REACCIONES DE COMBUSTION.

...

Balance de CO2: Salida = producción → CO2 que sale = 242,5 moles.

Balance de H2O: Salida = producción → H2O que sale = (323 moles + 57 moles) = 380 moles.

Balance de O2: Entrada = salida – consumo → O2 que sale = 560 moles – (403,75 moles + 49,875 moles) = 106,375 moles.

Moles totales del gas de combustión = 2883,045 moles.

Composición de los gases de emisión en base húmeda:

%CO = (42,75 moles*100/2883,045 moles) = 1,48%

Mediante cálculos similares se obtienen los siguientes valores:

%CO2 = 8,40%; %H2O = 13,18%; %N2 = 73,07%; %O2 = 3,69%; %C3H8 = 0,18%.

Composición de los gases de combustión en base seca:

Moles de gases de emisión sin agua: 2883,045 moles – 380 moles = 2503,045 moles.

%CO = (42,75 moles*100/2503,045 moles) = 1,71%.

Mediante cálculos similares se obtienen los siguientes valores:

%CO2 = 9,68%; %N2 = 84,16%; %O2 = 4,25%; %C3H8 = 0,20%.

Respuestas: Composición en base húmeda: %CO = 1,48%; %CO2 = 8,40%; %H2O = 13,18%; %N2 = 73,07%; %O2 = 3,69%; %C3H8 = 0,18%; Composición en base seca: %CO = 1,71%; %CO2 = 9,68%; %N2 = 84,16%; %O2 = 4,25%; %C3H8 = 0,20%.

2.10.2 EJERCICIO:

Un gas pobre obtenido de coque tiene la siguiente composición en volumen: 28,0% de CO; 3,5% de CO2; 0,5% de O2 y 68% de N2. Este gas se quema con una cantidad tal de aire que el oxígeno del aire está en un 20% en exceso del oxígeno neto necesario para la combustión. Si la combustión se completa en un 98%, calcule la masa y la composición en porcentaje volumétrico del gas de combustión formado por cada 100 lb. de gas quemado.

Base de cálculo: 100 lb -mol de gas pobre.

Gas pobre[pic 5]

Gas de emisión: N2, CO2; O2, CO[pic 6][pic 7][pic 8]

Aire 79% N2 y 21% O2

El gas pobre consiste en: 28 lb Mol de CO, 3,5 lb mol de CO2, 0,5 lb mol de O2 y 68 lb mol de N2.

Combustión completa: 28 CO + 14 O2 → 28 CO2

O2 necesario para la combustión completa: 14 lb mol.

O2 en gas pobre: 0,5 lb mol.

O2 neto necesario para la combustión completa: 13,5 lb mol.

O2 suministrado: 13,5 lb mol * 1,2 = 16,2 lb mol.

N2 suministrado = 16,2 lb mol O2 * (79 lb mol N2 / 21 lb mol O2) = 60,94 lb mol.

CO que se quema: 28 lb mol * 0,98 = 27,44 lb mol.

27,44 CO + 13,72 O2 → 27,44 CO2

Balance para N2: Entrada = salida → 68 lb mol + 60,94 lb mol = N2 que sale → N2 que sale = 128,94 lb mol.

Balance para CO2: Entrada + producción = salida → 3,5 lb mol + 27,44 lb mol = CO2 que sale → CO2 que sale = 30,94 lb mol.

Balance para O2: Entrada = salida + consumo → 0,5 lb mol + 16,2 lb mol = O2 que sale + 13,72 lb mol → O2 que sale = 2,98 lb mol.

Balance para CO: Entrada = salida + consumo → 28 lb mol = CO que sale + 27,44 lb mol → CO que sale = 0,56 lb mol.

Resumen para el gas de emisión:

Gas

Lb mol

Masa ( lb)

N2

128,94

3610,32

CO2

30,94

1361,36

O2

2,98

95,36

CO

0,56

15,68

Totales 163,42 5082,72

Masa de gas pobre = 28 lb mol CO * (28 lb / 1 lb mol) + 3,5 lb mol CO2 * (44 lb / 1 lb mol) + 0,5 lb mol O2 * (32 lb / 1 lb mol) + 68 lb mol N2 * (28 lb / 1 lb mol) = 2858 lb.

Se producen 5082,72 lb por cada 2858 lb de gas pobre quemadas. Entonces, el cálculo para determinar la masa de gas de emisión obtenida al quemar 100 lb de gas pobre es:

Masa de gas de emisión = 100 lb de gas pobre * (5082,72 lb gas emisión / 2858 lb gas pobre) = 177,84 lb.

La composición volumétrica del gas de emisión es la misma para cualquier cantidad del mismo gas pobre quemado:

% N2 = 128,94 lb mol N2 * 100 / 163,42 lb mol gas emisión = 78,90%.

De manera