GUIA DE PROBLEMAS Nº 1 COMBUSTIÓN

...

W (agua) B A[pic 5]

C: soln. de R: soln. sat.

Na2CO3 60 % 0, 8 t sal/ t agua

[pic 6]

D: Na2CO3 85 %

Y (agua)

Z: Na2CO3 99 %

Rta. = Caudales en ton/día: R = 565,6; C = 918,56; Z = 303,08; D = 352,94; Y = 49,91; W = 647,06; B = 1565, 35 % sal

13.-Dos columnas de destilación, dispuestas como indica la figura, se emplean para fraccionar benceno, tolueno y xileno, a partir de una mezcla de los mismos. Determinar:

a) % de recuperación de cada uno de los solventes fraccionados

b) composición de F2

Datos: (composiciones en fracción molar) F1: x = 0,25 t = 0,35 b = 0,40; D1: b = 0,99 t = 0,01; D2: x = 0,01 t = 0,96 b = 0,03; P: x = 0,905 t = 0,095

D1 D2[pic 7]

F1

F2

P

Rta. = a) x = 98,67 %, t = 91,47 %, b = 97,50 %; b) x = 0,412, t = 0,571, b = 0,017

14.- Según el siguiente esquema, qué fracción de P1 (gasolina exenta de butano) pasa a través de la columna donde se elimina el isopentano?

Datos: P1 = 80 % n-p, 20 % iso-p; P2 = n-p; D2 = iso-p; P3 = 90 % n-p, 10 % iso-p

D1 (butano) D2 (isopentano)

[pic 8]

F1

F2

P3: 90 %n-p

P1 : 80 % n-p 10 % iso-p

20 % iso-p

P2 (n-p)

Rta. = F2/P1 = 0,56

15.- Según el siguiente esquema, correspondiente a la recuperación de amoníaco, determine las corrientes A y B, y su composición, sabiendo que la fracción en masa del amoníaco de A es el doble de la fracción en B, que A no contiene solvente S y que B solo contiene S y amoníaco (% en masa)

Datos: F = 1000 kg/h 10 % NH3, 10 % N2, 80 % H2; S = 1000 kg/h, 100 % solvente

[pic 9]

A S

B

F

Rta: A: 966,67kg ; 93,10% de N2 + H2; 6,9% de NH3

B: 1033,33kg; 96,77% solvente; 3,23% de NH3

16.- Un material que contiene 75 % de agua y 25 % de sólidos se alimenta a un granulador a razón de 4000 kg/h. La alimentación se mezcla en el granulador con producto reciclado de un secador ubicado a continuación. A la salida del granulador la concentración de agua es del 50 % y a la salida del secador del 16,7 %. Por el secador circula aire que ingresa con un 3 % de agua y sale con un 6 %. Determinar: a) caudal de reciclo; b) caudal de aire seco que circula por el secador.

Rta = a) 3003 kg/h, b) 85126 kg/h

BALANCE DE MASA CON REACCIÓN QUÍMICA

17.- El fósforo blanco se obtiene a partir del tratamiento de fosfato tricálcico con arena y coque a 1500ºC, según la siguiente reacción:

2 Ca3(PO4)2 + 6 SiO2 + 10 C → P4 (g)+ 6 CaSiO3 + 10 CO

Los gases se desprender por la parte superior del reactor y la escoria (CaSiO3) fundida se drena. Los sólidos que no han reaccionado se reciclan, una vez efectuada la purga correspondiente. Si el reactor se carga con 1 tonelada por hora de fosfato, la cantidad estequeométrica de arena y un 50 % de exceso de coque, determinar, considerando un rendimiento de reacción del 80 % (en masa), la producción de fósforo blanco por hora y la composición del reciclo antes de efectuarse la purga.

Rta. = 160 kg de P4; R = 25,73 % SiO2, 29,97 % C, 44,30 %Ca3(PO4)2

18.- La plata metálica puede obtenerse a partir de tratar sulfato de Ag con Cu. El proceso consiste en el tratamiento en un reactor y una separación posterior. El reactor se alimenta de una mezcla de Cu, sulfato fresco y sulfato reciclado. Del separador salen tres corrientes: el producto, de composición 90 % Ag y 10 % Cu, el reciclo, que sólo contiene sulfato de Ag, y una corriente de sulfato de Cu. La reacción es la siguiente:

Ag2SO4 + Cu → CuSO4 + 2 Ag

Sabiendo que el rendimiento en el reactor es del 75 % (en masa, calculado para el reactivo limitante) determinar, para 1000 kg/h de producto, el exceso de Cu utilizado y el caudal de la corriente de reciclo.

Rta. = exceso 37,8 %, R = 433,33 kg/h

19.- En una reacción compleja, un reactivo X se transforma en un producto Z y otros secundarios sin valor comercial. Se sabe que 2 moles de X dan 2,5 moles de Z. Según el esquema y dada la siguiente información:

F: caudal = 4100 kmoles/h; composición molar = 40 % X, 60 % sustancias inertes

R: composición molar = 20 % X, 80 % productos secundarios

Conversión por paso en el reactor = 73 % (moles)

Conversión global del proceso = 90 % (moles)

Determinar la relación entre los moles de Z en P y el caudal de R.

Rta: 0,966

20.- El metanol se produce por la reacción del CO con hidrógeno:

CO + H2 → CH3OH

Debido a que solo el 15 % del CO que entra al reactor se convierte en metanol es necesario el reciclo de los gases no convertidos. El proceso consiste en un reactor, un condensador y un separador, del que salen dos corrientes: metanol puro y los gases que se reciclan y se mezclan a la alimentación fresca antes de ingresar al reactor. Con los siguientes datos:

Alimentación fresca = 66,67 % H2, 33,33 % CO, 300 atm, 100ºF

Reciclo