Eenheidsbewerkingen van de chemische industrie

Vakinformatie

Eenheidsbewerkingen Chemische Industrieën is een vak van de 3de bachelor Bio-Ingenieurswetenschappen. Het vak zit in het pakket van de minor Chemische Technologie van de chemisten (je mag het niet opnemen als je geen Fysische Transportverschijnselen hebt gevolgd). Het wordt gedoceerd door twee proffen, Jan Degrève en Peter Van Puyvelde. Eerstgenoemde geeft les gedurende de eerste helft van het semester, over de theoretische kant van de eenheidsbewerkingen (meer specifiek gaat dit over scheidingsprocessen: destillatie, absorptie, extractie). Dit is ook het deel waar de oefenzittingen over zullen gaan (de laatste 3 oefenzittingen zijn computerzittingen, waarbij men leert werken met Aspen Plus, een programma om industriële processen te berekenen en ontwerpen, hier moet op het einde een verslag van worden ingediend). De tweede helft van de hoorcolleges worden gegeven door Van Puyvelde die het heeft over de toegepaste kant, meer bepaald een gedetailleerde studie van een olieraffinaderij en van de ammoniaksynthese.

Het examen is volledig open boek, en bestaat uit een stuk theorie van de hoorcolleges van Degrève, een stuk theorie van Van Puyvelde's deel en twee oefeningen zoals die in de oefenzittingen. De theoriegedeelten zijn mondeling te verdedigen. Het wordt aangeraden extra goed op uw tijdsindeling te letten want je krijgt niet veel tijd voor het theoriegedeelte (TIP: zeker het deel van Van Puyvelde niet te slordig leren, hij vraagt door bij het mondeling (voorbeelden!) en dan heb je geen tijd om op te zoeken).

Kijk ook op de LBK Examenwiki voor meer examenvragen.

Examenvragen

28 augustus 2015

Degrève

1. Topsectie gegeven me 2 platen, je had je kunnen vergissen met drie maar het was een totale reboiler denk ik. Dan moest je dat tekenen in een xy diagram met werklijn en voedinglijn waarvan q=0. Ook alle dingen aanduiden van Xb en al.
2. Iets van warmtewisseling, da ge de warmtewisseling via conductie moet geven ofzo (ik weet het niet meer goed). Je moest ook zeggen of een muur bestaande uit 2 baksteen lagen met spouw dinges tussen beter is dan enkel bakstenen ofzo en dan ook da temperatuurprofiel weergeven.

Van Puyvelde:

1. Cetaangetal uitleggen en welke structuren een hoog cetaangetal geven en uitleggen hoe dieje motor werkte (da was een bijvraag).
2. Iets me ratio van stoom/ethaan of da goe was da da hoog was. Bijvragen bij mij waren wa invloed op de kinetiek da had als ge veel stoom toevoegde en wa ge moest doen als voeding nafta ipv ethaan werd.
3. Linde proces

Oefeningen:

1. Ineens dingen met azeotropen en al da ge die ga destilleren me 2 kolommen één op gewone atmosferische druk en de andere op 10 atmosfeer. ge wist denk ik alles van die 2 kolommen (van partiele reboiler en reflux enal). ge moest kiezen welke kolom ge eerst ging gebruiken en dan welke stroom ge ging gebruiken om als voeding voor uw tweede kolom zou gebruiken. dan daar wa zever mee berekenen en dan zei em wa er zou gebeuren als ge oneindig veel platen in uw eerste kolom zou steken ofzo. en dan weeral shit berekenen
2. absorptie oefening, waar ge alles zo wa moest omrekenen enal en dan wa dingen berekenen en tekenen. dan zei die da er ineens een verlies was tussen twee platen en dan moest ge tekenen hoe da te zien ging zijn op uw grafiek en dan terug dings berkenen

15 juni 2015

Vragen Degreve:

1. Wat is pinching en leg uit toegepast op desorptie. Maak één of twee grafieken en duidt daar voldoende 'labels' op aan zodat het begrijpbaar is. Geef specifiek welke values gegeven/gespecifieerd zijn en welke je kan laten variëren.
2. Er gebeurt een vloeistof-vloeistofextractie in 3 stappen, ge krijgt daar een schematische voorstelling van. Hij wilt dat ge de tekening aanvult met een opstelling waarmee ge het extract zou kunnen zuiveren. Ik had daar een desorptiekolom waar ge uw extract doorstuurt, dat er dan proper terug uitkomt, waarna ge da solvent terug kunt loopen naar uw opstelling. (Hij leek semi tevreden). Ge moest dan op zo'n driehoeksdiagram tonen hoe ge daar op al uw samenstellingen kon aflezen (dus de constructie daarvan geven). Hij vroeg daar dan bij hoe ge die samenstellingen afleest, waar ergens R3 en E3 zouden liggen en of E (de samengebrachte E1, E2 en E3) perse op die bolle curve moest liggen (het antwoord was nee, E1, E2 en E3 moeten daar allemaal op liggen maar als die samengevoegd worden hoeft dat dus niet meer).

Vragen Van Puyvelde:

1. Leg octaangetal uit, welke structuren hebben daar invloed op (alles uitleggen daarover, zeggen dat aromaten en vertakte moleculen een hoog octaangetal geven)
2. De rol van stoom bij steamcracking helemaal uitleggen
3. Uitleggen waarom de eerste reactor bij ammoniaksynthese opereert als "slechte reactor"

Oefeningen (prepare for some real shit):

1. • Een standard destillatie, ge moet een beetje extra zoekwerk verrichten want hij doet een beetje vaag over de samenstellingen van de stromen en ge krijgt een grafiek van component B ipv A, maar met wat redeneerwerk komt ge er wel, daarbij vraagt hij het aantal platen en de locatie van de voeding (gg easy). Dan begint hij te wenen dat de condensor nu uw vloeistof onderkoelt (15 graden kouder dan kookpunt) en dat dat dus een deel van de vapour van de bovenste plaat gaat condenseren. De reflux wordt hetzelfde gehouden als daarvoor. Berekenen hoeveel energie er onttrokken wordt aan de condensor (in watt), berekenen wat dan de "reëele reflux" van de platen in de kolom is en een tabel invullen met D, N en L'/V' voor en na da ge die reboiler zo maakt (uitleggen hoe ge alles berekent en waarom)
   • Hier weet ik ni zoveel meer van want die vraag was naar de kloten. Een vloeistof-vloeistof extractie, ge moest berekenen wat het minimale vloeistof debiet moest zijn voor een recovery van 92 procent, ge moest dat ook tekenen op mm-papier (like wut?), dan moest ge berekenen hoeveel trappen ge nodig hebt als ge 1,4Lmin gebruikt als stroom. Dan wa er zou gebeuren als ne pipo dat in gelijkstroom ipv in tegenstroom aansluit (come again, nigga?). Dan kreeg ge een driehoeksdiagram ZONDER ONTMENGINGSGEBIED (???) en daar moest ge dan vanalle tie-lines tekenen voor verschillende mengsels van A en B en daar moest ge grafisch Lmin op bepalen en dan vergelijken me wa ge eerder al berekend had. Dan als laatste ging em daar een driestapsreactie van maken en moest ge ook nog is op die driehoek of op mm-papier tonen hoe da dan zou verlopen en wa de samenstelling opt einde zou zijn.

19 januari 2012

I. Deel Degrève

1. Wanneer treedt pinching op bij desorptie? Leg ook uit wat men kan veranderen om een (bestaande) desorptiekolom te verbeteren.
2. Bij welk probleem en proces is onderstaande grafiek van toepassing? Vervolledig de flow chart en zet labels bij de pijlen

Bestand:Azeotrope destillatie.png

II. Deel Van Puyvelde

1. In een raffinaderij wil men een mengsel scheiden met volgende scheidingstrein. Het mengsel bestaat uit propaan (C3), butaan (nC4), isobutaan (iC4), pentaan (nC5) en isopentaan (iC5). (Alle massastromen en relatieve volatiliteiten zijn gegeven). Vul de stromen in bij de pijlen. Welke alternatieve scheidingstrein zou je nog voorstellen? Bestand:Scheidingstrein.png
2. Geef voor een sterk exotherme reactie A + B -> C vier mogelijke manieren die we gezien hebben om oververhitting tegen te gaan.
3. Hoe ziet de reactor van een katalytische kraking eruit in een raffinaderij?

III. Oefeningen

1. In een destillatietoren wil men een mengsel van 55 mol% n-pentaan en 45mol% n-hexaan scheiden. Het debiet van de voeding is 1000kmol/h en de temperatuur is 55°C. Het destillaat bevat 99,93 mol% pentaan. Er komt 99,5% van het pentaan in het destillaat terecht. De refluxverhouding is 2,8 en als relatieve volatileit mag men alpha=2,5 als constant beschouwen.
   • Geef een schema van het proces, en duid de stromen aan.
   • Bereken de debieten van de stromen en hun samenstelling.
   • Wat is de toestand van de voeding? (T-xy grafiek gegeven)
   • Bepaal de minimale refluxverhouding grafisch en met de formule van Underwood. (x,y-grafiek gegeven)
   • Bepaal het aantal evenwichtsplaten. Leg duidelijk uit welke stappen je neemt en duid de verschillende lijnen aan op de grafiek. (Nog een x,y-grafiek gegeven)
   • Bepaal het minimum aantal evenwichtsplaten om de destillatie uit te kunnen voeren grafisch en via de formule van Fenske. (Nog een x,y-grafiek gegeven)
2. Men wenst een luchtstroom te zuiveren van aceton door een tegenstroom absorptieproces met zuiver water als solvent. Het debiet van de luchtstroom is 100mol/h en het debiet van de waterstroom is 300mol/h. Bij aanvang is de molaire fractie van aceton in de luchtstroom gelijk aan 0,01 maar men wil deze zuiveren tot 0,0005. De vergelijking van de evenwichtslijn wordt gegeven door Y=2,45*X. De hoeveelheid waterdamp in de luchtstroom en de hoeveelheid lucht opgelost in water mag verwaarloosd worden.
   • Geef een schema van het proces, en duid de stromen aan.
     • Bereken de debieten van alle in- en uitgaande stromen.
     • Bereken de debieten van de inwendige stromen van de dragers.
     • Bereken de molaire fractie aceton in de uitgaande vloeistofstroom.
   • Geef de molaire verhouding aceton t.o.v. de uitgaande waterstroom (wat is het verschil met molaire fractie t.o.v. vloeistofstroom?).
   • Bereken het minimale debiet van de waterstroom (millimeterpapier gegeven om constructie te maken) en leg uit hoe je te werk bent gegaan.
   • Bereken het aantal evenwichtstrappen onder operationele condities.
   • Bereken de recovery van aceton.
   • Stel dat de ingaande waterstroom niet zuiver zou zijn maar een beetje aceton zou bevatten, wat zou het gevolg zijn voor de recovery?