Desarrollo de Certamen
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“TRABAJO DE DESARROLLO DE PROCESOS INDUSTRIALES PRIMERA
PRUEBA”
Procesos Industriales IProfesor Rodrigo Domínguez
Elías Rubina PérezIngeniería de Ejecución en Mantenimiento IndustrialSede José Miguel Carrera, Valparaíso, Chile+56 9 82864408 / [email protected]
Michael San Martin EmparanIngeniería de Ejecución en Mantenimiento IndustrialSede José Miguel Carrera, Valparaíso, Chile+56 9 57581129 / [email protected]
30 de Octubre del 2015
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ABSTRACT
El desarrollo del ejercicio fue propuesto por el profesor como parte de la nota entre el certamen y la resolución del mismo, para ser presentado en la siguiente clase. Se busco asesoría docente con dos profesores de la universidad, logrando asi llegar a la comprensión del ejercicio y por consiguiente la resolución del mismo.
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INTRODUCCIÓN
El presente informe tiene como objetivo el desarrollo de un ejercicio de reacción química, oxidación parcial el amoníaco con aire, se mostrara el desarrollo para llegar y responder a los ítems solicitados.
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DESARROLLO
El óxido nítrico se obtiene por oxidación parcial del amoníaco con aire según:4 NH3 (g) + 5 O2 (g) 4 NO (g) + 6 H2O (g)cuya variación entálpica de reacción a 920°C vale:
ΔHR25°C = -216.42 kcal /4 mol NH3En un reactor que trabaja a presión atmosférica se alimentan NH3 (g), a 25°C, y aire precalentado a 750°C, alcanzándose una conversión del 90% para el amoníaco. La composición molar de los gases efluentes, en base seca, es: NH3 (0.855%); O2 (11.279%); NO (7.962%); N2 (79.874%) Si la temperatura de los gases efluentes del reactor no puede exceder los 920°C, calcular:
Datos:
Diagrama de Procesos:
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Con la ecuacion quimica equilibrada, esto se realizo con el metodo algebraico.
A NH3+ B O2 C NO + D H2O
N : A = C sea A=4 2B=4+6H : 3A = 2D C=4 B=5O : 2B = C + D 3*4 = 2D
D=6
Nomenclatura: se utiliza la vista en clases.
σr[1] : NH3 -4r[2] : O2 -5r[3] : NO 4r
[4] :H2O 6r
[5] : N2 0
Base de cálculo: Se define una base de cálculo para la corriente 1, de amoniaco, de 100 mol/hora. (N11)
Balance de masa: NS=NE+ σr
= NE-NS (1.1)[1] :
N13 =N11-4r (1.2)
[2] :
N23 =N22-5r (1.3)
[3] :
N33 =4r (1.4)
[4] :
N43 =6r (1.5)
[5] :
N53 = N52 (1.6)
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RL
NE
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Porcentaje de conversión:
0,9=100−N 13100
N13=10 mol/hr.
De (1.2) se obtiene r.
10=100−4 r
r= 22,5
Matriz de Flujo:
Matriz de flujo [mol/hr]
1 2 3[1] 100 - 10[2] - 240 128[3] - - 90[4] - - 135[5] - 903 903total 100 1143 1266
De (1.4) N 33=4∗22,5N33=90 mol/hr
De (1.5) N 43=6∗22,5N43=135 mol/hr
Composición molar en base seca:
N 23N 13+N 23+N 33+N 53
=0,11279(1.7)
N53N 13+N 23+N 33+N 53
=0 ,79874 (1.8)
Sistema de dos ecuaciones0,88721N 23−0,11279N 53=11,279
−0,79874N 23+0 ,20126N 53=79,874
N23=127,489 mol/hrN53=902,837 mol/hr
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De (1.3) 128=N 22−5∗22,5 N22=240,5 mol/hr
Comprobación de reactivo limitante:
N 3σ i
= NH 34
=1004
=25
N 3σ i
=O 25
=2405
=48
Se comprueba que el reactivo limitante es NH3, amoniaco.
Balance de energia:
Q=∆ Hf productos−∆ Hf reactivos + ∆ Hf reaccion
∆ Haire=naire∗Cpaire∗∆T℃
∆ Haire=1143∗31,4∗(25−750 )=−26020385 J
∆ H f reactivos=Hf NH 3+Hf 02
∆ Hf reactivos=−46200+0=−46200J
∆ Hf productos=Hf NO+Hf H 20
∆ Hf productos=90250+(−214600 )=−151350J
∆ H reac cion=∆ Hf productos−∆ Hf reactivos
∆ H reaccion=−151350−(−46200 )=−105150J
Q=∆ Hf productos−∆ Hf ℜactivos + ∆ Hf reaccion
Q=−151350−(−46200 )+(−105150 )=−210300J
El calor eliminado en el reactor es de -210300 [J]