Calor a retirar

38075,6

kJ/kmol

metano;

caudal de

agua lquida

para retirar

calor 19,66

kg/kmol

metano

54.

Una central

trmica

quema carbn

como

combustible

para generar

energa

elctrica. El

carbn que

utiliza tiene

un contenido

en peso del 10

% de inertes,

un 25 % de azufre y el

resto se puede

considerar

carbono. El

poder

calorfico del

carbn

(entalpa de

combustin

estndar) es

de 10.750

BTU/libra de

carbn, y

genera energa

elctrica con

una potencia

de 1.000 MW.

El

rendimiento

energtico de

la planta se

sita en un 33

%, es decir,

slo un 33 %

de la energa

de combustin

del carbn se

transforma en

electricidad,

perdindose el

resto

principalment

e en los gases

de combustin

y en

refrigeracin

de los

equipos.

Adems, el

azufre del

carbn se

transforma en

SO 2

, contaminante

gaseoso que

es necesario

eliminar o

reducir en su

mayor parte

antes de la

emisin de los

gases de

combustin a

la atmsfera.

Para ello se ha

optado por

alimentar al

horno donde

se quema el

carbn con

aire, roca

caliza, que se

puede

considerar

como

carbonato

clcico. El

carbonato

clcico

reacciona con

el SO

2

formado en la

combustin y

se forma

sulfito clcico

(CaSO 3

) segn la

siguiente

reaccin:

CaCO 3

+ SO 2

CaSO

3

+ CO 2

El sulfito as

formado se

elimina junto

con los inertes

del carbn en

forma de

cenizas. Para

llevar a cabo

la reaccin

anterior es

necesario

trabajar con

un 10 % de

exceso de

carbonato

sobre el

estequiomtric

o y la

eliminacin

de SO2 se

cifra en un 90

% del SO2

contenido

inicialmente

en los gases

de

combustin.

Determinar: a)

kg/h de

carbn que se

queman en la

central

elctrica

b)

kg/h de

cenizas que se

deben retirar

del horno

(considerarlas

formadas por

los inertes del

carbn, el

sulfito

formado y el

carbonato

clcico no

reaccionado)

c)

La cantidad

necesaria de

caliza que es

necesario

alimentar en

kg/h

d)

Concentracin

de SO 2

en los gases

de escape

(partes por

milln en

volumen) si se

utiliza un 20

% de aire en

exceso sobre

el

estequiomtric

o para quemar

el carbn.

Solucin: a)

436364 kg/h

de carbn; b)

87273 kg/h de

cenizas; c)

37500 kg/h de

caliza; d) 186

ppm de SO 2

55.

El principal

proceso de

produccin

del agua

oxigenada a

nivel

industrial se

basa en la

utilizacin de

un compuesto

puente: la antraquinona.

El proceso en

s se puede

resumir como

una

hidrogenacin

, una posterior

oxidacin y

una etapa

de purificaci

n de productos

y

recuperacin

de reactivos

para su

reciclado al

proceso. El

punto de

partida es la

introduccin

de una

corriente

compuesta por

un disolvente

orgnico

inerte y la

antraquinona

(C 14

H 8

O 2

), de

proporcin 3

moles de

disolvente po

r 1 mol de

antraquinona,

a un reactor

de

hidrogenacin

en la que la

antraquinona

alcanza una

conversin del

50 %,

mientras que

el hidrogeno

gas

alimentado

alcanza una

conversin del

80 %,

saliendo el

hidrgeno no

reaccionado

en forma de

corriente

gaseosa. En

este primer

reactor se

obtiene una

corriente

lquida con

el producto

hidrogenado

de la

antraquinona

(se incorpora

una molcula

de

hidrgeno por

molcula de

antraquinona).

La corriente

que sale del

reactor de

hidrogenacin

se lleva a un

segundo

reactor, donde

tiene lugar la

oxidacin con

aire

enriquecido

(40 % de O

2

), que se

introduce un

caudal de

305450 m 3

/h (298 K y 1

atm), y en la

que el

hidrgeno

unido a la

antraquinona

se libera y

reacciona con

el oxgeno

para formar

agua

oxigenada,

recuperndose

de esta

manera la

molcula de

antraquinona

completament

e. La corriente

lquida que

sale del

reactor que

contiene el

disolvente, la

antraquinona

y el agua

oxigenada

formada, se

lleva a un

extractor

lquido-

lquido, donde

se pone en

contacto con

una corriente

de agua que

extrae

selectivament

e el agua

oxigenada,

obtenindose

del extractor

una corriente

acuosa con un

25 % en peso

de H 2

O 2

(el resto es

agua) y una

corriente

orgnica

compuesta por

el disolvente y

la

antraquinona

que se

recirculan al

reactor de

hidrogenacin

. La corriente

acuosa se

lleva a una

columna de

destilacin a

vaci, donde

el residuo es

una corriente

enriquecida en

agua

oxigenada (65

% en peso) y

el destilado es

agua que se

recircula al

proceso de

extraccin,

aadindole

un aporte de

agua fresca

para

compensar las

prdidas. Si

en la corriente

producto del

65 % en peso

de agua

oxigenada van

80684 kmol/h totales

(H 2

O 2

y H 2

O),

determinar: -

Composicin

(% moles) de

las corrientes

lquidas que

salen de los

reactores de

hidrogenacin

y oxidacin -

Caudal de H 2

gas (m 3

/h) a 298 K y

1 atm que se

alimenta al

reactor de

hidrogenacin

- Conversin

de O 2

en el reactor

de oxidacin -

kilogramos

por hora de

agua fresca

aadida al

sistema.

Solucin:

composicin

en % en moles

a la salida de

reactor de

hidrogenacin

: 125 % de Antra., 75 %

de inerte y

125 % de Antra-H2;

Salida del

reactor de

oxidacin:

222 % Antra, 667 % inerte y 111 % de H 2

O 2

; 122180 m 3

/h de H 2

alimentados;

X

O2

= 80 %;

73231 kg/h de

agua fresca

56.

En una

caldera de

combustin se

desean

obtener 1200

kg/h de vapor

de agua

saturado a 260

C, (P SV

=46943 kPa) a partir de

agua a 25 C.

Para ello se

est

considerando

utilizar dos

posibles

combustibles

diferentes. El

prim