Fordypningsmodul SIK20AK Gassrensing
Øving 2 (gitt til eksamen i SPESIELLE EMNER I KJEMITEKNIKKEN i juni 1986)
En kontinuerlig gass-væske reaktor er utstyrt med gasspreder og røreverk for sikring av fullstendig blanding av gass- og væskefase og god kontakt mellom de to faser. Til denne reaktoren tilføres kontinuerlig G0 = 200 Nm3/h gass og L0 = 0,1 m3/h væske.
Gassen inneholder en absorberbar komponent A som reagerer hurtig og irreversibelt med en komponent B i væskefasen til et produkt P etter den støkiometriske ligning:
B og P er ikke-flyktige. Hastighetsligningen er:
hvor k er hastighetskonstanten for reaksjonen og cA og cB er molare konsentrasjoner
a) Utled hastighetsuttrykket
når det oppgis at all absorbert A omsettes i væskefilmen.
b) Still opp en generell materialbalanseligning for komponent A som gir pA = f(cB). Løs denne eksplisitt til formen: 
, når det oppgis at pA0 = 0,010 bar, cB0 = 1 ,.00 kmol/m3 og P = 1,00 bar. Bestem størrelsen av konstantene a og b for dette tilfelle.
I den videre beregning settes pA0 = 0,010 bar, cB0 =1,00 kmol/m3 og P = 1,00 bar.
c) Beregn pA og cB ved stasjonær tilstand. (Tips: Start med å anta en verdi for cB, f.eks.
cB = 0,60 kmol/m3.)
Ved tiden t = t1, etter at stasjonær tilstand har innstilt seg stoppes væsketilførselen L.
d) Beregn tiden som går med før cB, har sunket til 0,02 kmol/m3.
Data:
Reaktorens væskevolum (gassfritt) V1 = 0,162 m
Volumfraksjon væske i reaksjonsvolumet f1 = 0,90 m/m
Masseoverføringskoeffisienter
Gassfilm : kAga = 144 kmol/m3 h bar
Væskefilm: kAla = 50 h-1
Spesifikt kontaktareal a = 100 m2/m3 reaksjonsvolum
Diffusjonskoeffisienter i væsken DA = DB = 7,2 10-6 m2/h
Henrys lovs konstant H = 106 m3-Pa/kmol
Reaksjonshastighetskonstant k = 2,6-107 m3/kmol h
Molart gassvolum 22,414 Nm3/kmol