TECNOLOGIE CHIMICHE INDUSTRIALI

M417 – ESAMI DI MATURITà â‚¬ TECNICA INDUSTRIALE 1998

 

Indirizzo: CHIMICO

 

Tema di:

 

Una miscela di due componenti, il cui comportamento si può ritenere ideale, viene sottoposta a rettifica continua in una colonna funzionante a pressione praticamente uguale a quella atmosferica.

Le composizioni delle correnti sono espresse come frazioni molari del componente più volatile e sono noti il calore latente di condensazione/evaporazione DH=28,5 kJ/mole ed il calore specifico Cp=0,16 kJ/(mole°C). Tali valori si possono ritenere costanti per qualsiasi composizione della miscela. Il distillato ottenuto ed il prodotto di coda procedono entrambi verso altre lavorazioni.

 

La miscela viene inviata alla colonna con portata F=3,5 moli/s avente composizione Xf=0,3 e da essa si vuole ricavare un distillato avente Xd= 0,98 ed un residuo di coda avente Xw=0,015.

L’alimentazione della colonna è disponibile a 25 °C e la sua temperatura di ebollizione è Te=85 °C.

La miscela in esame, presenta una relazione tra frazione molare del componente più volatile nel liquido (X) e frazione molare del componente più volatile nel vapore (Y) sintetizzata nella seguente tabella:

 

X

0

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

1

Y

0

0.3

0.6

0.75

0.86

0.96

1

 

Il candidato calcoli le portate ottenibili di distillato (D) e di residuo di coda (W).

Esso scelga, inoltre, liberamente, le condizioni termiche alle quali ritiene conveniente inviare l’alimentazione in colonna e, di conseguenza, il rapporto di riflusso minimo teorico e quello effettivo da usare. Fatta tale scelta, il candidato determini il numero teorico di stadi di equilibrio (piatti) nelle due sezioni della colonna.

In base alle scelte operate il candidato calcoli quindi:

 

a) la potenza termica da fornire nel ribollitore di coda;

b) la potenza termica necessaria per portare l’alimentazione nelle condizioni termiche prescelte;

c) la potenza termica da sottrarre nel condensatore di testa.

 

Il candidato sintetizzi quindi con una relazione gli aspetti termici ed eventualmente economici relativi alle scelte operate. Esso disegni infine, secondo le norme UNICHIM, lo schema di un impianto idoneo a realizzare l’operazione richiesta (tenendo presente che i fluidi ausiliari sono acqua di raffreddamento e vapore di rete saturo secco), completo delle apparecchiature accessorie (pompe, valvole, serbatoi ecc.) e delle regolazioni automatiche principali.

 

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Durata massima della prova: 6 ore.

Durante lo svolgimento della prova è consentito soltanto l’uso:

– di manuali relativi alle simbologie UNICHIM;

– di tabelle con dati numerici e diagrammi relativi a parametri chimico-fisici;

– di mascherine da disegno e di calcolatrici tascabili;

NON è consentita la consultazione di libri di testo.

Non è consentito lasciare l’Istituto prima che siano trascorse 3 ore dalla dettatura del tema.