Balance de materia con reacción química

Balance de materia con reacción químicaEn este tipo de balances, deberá

considerarse la ecuación completa de balance general

Por ejemplo, para los componentes de la ecuación C + O2 → CO2 y hacer balance para cada componente en estado estacionario, tenemos

Entra + genera - sale - consume = acumulaPara C : Si + No - No - Si = 0Para O2: Si + No - No - Si = 0Para CO2: No + Si - Si - No = 0

EjercicioEl análisis de una piedra caliza es el siguiente

CaCO3 92,89%MgCO3 5,41 Insolubles 1,70

a) Cuántas libras de oxido de calcio se pueden obtener a partir de 5 ton de esa piedra caliza?

b) Cuántas libras de CO2 pueden recuperarse de 1 lb de piedra caliza

c) Cuántas libras de piedra caliza se requieren para obtener una ton de cal

Algunos conceptos básicos Reactivo limitante. Es el que se consume por completo

en la reacción y limita la cantidad de producto que se puede obtener

Reactivo en exceso, es un reactante que está sobrando con respecto al limitante

% exceso= moles exceso………………………….moles requeridas para reaccionar con el

limitanteConversión es la fracción de alimentación o de algún material de alimentación que se convierte en productosGrado de consumación se establece como un porcentaje o fracción del limitante que se convierte en productoSelectividad, conocido también como eficiencia o rendimiento, es la fracción o el porcentaje de producto deseado con respecto a la cantidad teórica posible

EjercicioLa corrosión por oxígeno de las tuberías de

las calderas puede reducirse si se emplea sulfito de sodio, el cual elimina oxígeno del agua de alimentación de la caldera por medio de la siguiente reacción:

2Na2SO3 + O2 → 2Na2SO4¿Cuántas libras de sulfito de sodio se

requieren en teoría (reacción completa) para eliminar el oxígeno de 8.330.000 Ib de agua que contienen 10.0 partes por millón (ppm) de oxígeno disuelto y al mismo tiempo mantener un 35% de exceso de sulfito de sodio?

Ejercicio El sulfato de aluminio se puede preparar haciendo reaccionar

mineral de bauxita triturado con ácido sulfúrico, de acuerdo a la siguiente reacción: Al2O3 + H2SO4 Al2(SO4)3 + H2O

El mineral de bauxita contiene 55,4% de oxido de aluminio en peso, siendo el resto impurezas. La solución de ácido sulfúrico contiene 77% de H2SO4 y el resto es agua.

Para producir sulfato de aluminio sin purificar, con un contenido de 1798 lb de sulfato de aluminio puro, se emplean 1080 lb de bauxita y 2510 lb de solución de ácido sulfúrico

a) Determine cuál es el reactivo limitanteb) Qué % de exceso de reactante se usó?c) Cuál es el grado de consumación de la

reacción?

Algunos términos que se usan comúnmente en problemas de combustión. 1. Gases de chimenea o gases residuales de la combustión

Todos los gases que resultan de un proceso de combustión, incluido el vapor de agua, a veces denominado en base húmeda.

2. Análisis de Orsat o en base seca Todos los gases que resultan de un proceso de combustión pero sin incluir el vapor de agua. El análisis de Orsat se refiere a un tipo de aparato para análisis de gases en el que los volúmenes de los gases respectivos se miden sobre agua, y en equilibrio con ella; por tanto, todos los componentes están saturados con vapor de agua. El resultado neto del análisis se obtiene al eliminar el agua como componente.Gas de

chimenea de base húmeda

Análisis Orsat de base seca

Algunos términos que se usan comúnmente en problemas de combustión3. Aire teórico (u oxígeno teórico) La cantidad de aire (u oxígeno) que se debe

introducir en el proceso para lograr la combustión completa. Esta cantidad también se conoce como aire (u oxígeno) requerido.

4. Aire en exceso (u oxígeno en exceso) De acuerdo con la definición de reactivo en exceso dada , el aire (u oxígeno) en exceso sería la cantidad de aire (u oxígeno) en exceso de la requerida para una combustión completa La cantidad calculada de aire en exceso no depende de que tanto material se quema realmente, sino de lo que puede quemarse. Incluso si hay una combustión parcial, como cuando C se quema para dar tanto CO como CO2, el aire (u oxígeno) en exceso se calcula como si el proceso de combustión produjera solo CO2. El porcentaje de aire en exceso es idéntico al porcentaje de O2 en exceso% exceso = 100 (O2 q entra al proceso- O2 requerido) / O2 requerido

5. Peso molecular Aire = 29 g/molAire : 21% O2 79% N2

EjercicioSe están contemplando combustibles

distintos de la gasolina para l0s vehículos de motor porque generan niveles más bajos de contaminantes que la gasolina. Se ha sugerido el propano comprimido como fuente de potencia económica para vehículos. Suponga que en una prueba se queman 20 kg de C3H8, con 400 kg de aire para producir 44 kg de CO2 y 12 kg de CO.

¿Cuál fue el porcentaje de aire en exceso?

EjercicioSe quema un gas que contiene 80% mol de

C2H6 y 20% mol de O2, en un motor con 200% de aire en exceso. El 80% del etano se convierte en CO2, el 10% se convierte en CO y el 10% no se quema.

¿Qué cantidad de aire en exceso hay por cada 1 OO moles del gas?

Ejercicio

QuemadorF = 16 KgCH4 100%

Aire = 300 Kg

P___________CO2 = ?N2 = ?O2 = ?H2O = ?

En el siguiente problema encontramos un proceso sencillo de combustión de metano. Calcular la cantidad de gases que salen del quemador P y las fracciones molares respectivas

EjercicioSe quema un etano con 50% de exceso de

aire. El 90% del etano se quema, siendo el 75% el que se quema para producir CO2 y 25% para formar CO.

Determine la composición de los gases de combustión en base seca y en base húmeda

INVESTIGACIONBUSQUE 2 TIPOS DE COMBUSTIBLES ALTERNATIVOS DE

LA GASOLINA PARA UTILIZACION EN VEHICULOS, Y PROCESOS DE COMBUSTION INDUSTRIALES

INDIQUE LA COMPOSICION DE CADA UNO DE DONDE SE LOS PODRIA OBTENERLA REACCION DE COMBUSTION QUE PRODUCENQUE OTROS PRODUCTOS ESTARIAN ASOCIADOS A SU

COMPOSICIONEXPLIQUE QUE BENEFICIOS TENDRIAN, Y PORQUE

SERIAN UNA BUENA ALTERNATIVAEXPLIQUE PORQUE NO SE LOS UTILIZA ACTUALMENTE,

CUAL SERIA EL PROBLEMA PARA UTILIZARLOS INMEDIATAMENTE