BALANCE DE MATERIA Y ENERGÍA

GUÍA DE EJERCICIOS UNIDAD 2

Ejercicio 1

Un gas que contiene solo CH4 y N2 se quema con aire para producir un gas de chimenea con un análisis de Orsat de CO2: 8.7 %, CO: 1.0 %, O2: 3.8 %, y N2: 86.5 %. Calcule el porcentaje de aire en exceso que se utilizó en la combustión y la composición de la mezcla de CH4 – N2.

Ejercicio 2

Se alimentan 100 gmol de cada reactivo A y B a un reactor donde ocurre la reacción:

2A + B C + D fCA = 0.5, ¿Cuál es el valor de fCB?

Ejercicio 3

El desempeño del catalizador por lo general se prueba en el laboratorio o en reactores de plantas piloto. En una corrida particular se prueba un catalizador soportado en platino/estaño para verificar su efectividad vía hidrocarburos ligeros de deshidrogenación, en particular isobutano. Los datos de un día se tomaron como sigue:

Temperatura del reactor: 602 °C

Presión del reactor: 768 torr

Velocidad de flujo del gas de entrada: 51.38 SCCM (centímetros cúbicos estándar por minuto).

Velocidad de flujo del gas de descarga: 60.59 SCCM

Composición del gas de entrada (% molar): 0.086 % de propano, 32.9 % de isobutano, 0.068 % de n- butano y 66.9 % de hidrógeno.

Composición del gas de descarga (% molar): 0.35 % de metano, 0.037 % de etano, 0.034 % de propano, 13.5 % de isobutano, 13.8 % de isobuteno, 0.20 % de n-butano, 0.0375 % de cis-buteno, 0.045 % de trans-buteno y 71.6 % de hidrógeno.

Realice los balances en el carbono y el hidrógeno para verificar la confiabilidad de los datos. Calcule la conversión fraccionaria del isobutano en productos. Calcule los moles de isobutileno por mol de isobutano reaccionado.

Ejercicio 4

Una columna de destilación separa 10,000 kg/h de una mezcla de 50 % benceno y 50 % tolueno. El producto D recuperado del condensador en la parte superior de la columna contiene 95 % de benceno y la cola W de la columna contiene 96 % de tolueno. El flujo de vapor V que entra en el condensador desde la parte superior de la columna es de 8000 kg/h. una porción del producto del condensador se devuelve a la columna como reflujo, y el resto se extrae para usarse en otro sitio. Suponga que la composición del flujo en la parte superior de la columna (V), del producto extraído (D) y del reflujo (R) son idénticas porque el flujo V se condensa por completo. Calcule la razón entre la cantidad de reflujo R y el producto extraído (D).

Ejercicio 5

Se mezcla inicialmente etano con oxígeno para obtener un gas que contiene 80 % de C 2H6 y 20 % de oxígeno, que luego se quema en un motor con 200 % de aire en exceso. El 80 % del etano se convierte en CO2 y el 10 % no se quema. Calcule la composición del gas de salida sobre una base húmeda.