BDM-AD20-Actividad 08 PDF

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Actividad Balance de materia...

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BALANCE DE MATERIA - Actividad 8: Balances de materia con reacción química por estequiometría y por especie atómica 1. En una planta para la producción de ácido sulfúrico se utiliza un convertidor catalítico donde se lleva a cabo la reacción de oxidación del SO2 a SO3. Dada la naturaleza exotérmica del proceso, el convertidor consta de 3 camas catalíticas en serie (cada cama funciona como un reactor independiente). A la primera cama del convertidor se alimenta una corriente que contiene 5% de SO2, 12% de O 2, 2% de agua (vapor) y el resto nitrógeno (N 2). La primera cama logra un 71% de conversión respecto al SO 2 alimentado. Los gases que salen de la Cama 1 se pasan a un enfriador y posteriormente se alimentan a la Cama 2. La Cama 2 logra un 77.3% de conversión sobre el SO2 alimentado a esta cama. De forma similar, el gas que sale de la Cama 2 se enfría y se introduce a la tercera cama del convertidor (Cama 3), donde se alcanza un 45.6% de conversión sobre el SO2 alimentado a esta cama. Se pide: a) Diagrama de flujo y la reacción que ocurre en el convertidor b) Flujo y composición de todas las corrientes, con 100,000 mol/h alimentado a la Cama 1 como base de cálculo c) Calcule la conversión global alcanzada en el convertidor sobre el SO 2. 2. Se produce ácido acético a través de la reacción: 3C2H5OH + 2 Na2Cr2O7 + 8H2SO4 → 3CH3COOH + 2Cr2(SO4)3 + 2Na2SO4 + 11 H2O La cual se efectúa en el sistema con recirculación que se muestra en la Figura. El proceso alcanza un 90% de conversión global para el C2H5OH con un flujo de recirculación igual al flujo másico de alimentación fresca de C2H5OH. El H2SO4 y Na2Cr2O7 frescos se alimentan con un 20% y 10% de exceso, respectivamente, con respecto a las cantidades estequiométricas requeridas por la alimentación de C2H5OH fresca. La corriente de recirculación contiene 94% (peso) de H2SO4 y el resto es C2H5OH. El separador separa completamente el CH 3COOH producido del resto de los componentes.

a) Calcula la composición de todas las corrientes b) Calcula la conversión de un paso en el reactor c) Calcula el rendimiento del proceso definido como: 𝑘𝑔 𝐶𝐻 𝐶𝑂𝑂𝐻 𝑘𝑔 𝐶 𝐻 𝑂𝐻ó 

3. Metano y oxígeno reaccionan en presencia de un catalizador para formar formaldehído. En una reacción paralela, el metano se oxida para forma dióxido de carbono y agua: CH4 + O2 → HCHO + H2O CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O La alimentación al reactor contiene cantidades equimolares de metano y oxígeno. La conversión fraccional del metano en el reactor es 0.90 y el rendimiento fraccional de formaldehído es 0.855. Para una alimentación de 100 kmol/s, calcula los flujos molares de la corriente producto que sale del reactor. 4. Se alimentan dos corrientes a un reactor, del cual se obtienen 100 lb/h de producto. Calcule el flujo másico de las corrientes de entrada al reactor, así como las composiciones faltantes.

5. Considere una combustión de una mezcla de propano y butano con oxígeno. Se conoce el %mol de producto de la combustión, el cual es 47.4%mol H2O, 36.5%mol CO2 y 16.1%mol O2. El porcentaje de conversión en el reactor es del 100%. Calcular la composición del combustible de entrada y la cantidad de oxígeno entrando al proceso. Realice el balance utilizando: a. Balance por compuesto (relaciones estequiométricas) b. Balance por átomos...