Diagramas de Flujo

Instituto Tecnolgico de Atitalaquia

Departamento de Ingeniera Qumica y Bioqumica

Balance De Materia y Energa

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Ing. Alejandra Prez Angeles

Ejemplo 1.

Qu sucede con los materiales que se procesan en el

siguiente diagrama?

Solucin:

En el diagrama muestra que la corriente de entrada tiene un

caudal de entrada (A) de 1 000 L/hr a 25C con una

concentracin de sal de 5%.

Esta corriente entra a un evaporador para concentrar la

sal. Del evaporador sale una solucin concentrada con 15% de

sal a 80C y 664 kg/hr en forma gaseosa.

Ejemplo 2.

Se tiene una corriente de 231.03 kg mol/h, de una mezcla de

benceno y tolueno, con un anlisis de 35% en peso de benceno y

65% en peso de tolueno.

TA = 25C

XA = 0.05

LA = 1 000 L/hr

NaCl

GB = 664 kg/hr

kg/hr

XB = 0.00

NaCl

TC = 80C

XC = 0.15 NaCl

A - Alimentacin

B - Producto del domo

C - Producto del fondo




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Se desea someter esta corriente a fraccionamiento por

destilacin continua para obtener una recuperacin del 98% de

benceno en el producto del domo y una concentracin del 95% de

tolueno en el producto de la base de la torre. Todos los

porcientos en peso. Exprese lo anterior en:

a) Un diagrama de bloques

b) Un diagrama de equipo

Solucin:

a)

b)

Torre

de

destilacin A

C

B

LA = 231.03 kg mol/hr

XA = 0.35

XA = 0.65

Benceno

Tolueno

A - Alimentacin



XB = 0.98

Benceno

XC = 0.95

Tolueno

A

C

B

LA = 231.03 kg mol/h

XA = 0.35

XA = 0.65

Benceno

Tolueno

A - Alimentacin



XB = 0.98

Benceno

XC = 0.95

Tolueno




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Ejemplo 3

Qu sucede con los materiales que se procesan en el

siguiente diagrama?

Solucin

En el proceso anterior, una sustancia que debe ser slida

se introduce a un molino de bolas, para reducir de tamao las

partculas; luego se mete a un tanque en donde se disuelve algo

con un lquido; de all la solucin se bombea a un filtro

prensa de donde se separan los slidos no disueltos.

EJERCICIOS:

1. Para la fabricacin del cido sulfrico por medio del mtodo

de contacto se parte de la pirita FeS2 que despus se

tritura y se somete a tostacin:

4FeS2 +11O2 2Fe2O3 + 8SO2

El SO2 obtenido se pasa a un purificador, pues lleva

arsnico y otros materiales que envenenan el catalizador

disminuyendo su eficiencia; a continuacin pasa al reactor

cataltico mezclando con aire, con lo que se oxida a SO3.




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2SO2 + O2 2SO3

El SO3 producido se mete a una torre de absorcin en donde

se pone en contacto con H2SO4 diluido, con lo que se produce

la siguiente reaccin:

SO3 + H2O H2SO4

a) Haga un diagrama de bloques del proceso

b) Indique las posibles operaciones unitarias empleadas y

los procesos unitarios utilizados.

2. Haga una descripcin del siguiente proceso:




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S1

G4

T4

S2

3. En el siguiente diagrama que muestra un secador rotario,

indique lo que significa a) G4, b) S1, c) T3

4. Qu sucede en el siguiente proceso?

5. En la pasteurizacin automtica de la leche por calentamiento

con vapor de agua se usa el siguiente equipo. Indique en que

consiste el proceso.

G3

T3

1

3

4

A

R

D

LA = 1 000 kg /h

XA = 0.40

XA = 0.60

TA = 25C

metanol

agua

LD

XD = 0.90 metanol

LR

Xc = 0.05 Metano

2




6


6. En la destilacin instantnea o flash, se utiliza el

siguiente equipo. Indique que sucede y cmo se controla

el proceso.

7. En la manufactura de cido ntrico se usa nitrato de sodio y

cido sulfrico. Si se requiere un gran rendimiento de HNO3

se debe secar primero el nitrato en un secador rotatorio. El

nitrato secado y el cido se cargan en una retorta caliente

(reactor), la cual se calienta por fuego directo. Los vapores

nitrosos disociados se destilan y pasan aun condensador. El

cido condensado pasa a un enfriador y se obtiene como cido

concentrado o diluido (dependiendo del estado de la

destilacin). El cido diluido contiene xidos de nitrgeno y

se pasa a un tanque en donde se eliminan stos con aire. Los

productos de la disociacin pasan al condensador y luego a

una serie de torres en donde se absorben con agua. El




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resultado es la generacin de ms cido diluido. Al final del

proceso de absorcin se emplea un equipo para producir vaco

(por lo general un eyector con vapor). El producto gaseoso

saliente de las torres de absorcin se descargan en el aire.

El agua en las torres se recircula y mezcla con aire para

ayudar a la oxidacin y recuperacin de los xidos de

nitrgeno.)

Reacciones:

NaNO3 + H2SO4 NaHSO4 + HNO3

2NO + O2 2NO2

3NO2 + H2O 2HNO3 +NO

a) Haga un diagrama de bloques del proceso

b) Haga un diagrama de equipos del proceso

8. Para la manufactura de cierto producto se parte de las

materias primas A y B. Las materias primas se disuelven por

separado en agua; luego se mezclan y se hacen reaccionar en

un reactor agitado. La suspensin de los cristales producidos

se centrifuga, se lava con cido sulfrico y se seca. Indique

el proceso anterior usando: a) un diagrama de bloques; b) un

diagrama de equipo.

9. Para la manufactura de la sosa caustica por el proceso

electroltico, se disuelve la sal para formar una salmuera

libre de Mg, Ca y Fe al tratarla con Na2CO3 y Ca(OH)2. El

precipitado se deja asentar, la salmuera purificada se

calienta y se manda a las celdas electrolticas. En estas

celdas se producen en el ctodo una solucin en la cual 1/3

de la sal se ha convertido en hidrxido y una cantidad de

hidrgeno equivalente a la sosa formada. En el nodo se




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libera Cl2. El lquido de la celda se concentra hasta 50% de

NaOH en el evaporador de mltiple efecto. En esta fase la

mayor parte del NaCl no convertido se separa, se lava de

NaOH y se manda a los tanques de disolucin. Si contiene algo

de NaOH puede reemplazar al Ca(OH)2 en la purificacin. La

solucin al 50% se enfra para que se precipite ms NaCl. La

mayor parte de la solucin al 50% se vende y el resto se

concentra hasta 70% o 75% en un evaporador calentado a fuego

directo. La mayor cantidad de la solucin del 75% va a

recipientes de fusin, donde se convierte en escamas o slido

granulado.

Indique el proceso anterior en diagramas de bloques y seale

las reacciones que se llevan a cabo.

10. Para la manufactura de cierto producto se parte de las

materias primas A y B. Las materias primas se disuelven por

separado en agua; luego se mezclan y se hacen reaccionar en

un reactor agitado. La suspensin de los cristales producidos

se centrifuga, se lava con cido sulfrico y se seca.

Indique el proceso anterior usado:

a) un diagrama de bloques

b) un diagrama de bloques.

11. Describir el proceso que se muestra en el siguiente

diagrama:




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