Gratis rekenhulpen voor procestechnologie
17 chemische procesberekeningen: reactoren, kinetiek, massabalansen, warmte, dampspanning en destillatie. Met formule en oefenopgaven.
Reacties en reactoren
Conversie, opbrengst en selectiviteit
Opbrengst = conversie × selectiviteit. Dalende selectiviteit wijst vaak op een te hoge temperatuur of een verouderende katalysator.
Verblijftijd en conversie: CSTR en propstroom
Eerste-orde reactie, constante dichtheid, isotherm. Bij gelijk volume converteert een propstroomreactor altijd meer dan een CSTR.
Reactorvolume voor een doelconversie
Eerste orde, isotherm, constante dichtheid. Boven 90 % conversie wordt één CSTR erg groot: dan meerdere tanks in serie gebruiken.
Arrhenius: invloed van de temperatuur op de snelheid
Vuistregel: bij Eₐ ≈ 50 tot 55 kJ/mol verdubbelt de snelheid ongeveer per 10 °C. Let op bij exotherme reacties: de warmteafgifte volgt dezelfde curve.
Activeringsenergie uit twee proeven
k₁ en k₂ in dezelfde eenheid. Slechts twee punten: voor een betrouwbare waarde ln k tegen 1/T uitzetten bij minstens drie temperaturen.
Batchcyclustijd en productiviteit
Dode tijden (vullen, lossen, reinigen) wegen vaak even zwaar als de reactie zelf: daar win je capaciteit.
Massabalansen en mengsels
Mengen van twee stromen
Balans op massa, niet op volume: volumes tellen niet altijd op. Werkt ook voor het mengen van twee tanks (kg in plaats van kg/h).
Verdunnen van een sterk zuur of sterke base
Altijd zuur in water gieten, langzaam en al roerend (sterke verdunningswarmte). In massa rekenen: volumes tellen niet op.
Verdamper: te verwijderen water
Vaste stof verdampt niet: de balans bepaalt het te verwijderen water. Typisch: 0,8 tot 0,9 enkeltraps, ongeveer 0,8 × n bij n trappen.
Procesgas: dichtheid en werkelijk debiet
Ideaal gas (Z = 1): goed bij lage druk; boven ongeveer 10 bar corrigeren met de compressibiliteitsfactor Z. Lucht: M = 28,96; methaan: 16,04; stikstof: 28,01.
Warmte en energie
Reactiewarmte en adiabatische temperatuurstijging
ΔTad = temperatuurstijging als alle koeling wegvalt. Voor een batch kmol en kg van de batch gebruiken. Boven ongeveer 50 K een runaway-studie uitvoeren.
Ommantelde reactor: koelwater en oppervlak
Goed geroerde reactor (uniforme temperatuur). Typische U bij watergekoelde mantel: 300 tot 600 W/m²·K, lager bij vervuiling of een geëmailleerd vat.
Opwarmen van een batch: energie en stoom
Alleen voelbare warmte; verliezen en vatmassa verwaarloosd (10 tot 20 % bijtellen). Lv ≈ 2133 kJ/kg bij 3 bar abs, 2015 kJ/kg bij 10 bar abs.
Damp-vloeistofevenwicht en destillatie
Dampspanning (Antoine-vergelijking)
Constanten in mmHg en °C (gangbare tabellen uit de procestechnologie); niet buiten het aangegeven bereik extrapoleren. Waar Psat gelijk is aan de vatdruk, kookt de vloeistof.
Relatieve vluchtigheid en K-waarden (Raoult)
Ideaal mengsel (Raoult), redelijk voor gelijkaardige stoffen (benzeen-tolueen, hexaan-heptaan). Methanol-water en ethanol-water zijn niet ideaal: werkelijke α wijkt af.
Minimum aantal trappen (Fenske)
Totale reflux, constante α, binair mengsel; Nmin omvat de reboiler. In de praktijk zijn ongeveer 2 tot 2,5 keer Nmin nodig.
Minimale reflux (Underwood, binair)
Voeding als verzadigde vloeistof (q = 1), constante α, constante molaire stromen. Gebruikelijke factor f: 1,2 tot 1,5.
Hulpmiddelen om te leren en te controleren. De vermelde bereiken zijn algemene richtwaarden: volg altijd de procedures, vergunningen en instructies van uw installatie. Er wordt niets verzonden: de berekeningen gebeuren in uw browser.