Materialbalans - beräkna sammansättning
Hej, sitter med uppgiften nedan.
Det var ett tag sedan jag höll på med materialbalanser. Jag har gjort ett försök men då det inte finns något lösningsförslag vet jag inte om jag ens är på rätt väg.
Jag missade att densiteten var given för metan men om jag beräknar substansmängden med det istället blir det ungefär samma (n=41,077 mol med densitet) som jag fick genom ideala gaslagen.
Tacksam för hjälp!
Hej!
- Din atombalans är inte rätt. Om du har 41,05 mol/h metan så finns det fyra gånger så mycket väte i inflödet (fyra väteatomer per metanmolekyl). Om det finns 821 mol/h luft och luften består av 21% syrgas motsvarar det 172,41 mol/h syrgas, vilket innebär 344,82 mol/h syre (två syreatomer per syrgasmolekyl). Du saknar även ett ingående flöde av kväve i din beräkning.
- Vad gäller utflödet är det inte sannolikt att det bara bildas kolmonoxid och vatten. Eftersom du har ett stort överskott av syrgas kan man anta att det sker en betydande förbränning hela vägen till koldioxid. Du har alltså två förbränningsreaktioner: en där metan reagerar med syrgas och bildar kolmonoxid och vatten, en parallell reaktion där produkten istället blir koldioxid.
- Totalt sett har du då tre obekanta utflöden (koldioxid, vatten och syrgas). Du behöver därför tre oberoende ekvationer för att kunna bestämma dessa utflöden vilket du kan få fram som en materialbalans där du vet att antal atomer in = antal atomer ut av alla atomslag. Egentligen vet du inte heller utflödet av kvävgas, men eftersom kvävgas är inert kommer det vara lika stort som inflödet.
Materialbalanserna får du försöka klura ut på egen hand till att börja med. Återkom ifall du behöver mer hjälp :)
Tack för hjälpen, har löst uppgiften nu! Jag undrar dock hur man ska veta att det pågår två parallella reaktioner? Ibland gör de som är ansvariga för kursen udda antaganden. På inflödet räknade de med 172 mol /h.
Du förutsätts veta hur en förbränning går till och att det alltid bildas koldioxid vid en sådan, speciellt om syret är i överskott. Om syret är i underskott bildas i högre utsträckning kolmonoxid. Är man ute efter att elda naturgas för att få energi är det fördelaktigt med syreöverskott eftersom det friges mer värme när det bildas koldioxid (där kol har sitt högsta oxidationstillstånd, +IV). Om man istället är ute efter att omvandla naturgasen till någon kemikalie går vägen ofta via syntesgas, dvs en blandning av kolmonoxid och vätgas. Då förbränner man naturgasen med ett syreunderskott så det bildas så mycket kolmonoxid som möjligt.
Menar du att inflödet av 172 mol/h O2 är ett udda antagande? Det är det inte, utan värdet kommer från att luft består av 21% syrgas, vilket kanske står i någon av dina formelsamlingar. Annars är det ett bra värde att veta utantill.
Nej, jag kanske missuppfattade det du skrev om 344,82 mol/h syre i din första punkt. Har koll på andelarna kväve och syre i luft. Oavsett, tack för hjälpen :)
172 mol/h syrgas, men 344 mol/h syreatomer eftersom varje mol syrgas innehåller två mol syreatomer :)
