PROVA SCRITTA DI ESAME per il corso di Impianti di Trattamento degli Effluenti Inquinanti di venerdì 28-03-2014 nome e cognome: matricola: Problema 1 Una corrente di etanolo è prodotta per idratazione dell'etilene, secondo la reazione: (1) C 2 H 4 + H 2 O → C 2 H 5 OH Parte del prodotto è però convertito a di-etiletere attraverso la reazione secondaria: (2) 2 C 2 H 5 OH → (C 2 H 5 ) 2 O + H 2 O La corrente di alimentazione al reattore contiene n 1 moli di etilene, n 2 moli di vapore ed n 3 moli di inerti (che indicherete come I). La corrente di uscita dal reattore ha la seguente composizione, espressa come frazioni molari: C 2 H 4 =0.433; C 2 H 5 OH=0.025; (C 2 H 5 ) 2 O=0.0014, I=0.093, H2O=0.4476. Assumendo una base di 100 mol/s di gas effluente dal reattore, si chiede: a) tracciare il diagramma di flusso del processo, riportando i dati ed etichettando le correnti; b) sviluppare i bilanci sulle specie atomiche C, H, ed O, esprimendoli in funzione di n 1 , n 2 ed n 3 ; c) calcolare la composizione molare della corrente di alimentazione al reattore, la conversione percentuale dell'etilene, la resa frazionaria dell'etanolo, e la selettività della produzione di etanolo rispetto a quella dell'etere; d) la conversione percentuale dell'etilene che avete calcolato è molto bassa. Perché secondo voi il reattore è stato progettato per avere un consumo così basso del reagente? Quale potrebbe essere secondo voi lo stadio successivo da collocare subito dopo il reattore (si consiglia di tenere presente le temperature di ebollizione/condensazione dei composti coinvolti nel processo)? Potete dare un dettaglio dei vantaggi e degli accorgimenti da prendere? Per le risposte corrette e complete si potranno avere: a) 3 punti; b) 4 punti; c) 6 punti; d) 6 punti. Problema 2 Un gas naturale ha la seguente composizione percentuale su base volumetrica: metano=87.5%; etano=7.0%; propano=2.0%; azoto=3.5%. Si chiede: a) calcolare il potere calorifico superiore (HHV) e quello inferiore (LHV) del gas naturale, esprimendolo in kJ/mol ed usando i calori di combustione riportati nella tabella B.1 del Felder-Rousseau; b) calcolare il LHV dello stesso gas ma esprimendolo in kJ/kg; Per le risposte corrette e complete si potranno avere: a) 6 punti; b) 6 punti.