[scheikunde] Procesbalansen

Moderators: ArcherBarry, Fuzzwood

Berichten: 46

Procesbalansen

Hallo,
 
ik zit een beetje in de knoei met deze opgave:
 
"Een mengsel van propaan en butaan wordt verbrand met zuiver zuurstofgas. Het verbrandingsgas bevat 47.4 mol% water. Na verwijdering van water uit het verbrandingsgas, bevat het gas 69.4mol% CO2 naast zuurstofgas. Bereken de molfractie van propaan in het gevoede propaan/butaan mengsel. "(antwoord== 65.0%).
 
De reacties zijn : C3H8 + 5 O2 -> 3 CO2 + 4 H20
                          2 C4H10 + 13 O2   -->  8  CO2 + 10 H20
 
Ik ging uit van 100 mol propaan. Maar ik snap niet goed hoe ik nu verder moet.
 
Alvast bedankt!
 
 

Gebruikersavatar
Pluimdrager
Berichten: 2.386

Re: Procesbalansen

Stel X = molfractie propaan in mengsel en ga uit van 1 mol mengsel, waarin dan X mol propaan zit en (1-X) mol butaan.
 
Dat geeft na verbranding een hoeveelheid CO2 en H2O als functie van X.

Berichten: 46

Re: Procesbalansen

Pinokkio schreef: Stel X = molfractie propaan in mengsel en ga uit van 1 mol mengsel, waarin dan X mol propaan zit en (1-X) mol butaan.
 
Dat geeft na verbranding een hoeveelheid CO2 en H2O als functie van X.
 
Waarom moet zuurstofgas ook niet in rekening gebracht worden? Dit zit toch ook in de inkomende stroom naar de reactor?

Gebruikersavatar
Pluimdrager
Berichten: 2.386

Re: Procesbalansen

Het gaat alleen om de overmaat zuurstof die in het verbandingsgas terecht komt. Maar dat kun je pas bepalen nadat je eerst de CO2 en H2O als functie van X bepaald hebt.
Gewoon stap voor stap werken.

Berichten: 46

Re: Procesbalansen

Pinokkio schreef: Het gaat alleen om de overmaat zuurstof die in het verbandingsgas terecht komt. Maar dat kun je pas bepalen nadat je eerst de CO2 en H2O als functie van X bepaald hebt.
Gewoon stap voor stap werken.
Ik ben nog niet volledig mee.. Wordt er dan 7 mol CO2 en 9 mol H20 gevormd ?

Gebruikersavatar
Pluimdrager
Berichten: 2.386

Re: Procesbalansen

Met zomaar wat te gokken los je dit vraagstuk niet op.
 
Je moet systematisch werken in termen van X.
 
Lees mijn bericht #2 nog eens door. Dat is Stap 1.
 
Stap 2 is dan de hoeveelheid O2 in het verbrandingsgas bepalen als functie van X m.b.v. het gegeven: "Na verwijdering van water uit het verbrandingsgas, bevat het gas 69.4mol% CO2 naast zuurstofgas."
 
Stap 3 is dan X algebraïsch oplossen m.b.v. het gegeven: "Het verbrandingsgas bevat 47.4 mol% water."

Berichten: 46

Re: Procesbalansen

Ik heb deze stappen gevolgd, en ik kom 47.06 % uit.
Pinokkio schreef: Met zomaar wat te gokken los je dit vraagstuk niet op.
 
Je moet systematisch werken in termen van X.
 
Lees mijn bericht #2 nog eens door. Dat is Stap 1.
 
Stap 2 is dan de hoeveelheid O2 in het verbrandingsgas bepalen als functie van X m.b.v. het gegeven: "Na verwijdering van water uit het verbrandingsgas, bevat het gas 69.4mol% CO2 naast zuurstofgas."
 
Stap 3 is dan X algebraïsch oplossen m.b.v. het gegeven: "Het verbrandingsgas bevat 47.4 mol% water."

Gebruikersavatar
Pluimdrager
Berichten: 2.386

Re: Procesbalansen

Dan heb je een fout gemaakt.
 
Als je het juist doet vind je dat molfractie van propaan in mengsel X = 0,65
(dat is equivalent aan 65 % maar strikt genomen is dat niet wat er gevraagd werd)

Berichten: 46

Re: Procesbalansen

Kan u mij a.u.b helpen waar mijn fout zit? Ik zit er al lang op te zoeken.   Deze reactie heb ik juist vereenvoudigd door te delen door 2, chemisch is dit niet correct maar in onze cursus wordt dit steeds zo gedaan :   2 C4H10 + 13 O2   -->  8  CO2 + 10 H20
 
         x C3H8 + 5 O2 -> 3 CO2 + 4 H20
    -    x            -5x        +3x        +4x
         0            -5x        +3x         +4x
 
 
          (1-x) C4H10 + 13/2 O2   -->  4  CO2 + 5 H20
      -   (1-x)             ......               +4*(1-x)    +5*(1-x)
            0                 .......               4-4x           5-5x
 
DEZE zijn dus de gevormde producten , dus het volledig aantal is   +3x + 4 - 4x = (4-x )CO2     en   +4x+5-5x = (5-x) H20
 
Ben ik tot hiertoe al correct??
 
 
Pinokkio schreef: Dan heb je een fout gemaakt.
 
Als je het juist doet vind je dat molfractie van propaan in mengsel X = 0,65
(dat is equivalent aan 65 % maar strikt genomen is dat niet wat er gevraagd werd)

Gebruikersavatar
Pluimdrager
Berichten: 2.386

Re: Procesbalansen

Ja.
 
Nu Stap 2: het uitrekenen van de zuurstof in het verbrandingsgas.

Berichten: 46

Re: Procesbalansen

Als nG de stroom is die de COen de zuurstof bevat en nF het initieel aantal mol zuurstof. Dan is de molfractie van zuurstof = (1-0.694)= 0.306 mol zuurstof/mol
Het aantal verbruikt zuurstofgas is gelijk aan - (5x + 13/2 * (1-x)) = -13/2 + 1.5x dus als je deze molbalans uitschrijft kom ik dan nF- 13/2 + 1.5x = 0.306 * nG uit.
Pinokkio schreef: Ja.
 
Nu Stap 2: het uitrekenen van de zuurstof in het verbrandingsgas.

Gebruikersavatar
Pluimdrager
Berichten: 2.386

Re: Procesbalansen

Het initieel aantal mol zuurstof doet niet terzake.
 
Gegeven is: "Na verwijdering van water uit het verbrandingsgas, bevat het gas 69.4mol% CO2 naast zuurstofgas."
 
Je hebt al berekend hoeveel mol CO2 in het verbrandingsgas zit, dus dan weet je nu ook hoeveel zuurstof daar in zit.

Berichten: 46

Re: Procesbalansen

Het initieel aantal mol zuurstof doet niet terzake.

 

Gegeven is: "Na verwijdering van water uit het verbrandingsgas, bevat het gas 69.4mol% CO2 naast zuurstofgas."

 

Je hebt al berekend hoeveel mol CO2 in het verbrandingsgas zit, dus dan weet je nu ook hoeveel zuurstof daar in zit.
. Klopt dit dat dat dan (6,57 - 1,64x) is ? Ik heb (4-x) /7 * (11,5) gedaan. Maar ik begrijp niet zo goed waarom de initiële zuurstof er niet toe doet. Zit alle verbruikte zuurstof dan gewoon in het gevormd product?

Gebruikersavatar
Pluimdrager
Berichten: 2.386

Re: Procesbalansen

Klopt dit dat dat dan (6,57 - 1,64x) is ? Ik heb (4-x) /7 * (11,5) gedaan.
Ik heb geen idee wat je hier doet.
Zit alle verbruikte zuurstof dan gewoon in het gevormd product?
Nee, natuurlijk niet. Alleen de niet-verbruikte (overmaat) zuurstof zit in het verbrandingsgas.En dat is:
 
((100-69,4)/69,4) * (4 - X) mol O2

Berichten: 46

Re: Procesbalansen

Ik heb geen idee wat je hier doet.

Nee, natuurlijk niet. Alleen de niet-verbruikte (overmaat) zuurstof zit in het verbrandingsgas.En dat is:

 

((100-69,4)/69,4) * (4 - X) mol O2
. Dus nu hebben we (4-X) Mol CO2 , (5-X) H2O en (1-0,694/0,694) * (4-X) O2 ; de laatste stap was in rekening brengen dat het verbrandingsgas 47,4 mol% water bevat .. wat moet er dan gebeuren met die (5-X) ?

Reageer