TALLER IV – BALANCE DE MATERIA CON REACCION QUIMICA

1. Se han estudiado diversos tipos de motores que no usan gasolina, debido a que generan niveles inferiores de contaminantes. Se ha sugerido la utilización de eteno comprimido como fuente de energía económica para impulsar vehículos. Supóngase que en una prueba se queman 20 lb de C2H4 con 400 lb de aire, produciéndose 44 lb de CO2 y 12 lb de Co. Cuál es el porcentaje de exceso de aire y la composición delos gases de combustión. C2H4 + O2 CO2 + H2O

(Rta= 35.%)

2. Cuantos Kg de O2 debe suministrarse para quemarse completamente 150 Kg de propano y cuantos Kg de agua se forman si el grado de finalización de la reacción es del 90% y el O2 se suministra en un 32% en exceso.C3H8 + O2 CO2 + H2O

(Rta= 720 Kg de O2 , 220.905 Kg H2O).

3. Un reactor de deshidrogenación se alimenta con etano a una velocidad de 150 kmol/h. Los productos de la reacción son acetileno e hidrógeno. Se alcanza una conversión fraccionaria de 0,80. Calcule las siguientes propiedades del producto gaseoso final:C2H6 → C2H2 + 2H2

a) Velocidad del flujo molar. (Rta: 390 Kgmol/h)b) Composición molar de los gases a la salida del reactor. (Rta: C2H2 30.75%, H2

61.53%, C2H6 7.69%).c) Flujo másico de acetileno. (Rta= 3120 Kg/h).

4. Se alimentan 10 m3/h de HCl gaseoso a 200ºC y 1 atm a un horno de oxidación donde se hacen reaccionar con aire con un20% de exceso del requerido por la reacción: 2HCl + ½ O2 Cl2 + H2O

Si la reacción es completa y los productos abandonan el horno a 300ºC y 1 atm, calcular el caudal volumétrico y la composición de los gases producto. ( Rta= 26,391 m3 , 22.95%Cl2, 22.95%H2O, 2.29%O2, 51.80%N2).

5. El oxido de etilieno utilizado en la producción de glicol se fabrica mediante la oxidaciónparcial de etileno con un exceso de aire, sobre un catalizador deplata. La reacción principal es 2 C2H4 + O2 → 2 C2H4O

Desafortunadamente algo del etileno sufre también oxidación completa hasta CO2 y agua, a través de la reacción: C2H4 + 3 O2 → 2H2O

Utilizando una alimentación con el 10% de etileno, con una reacción del 25%, se obtiene una conversión del 80% en la primera reacción. Calcular la composición de la corriente de descarga del reactor. (Rta: C2H4 2.02%, CO2 1.01%, H2O 1.01 % , C2H4 7.57%, O2 16.56%,N271.81%).

6. Ha de proyectarse un horno para quemar coque a la velocidad de 200 lb/hr. El coque tiene la siguiente composición: c 89.1% y cenizas 10.9%.

La eficiencia de la parrilla es tal que el 90% de carbono presente en la carga del coque se quema. Se suministra aire en un 30% en exceso del requerido para la combustión completa de todo el carbono de la carga. Se supone que el 97% del C se oxida a CO2, formando CO con el restante.

a) Calcular la composición en volumen de los gases de chimenea que salen del horno.(Rta= 14.07%, CO 0.43%, N2 78.82%, O2 6.66%).

b) Si los gases de la chimenea abandonan el horno a 550°F y 743 mmHg, calculese la velocidad del flujo de los gases, en ft3/min, para la cual debe proyectarse el tubo dela chimenea.

7. En el procesamiento de la sal para la fabricación del ácido clorhídrico, se calientan en un horno, el H2SO4 y NaCl. El gas HCl producido se retira de la mezcla de reacción, se enfría y purifica y luego se pasa a un absorbedor en donde se absorbe con agua para producir una solución al32% en peso de HCl. Para producir una tonelada de ácido clorhídrico al 32% se cargan en el horno 1050lb de sal y 945 lb de ácido sulfúrico al 100%. La reacción continúa hasta completar. Una pequeña parte del HCl formado se pierde en los gases que salen de la torre de absorción. Los productos sólidos de la reacción se retiran del horno y se venden como una torta de sal.

a) Cuál de los reactantes está en exceso? Cuál es el porcentaje en exceso? (Rta= H2SO4 7.44% )

b) Qué porcentaje de HCl producido se pierde con los gases que salen del absorbedor? (2.17%)

c) Determinar la masa y la composición de la torta de sal producida por tonelada de ácido clorhídrico. (Tomar 1 ton = 2000 lb).

8. Para fabricar formaldehido se hace reaccionar una mezcla de metano y aire en un lecho catalítico. Al reactor se alimenta aire fresco y metano. Para mejorar el rendimiento se introduce 100% de exceso de aire respecto al estequiométrico. A pesar de ello solo se transforma en aldehído el 13% del metano alimentado, quemándose 0.5% del mismo y convirtiéndose a CO2 y H2O. Calcular el % de los gases de salida.

CH4 + O2 → HOCH + H2O CH4 + 2 O2 → CO2 + 2H2O

9. Una mena de piritas contiene FeS2 88,6%y residuos 11,4%. Se carga un quemador con esta mena. El análisis de fondos muestra que hay 81,71% Fe2O3, 2,19% FeS2 y 16,1% de residuo. Se suministró al quemador un 20% de aire en exceso basado en la conversión total a SO3. El gas del quemador se pasa directamente al convertidor. El 96% del azufre quemado es convertido a SO3 en el quemador y el convertidor. Cuál es el análisis de los gases que salen del convertidor. (Rta= SO3 10.09%, SO2 0.42%, O2 4.18%, N2 89.06%).

http://es.slideshare.net/janaranjo/balances-de-materia