Exam text content

Kemian ja biotekniikan laitos 17.10.2017
KEB-41500 2017-01 Teollisuuden prosessit 1 (2)
Mikko Pirttiniemi, Jukka Konttinen

Osa II laskut

>» Laskimen ja kurssimateriaalin käyttö sallittu

> Vastausaika vähintään 2 h. Osan | voi vaihtaa osaan II heti kun haluaa.

» Muistathan antaa palautetta Kaiku-järjestelmän kautta saadaksesi
opintosuorituksen.

>» Kysymyspaperia ei tarvitse palauttaa.

1. Rikin valmistuksessa kemian teollisuudessa tehdään rikkivedystä rikkiä kaksivaiheisessa
prosessissa, jossa reaktioyhtälöt ovat

RI: HyS + 1,50, > SO, + H,O
R2: S0, + 2H,S > 35 + 2H,0

Reaktion 1 konversiokerroin rajoittavalle aineelle on X, = 0,3. Reaktiolle 2 konversiokerroin
rajoittavalle aineelle on X, = 0.9. Reaktio R1 tapahtuu ensin ja sitten reaktio R2. Prosessiin
menee sisään Nyy, sin = 2 MOI ja Nima = 20 MOI.

a) Teereaktioille prosessikaaviot (1p)
b) Tee reaktioille ainetase (moolimäärät riittävät) (3p)
c) Teeainetase aineille S,02 ja H,. (1p)

Ainetase voi olla molemmille reaktioille samassa taulukossa.

2. Reaktiolla
C(s) + H20(g) > CO(g) + H2 (g)

, joka tapahtuu lämpötilassa T = 700 C? ja paineessa p = 2 bar, on Gibbsin energia

AG = —3710,58. Reaktioon menee sisään ainemäärät n; ;n = 3, N1,0,in = 2-

a) Laske reaktion termodynaaminen tasapainovakio K (1p)

b) Laske reaktion konversio ja ainetase (moolimäärät riittävät). (3p)

c) Mikäli reaktion painetta kasvatetaan p = 3 bar-arvoon, mihin suuntaan reaktion
konsentraatiotasapainovakio K; muuttuu? (1p)

KÄÄNNÄ!
Kemian ja biotekniikan laitos 17.10.2017
KEB-41500 2017-01 Teollisuuden prosessit 202)
Mikko Pirttiniemi, Jukka Konttinen

Osa II laskut:

3. Bunsenlampussa poltetaan hiilimonoksidia. Ilma-aukko on avattu täysin ja oletetaan liekkiin
kulkeutuvan esisekoittunut polttoaine, joka sisältää stoikiometrisen määrän ilmaa ja
hiilimonoksidia. Reaktio tapahtuu täydellisesti. On todettu, että liekin kuumin lämpötila
voidaan arvioida liekkirintamassa (ks. kuva) tapahtuvan reaktion adiabaattisen lämpötilan

avulla.

a) Mikäon näin arvioituna liekin lämpötila? (4p)

b) Jos reaktioon ilmaa yli-ilmakertoimella 4 = 1.3, niin mihin suuntaan loppulämpötila muuttuu
ja miksi? Vastaus ja perustelu riittävät (1p)

Alla taulukot tarvittavista lähtöarvoista. Oletetaan, että ilma ja hiilimonoksidi menevät prosessiin
25 C? lämpötilassa. Arvioi c,, -arvot lähtö- ja loppulämpötilan keskiarvolämpötilalla, käytä

kaavaa c, = a + DT.
A Liekkirintama

 

(T:e1=298K) a b Hm

J/molK — J/molK — J/mol
TO(9) — 29,6127 0,00301 -111700-
CO>2(g) —44,3191 0,0073 -394088
02 (g) — 30,5041 0,00349 0
Ne(9) = 29,2313 0,00307 0