av recirkulering. Det är sant, frågan blir avsevärt enklare om jag får tänka så.

https://chemistry.stackexchange.com/questions/131018/chemical-engineering-recycle-unreacted-ethene 

Ja, men det är inte vad som står i uppgiften. Det står ganska tydligt: "I blandningspunkten tillförs 200 kmol eten/h och 90 kmol syrgas/h utifrån, samt oreagerad eten recirkulerad från separationssteget".

Det vore också ganska ologiskt att man alltid tillför 200 kmol/h till reaktorn så länge det finns kapacitet att tillföra ytterligare material. Syftet med recirklueringen är ju att höja utbytet i processen utan att behöva dra ner på produktionstakten, men det är omöjligt att göra ifall du räknar med konstant 200 kmol/h till reaktorn. 

Har du inget facit till uppgiften? Någon lärare som kan förtydliga vad som gäller? Uppgiften är dock inte så svår att lösa när du väl har fått kläm på hur man gör. Det är en ganska klassisk uppgift inom grundläggande kemiteknik.

Har du till att börja med ritat någon figur och namngett strömmarna? I så fall kan vi resonera utifrån den figuren.

Jag frågade precis min lärare, han sa att det var exklusive. Jag vet att det står tydligt i frågan. Jag har inte försökt än.

Inget facit.

Jag verkar ha fått svaret, allt kan räknas ut.

Jag började med att sätta molflöde av recirkulationen till något r. Flödet in i reaktorn är då 200+r. Det som händer inuti reaktorn har ja skrivit i boxen. p är produkten (oxidan) och s är syre, "or" betyder oreagerad eten. Jag får då ett uttryck 0,98*0,94*(200+r)=r som jag kan lösa r ur!

Det känns lite för enkelt/bra för att vara sant.

Som du kanske märker uppdaterar jag min bild live här, jag upptäcker fel var femtonde sekund.

Det ser riktigt ut!

På riktigt!!!!

Du kan ju själv kontrollera det hela genom att se om alla balanser stämmer. Får du t.ex. in=ut vid blandningen och har du kvar alla kolatomer, syreatomer och väteatomer före och efter reaktorn? Kommer det in lika många atomer som det åker ut ur processen? Osv.

Japp, kontrollerat och klart, rätt. Tack för din hjälp