Generelt:
Adiabatisk reversibel prosess: Qrev = 0, ΔS = 0
Lukket system: ΔH = 0 (hvis Q = 0)
Isolert system: Q = W = 0
Stasjonær prosess: ΔU = 0 (ingen akkumulering)
Termodynamikk: 1. lov (energibalansen): Energi er en konservert størrelse.
Generelt:
For et lukket system:
For en stasjonær prosess:
For en stasjonær adiabatisk prosess uten askelarbeid:
2. lov: Varme kan ikke overføres fullstendig til arbeid.
Massebalanse med reaksjon:
|
(
|
(
)
)
|
|
Sammenheng: Y = ϕX
Likevekt:
( )
( )
( )
( )
( )
(
( )
∏
Eks:
(
( )
)
)
∫
∫
|→
|→
( )
( )
(
(
)
)
(
(
)
)
(
(
)
(
) (
(
)
)
) (
(
(
)
(
)
)
(
(
)
) (
)
)
(
(
)
)
Adiabatisk tilstandsligning:
( )
( )
⁄
Adiabatisk ekspansjon: ΔS = 0 (tapsfri turbin), ΔH = 0 (ventil)
Varmevekslere:
(
)
(
Varm side (ved konst. Cp):
(
Kald side:
)
)
Entalpi:
⇒
( )
Delprosess:
∑
(
)
(
Entropi:
∑
(
(
)
∫
(
),
)
)
∑
(
(
)
)
,
(
)
Arbeid fra varme:
| |
| |
| |
| |
|
Virkningsgrader:
⇒
(
|
)
⇒
| |
(
| |
⇒
)
| |
(
)
| |
| |
(
)
| |
Ideell varmekraftmaskin: ηenergi = ηCarnot  ηtermo = 1
Arbeid:
∫
|→
(
(
),
∫
∫
Gasser: Kompressibilitetsfaktor:
, z > 1  tiltrekning størst.
)
(
Redlich-Kwong:
Redusert T:
Annet:
) (
)
( )
(
)
| a: volumet hvert molekyl opptar, b: tiltrekningskrefter
| Soaves formel: ( )
(
(
√ ))
| Redusert p:
(
)
(
)
Tilstandsfunksjon: Funksjon som kun avhenger av systemets tilstand, ikke veien (eks: H, S).
Joule-Thompson effekten: Avkjøling av gass som ekspanderer. Reell gass ekspanderer i en ventil: ΔT < 0.
Metanolsyntese: Renser naturgass (CH4) for svovel i
reformeringsanlegget, pga. S vil deaktivere metanolkatalysatoren.
Katalysatorene er porøse materialer med metaller. De øker
reaksjonshastigheten og ϕ. Direkte fra naturgass til væske: Høy ϕ,
men lavt Y (eller motsatt). Dyrt pga. stor resirkulering og vanskelig
separasjon. Reformering: Dampreformering av metan: CH4 + H2O
 CO + 3 H2,
ΔH298 = 206 kJ/mol
Dampreformering av høyere hydrokarboner: CnHm + n H2O  n CO
+ (n + m/2) H2, ΔH > 0
CO2 reformering av metan: CH4 + CO2  2 CO + 2 H2, ΔH298 =
247 kJ/mol
WGS: CO + H2O  CO2 + H2 ,
ΔH298 = -41 kJ/mol
Oksidasjon av metan, oksidasjon av CO, oksidasjon av H2, delvis
forbrenning av metan og fullstendig forbrenning av metan (ΔH < 0
på disse).
Koksreaksjoner: CO reduksjon, metan cracking (endoterme),
Boudouard reaksjon (eksoterm).
Syntesesteget: Syntesereaksjon: CO2 + 3 H2  CH3OH + H2O, ΔH
< 0. WGS.
CO2-fangst: Muligheter: Fjerne CO2 fra atmosfæren, redusere forbruk,
finne nye nergikilder, undergrunnslagring av CO2. CO2 injesering
(Sleipner, Snøhvit). Fangst: Post-combustion, pre-combustion, Oxycombustion (ren O2 til forbrenning). Utfordringer: Lavt partialtrykk av
CO2 (krever mye energi å komprimere), store anlegg. Skade på miljø
(korrosjon, avfall). Abs: Kjøler gass, får ut vann. Pakningsmateriale i
abs.col m/stor kontaktflate sender ut gass til atmosfæren fri for CO2. I
stripperen reverseres likevekten: 2 MEA + 2 CO2 ↔ MEAH+ +
MEACOO-, MEA = metanolamin.
Husk: Skriv opp antagelser (sjekk dem om nødvendig) |
Gi svar i SI-enheter | Ikke bland molbrøk og omsetningsgrad |
Ideel gasslov bør unngås ved høye trykk | Ikke glem inerte gasser |
Sjekk om reaksjonsligninger er riktig balansert |
Sjekk molstrømmen ved abs. entalpier.