2.7.1 Considrese la reaccin: 4 NH3 + 5 O2 4 NO + 6 H2O. El reactor se carga con 30 gmol de NH3, 40 gmol de O2 y 10 gmol de H2O. Reaccionan 20 gmol de amonaco. Determnense los gmol de cada una de las sustancias que salen del reactor. SOLUCION DatosPara que el ejercicio tenga coherencia en el libro gmol es lo mismo que mol El reactivo limitante es el

amoniaco para este ejercicio por lo cual se considera 20gmol como dice el ejercio

nmolNH3 30 molnmolO2 40 molnmolH2O 30 mol

4 NH3 + 5 O2 4 NO + 6 H2ORecordemos un poco de factor unitario

1 Calculamos El Oxigeno requerido para la Reaccion se requiere 5 molg de Oxigeno para reacionar 4 mol de amocinaco

gmolO2 =20 mol5 mol4 mol

25 mol

2 Calculamos El oxido nitroso producido por 20mol de amonicaco

gmolNO =20 mol4 mol4 mol

20 mol

3 Calculamos la cantidad de agua producida por 20mol de amonicaco

gmolH2O =20 mol6 mol4 mol

30 mol

4 Calculamos la cantidad oxigeno que sale del reactor ya que este es un reactivo en exceso

gmolO2SALE =nmolO2 gmolO2 15 mol5 Calculamos la cantidad agua que sale del reactor ya que este es un reactivo qeu se alimenta junto al amoniaco en medio acuoso

gmolH2OSALE =+gmolH2O nmolH2O 60 mol6 Calculamos la cantidad amoniaco que sale debido que solo 20mol reaccionan

gmolNH3SALE =nmolNH3 20 mol 10 molRespuesta

oxigeno 15molAmonicaco 20molagua 60molNitroso 20mol

2.7.2 En el proceso Deacon, para la fabricacin del cloro, HCl y O2 reaccionan para formar Cl2 y H2O. Se alimenta con suficiente aire (79% en mol de N2 y 21% de O2) para proporcionar 25% de oxgeno en exceso. Calclense las fracciones molares de los componentes del flujo de productos. La conversin fraccionaria del HCl es del 70%.SOLUCION

El proceso de Deacon produccion de Cloro segun la reaccion Como base de Calculo utilizaremos 100 mol de HCl

4 HCl + O2 2 H2O + 2 Cl2

BALANCE DE MATERIA

100 mol de HCl Conversion Fraccionaria de 70%

De manera similar al ejercicio anterior calcularemos todos los componentes necesarios

eso quiere decir que solo reacciona 70 mol de HCl

25% de oxgeno en exceso1 Calculo de Oxigeno Estequimetrico segun la reaccion quimica para 70 mol de HCl

nOEst =100 mol1 mol4 mol

25 mol 8 Moles de HCl que no reacciona

2 Calculo de Oxigeno que reacciona para 100 mol HCl nHCl =100 mol 70 mol 30 molnOTotal =nOEst 1.25 31.25 mol

3 Calculo de Oxigeno que reacciona para 70 mol de HCl

nOReac =70 mol1 mol4 mol

17.5 mol

4 Calculo de Oxigeno exceso que sale del reactor

nOExeso =nOTotal nOReac 13.75 mol

5 Calculo de Nitrogeno Alimentado que es lo mismo a la salida ya que este no reacciona

nNTotal =nOTotal7921

117.56 mol

6 Calculo de Cloro producido para 70 mol de HCl ya que solo reacciona 70 de 100 segun la proposicion del problema

nClProd =70 mol2 mol4 mol

35 mol

7 Calculo de Agua producido

nH2OProd =70 mol2 mol4 mol

35 mol

8 Moles de HCl que no reacciona

nHCl =100 mol 70 mol 30 mol

9 Moles total a la Salida del reactor

nTotalSalida =++++nOExeso nNTotal nClProd nH2OProd nHCl 231.31 mol

10 % de Moles total a la Salida del reactor

xH2O =nClProd

nTotalSalida0.1513 xO2 =

nOExesonTotalSalida

0.0594 xHCl =nHCl

nTotalSalida0.1297

xCl =nH2OProdnTotalSalida

0.15131 xN2 =nNTotal

nTotalSalida0.5082

Respuesta 0.1513 H2O, 0.1513 Cl2, 0.0594 O2, 0.5082 N2 y 0.1297 HCl

2.7.3 La reaccin entre el etileno y el bromuro de hidrgeno se efecta en un reactor continuo. El flujo de productos se analiza, y se encuentra que contiene 50% en mol de C2H5Br y 33,3% HBr. La alimentacin del reactor contiene slo etileno y bromuro de hidrgeno. Calclese la conversin fraccionaria del reactivo limitante y el porcentaje en el que el otro reactivo se encuentra en exceso.Reaccin: C2H4 + HBr C2H5Br.

SOLUCION

BALANCE DE MATERIA

Respuesta 0.1513 H2O, 0.1513 Cl2, 0.0594 O2, 0.5082 N2 y 0.1297 HCl

2.7.3 La reaccin entre el etileno y el bromuro de hidrgeno se efecta en un reactor continuo. El flujo de productos se analiza, y se encuentra que contiene 50% en mol de C2H5Br y 33,3% HBr. La alimentacin del reactor contiene slo etileno y bromuro de hidrgeno. Calclese la conversin fraccionaria del reactivo limitante y el porcentaje en el que el otro reactivo se encuentra en exceso.Reaccin: C2H4 + HBr C2H5Br.

SOLUCIONLos productos que contiene 50% en mol de C2H5Br y 33,3% HBr asumimos que todos deben sumar 100%eso quiere decir que un 16.77% es de C2H4 Ademas el problema menciona la alimentacion contiene solo etileno y bromuro de hidrgeno

xEteno Base de CalculoA 100 mol

xHBr 1 1 Realizamos un BM para el HBr

Alimentacion = Reaccionado+ExcesoAlimentacion=(1- )ALos moles Reaccionados es lo mismo que los moles producidos de C2H5Br =0.5BExceso=0.333B

(1- )A=0.50B+0.333B=0.833B .........................................(1)

2 Realizamos un BM para el C2H4

Entrada=AReaccionado=0.5BSalida=0.1766B

A=0.50B+0.1677=0.6677B .............................................(2)

3 para Simplificar B divido las ecuacion 1 entre 2 por lo tanto solo quedaria con A y

=0.8330.6677

1.2476 =1

+1 1.24760.4449

Por lo tanto

4 Eteno alimentado y Acido AlimentadomolEteno = A 44.492 mol

molHBr =(( 1 )) A 55.508 mol5 De la ecuacion 2 se determina Moles de B

B = A

0.667766.635 mol

6 Mol de Eteno excesomolEtenoExceso =0.1677 B 11.175 mol

saca del bromuro de Etilo producido a la salida

BALANCE DE MATERIA

molEtenoExceso =0.1677 B 11.175 mol

7 Mol de Eteno reaccionado debido a que no todo que se alimenta reaccion la cantidad reaccionada sesaca del bromuro de Etilo producido a la salida

molEtenoRx =0.5 B 33.317 mol

Conversin en una sola etapa = (ERR SRR) / ERR ERR: Entrada de reactivos al reactor. SRR: Salida de reactivos del reactor.

Conversion =molEteno molEtenoExcesomolEteno

0.7488

Reactivos en exceso: Un reactivo es limitante si est presente en menor cantidad que su proporcin estequiomtrica con respecto a cualquier otro reactivo. Si hay presentes n moles de un reactivo en exceso y su proporcin estequiomtrica corresponde a nd, se define la fraccin en exceso como(n nd)/nd

molEstequiometrico +molEtenoRx molEtenoExceso

X100Exceso =molEtenoExceso

+molEtenoRx molEtenoExceso100 25.1161

Respuesta f=0.7488, %Exceso=25.116%

2.7.4 La caliza es una mezcla de carbonatos de magnesio y calcio, adems de material inerte. La cal se obtiene calcinando los carbonatos, esto es, calentando hasta retirar el CO2 de acuerdo a las reacciones CaCO3 = CaO + CO2 MgCO3 = MgO + CO2 Al calcinar caliza pura, consistente en carbonatos nicamente, se obtienen 44,8 lb de CO2 por cada 100 lb de caliza. Cul es la composicin de la caliza? Respuesta: 90,23% CaCO3 y 9,77% MgCO3

PMCO2=44PMCaCO3=100PMMgCO3=84.3

Moles de

Peso de

Moles de

Peso de

1 BM para 100 lb Carbonato incluyendo los moles de ambos carbonato es:((1))

1 Balance de Carbono en moles del CO2 incluyendo los carbonos provenientes de cada carbonato

((2))

De las Ecuaciones 1 y 2

nA 0.9023

nB =44.844

nA 0.1159

x100CaCO3 =100 nA

100100 90.23 x100MgCO3 =

84.3 nB100

100 9.769

Respuesta CaCO3 ,90.23% , MgCO3 ,9.769%

2.7.8 Una tonelada de una caliza impura, cuya composicin es 96% en masa de CaCO3 y 4% de materia inerte, reacciona con una solucin de cido sulfrico al 80% en masa. Todo el CO2 generado es expulsado junto con parte del agua. El anlisis de la masa final en porcentaje msico es: 86,54% de CaSO4; 3,11% de CaCO3; 1,35% de H2SO4; 6,23% de H2O y 2,77% de inertes. Calclese: a) Masa de CaSO4 producido. b) Masa de solucin cida alimentada. c) Masa de gases expulsados. d) Composicin, en porcentaje msico, de los gases expulsados. SOLUCION

BALANCE DE MATERIA

2.7.8 Una tonelada de una caliza impura, cuya composicin es 96% en masa de CaCO3 y 4% de materia inerte, reacciona con una solucin de cido sulfrico al 80% en masa. Todo el CO2 generado es expulsado junto con parte del agua. El anlisis de la masa final en porcentaje msico es: 86,54% de CaSO4; 3,11% de CaCO3; 1,35% de H2SO4; 6,23% de H2O y 2,77% de inertes. Calclese: a) Masa de CaSO4 producido. b) Masa de solucin cida alimentada. c) Masa de gases expulsados. d) Composicin, en porcentaje msico, de los gases expulsados. SOLUCION

Datos

Caliza de 96%1000 kg CalizaAcido de 80%

A 1000 kgB= Se trbajara en molKg

CaSO4 0.8654CaCO3 0.0311H2SO4 0.0135H2O 0.0623Inertes 0.02771 Calculamos los moles de Carbonato de calcio

wCaCO3 =A %96 960 kg nCaCO3 =wCaCO3

100 kgmol

9.6 mol

2 BM para el Calcio entrada = reaccionado + Exceso considerando B= kg

Entrada=nCaCO3Reaccionado=nCaRxExceso=nCaExc

= + ............................................(1)nCaCO3 nCaRx nCaExc

nCaRx 0.8654

136nCaExc

0.0311 100

nCaTotal +nCaRx nCaExcsimplify

0.0066742352941176470588 =+0.8654136

0.0311100

0.0066742

3 Igualando en la Ecuacion 1 Obtenemos el peso de B

=nCaCO3

0.0066742 molkg

1438.3746 kg

4 Determinacion de sulfato de Calcio ya que es el 86.54% de B

wCaSO4 = %86.54 1244.769 kg

4 Determinacion de peso del acido sulfurico=Reaccionado + exceso

Reaccionado=moles de acido*peso molecular (98 es el peso molecular del acido) 0.8654

13698

Exceso=0.0135El valor obtenido es al 100% de acido para cumplir El requisito del problema nos dice es al 80% se procede multiplicando por 100 y dividiendo entre 80

wH2SO4 =+0.8654

13698 0.0135 916.384 kg

BALANCE DE MATERIA

wSolucionAcida =wH2SO4 10080

1145.4803 kg

4 Determinacion de masa de gases explulsados se refiere al CO2 y parte H2O se toma base de calculo moles de sulfato de Calcio que por estequiometria es lo mismo que el de CO2

wCO2 =0.8654

13644 402.72 kg

wH2OProd =0.8654

13618 164.749 kg

BM en este caso para el agua que sale como vaporAgua del acido + Agua producido = Agua vapor + Agua excesoAgua vapor = Agua del acido + Agua producido - Agua exceso

wH20Acid =wSolucionAcida %20 229.096 kg

wVapor =+wH20Acid wH2OProd 0.0623 304.234 kg

Masa de los gases = masa del CO2 masa de vapor

wGases =+wCO2 wVapor 706.954 kg

xVapor =wVaporwGases

100 43.035 xCO2 =wCO2wGases

100 56.965

Respuestaa) Masa de CaSO4 producido. = 1438.3746 kgb) Masa de solucin cida alimentada. =wSolucionAcida 1145.48 kgc) Masa de gases expulsados. =wGases 706.954 kgd) Composicin, en porcentaje msico, de los gases expulsados. 43.035% de H2O y 56.65% de CO2

2.7.11 Un horno que opera en rgimen permanente quema 1 milln de pies cbicos estndar por da de gas natural proveniente de Nuevo Mxico, con 23 millones de pies cbicos estndar por da de aire. Los nicos compuestos perceptibles en el gas de combustin son CO2, H2O, O2 y N2. La composicin del gas natural en porcentaje molar es: 96,91% metano, 1,33% etano, 0,19% propano, 0,05% butano, 0,02% pentano, 0,82% dixido de carbono y 0,68% nitrgeno. Cul es la relacin de flujo (kg mol/h) y la composicin (% molar) del gas de combustin? Solucion

Para trabajar por hora dividimos 1 dia entre 24 =(( 12 0.0254 m))3

28.317 Lconvirtiendo ft a litros combustible convirtiendo ft a aire

A =1000000

24ft 3 1.18 106 L B =

23 106

24ft 3 2.714 107 L

condiciones Normales un gas 0C y 1atm

BALANCE DE MATERIA

1 Calculamos los moles de gas se sabes que en condiciones Normales un gas 0C y 1atm

Combustible molGas 22.4 L Aire

MolA =A 1 mol22.4 L

5.267 104 mol MolB =B 1 mol22.4 L

1.211 106 mol

2 Determinacion de moles de gases segun su composicion

MetanoMol =MolA %96.91 5.105 104 mol OxigenoMol =MolB 0.21 2.544 105 mol

EtanoMol =MolA %1.33 700.547 mol NitroMol =MolB 0.79 9.571 105 mol

PropanoMol =MolA %0.19 100.078 mol

ButanoMol =MolA %0.05 26.336 mol

PentanoMol =MolA %0.02 10.535 mol

DioxidoCarbMol =MolA %0.82 431.916 mol

NitrogenoAlimMol =MolA %0.68 358.174 mol

3 Determinacion de moles de oxigeno teorico consumido segun la reaccion Quimica

OConsumido ++++MetanoMol 2 EtanoMol 3.5 PropanoMol 5 ButanoMol 6.5 PentanoMol 8

=OConsumido 1.053 105 mol4 Determinacion de moles de oxigeno exceso

Oexceso =OxigenoMol OConsumido 1.491 105 mol5 Determinacion de moles de Dioxido de Carbono Producido

DioxProd ++++MetanoMol 1 EtanoMol 2 PropanoMol 3 ButanoMol 4 PentanoMol 5

=DioxProd 5.29 104 mol6 Determinacion de moles de Agua producido

AguaProd ++++MetanoMol 2 EtanoMol 3 PropanoMol 4 ButanoMol 5 PentanoMol 6

=AguaProd 1.048 105 mol6 determiancion de moles de Gas producido a la salida

Salida =+++AguaProd DioxProd Oexceso NitroMol 1263865.7718 mol 1263.866 kgmol

CO2 =DioxProdSalida

100 4.186 N2 =NitroMolSalida

100 75.725

H2O =AguaProdSalida

100 8.291 O2 =OexcesoSalida

100 11.798

Respuestaa) Moles de GAS producido. 1263.866 kgmolb) % de cada componente. CO2, 8.291% H2O, 75.725% de N2, 11.798% de O2%4.186

BALANCE DE MATERIA

Respuestaa) Moles de GAS producido. 1263.866 kgmolb) % de cada componente. CO2, 8.291% H2O, 75.725% de N2, 11.798% de O2%4.186

2.7.13 un horno de fundicin se alimenta un carbn de la siguiente composicin en peso: 76% C, 4,9% H,7,8% O, 1,7% N, 1,2% S, 1,5% H2O y 6,9% impurezas. Si se suministra aire en un 30% en exceso, calclese: (a) Los kilogramos de aire suministrado por kilogramo de carbn alimentado, (b) El volumen a condiciones normales de aire suministrado por kilogramo de carbn alimentado, (c) La masa molecular media de los productos de combustin Solucion

F 1 kg

1 Determinacion de Componentes en la alimentacion para 1kg de Carbon

C =F %76 760 gmH =F %4.9 49 gmO =F %7.8 78 gmN =F %1.7 17 gmS =F %1.2 12 gm

Water =F %1.5 15 gmImpureza =F %6.9 69 gm

2 Determinacion de Moles de cada componente 3 Determinacion de Moles Oxigeno para RX

MolC =C 1 mol12 gm

63.333 mol OReq1Carbon =MolC 63.333 mol

MolH2 =H 1 mol2 gm

24.5 mol OReq2Hidro =MolH2

212.25 mol

MolN =N 1 mol14 gm

1.214 mol OReq3No =MolN 1.214 mol

4 Determinacion de Moles Oxigeno total para la RX

OTotal =++OReq1Carbon OReq2Hidro OReq3No 76.798 mol5 Determinacion de moles de aire requerido

9 Determinacion de moles a la salida de gasesAirRequerido =OTotal

10021

365.703 mol

6 Determinacion de masa molar de aire requerido molCO2 =MolC 63.333 mol

MolH2O =MolH2 24.5 mol7 Determinacion de moles de aire a un 30% en exceso MolNO2 =MolN 1.214 mol

MolAir =AirRequerido 1.3 475.414 mol

Mair =+0.21 32 gm 0.79 28 gm 28.84 gm

8 Determinacion de masa del aire alimentacion MolO2Exceso =OTotal 0.3 23.039 mol

wair =AirRequerido 28.84 gm1 mol

10.547 kg MolN2air =MolAir 0.79 375.577 mol

wAlim =wair 1.3 13.711 kg10 Determinacion moles totales a la salida

BALANCE DE MATERIA

MolTotal ++++molCO2 MolH2O MolNO2 MolO2Exceso MolN2air

=MolTotal 487.664 mol

11 Determinacion fraciones de moles a la salida

x100CO2 =molCO2MolTotal

0.13 x100H20 MolH2OMolTotal

x100NO2 MolNO2MolTotal

x100O2 =MolN

MolTotal0.002 x100N2 =

MolN2airMolTotal

0.77

12 Determinacion Masa molar del gas y volumen considerando 1 mol = 22.4L a CN

Mgas ++++x100CO2 44 mol x100H20 18 mol x100NO2 46 mol x100O2 32 mol x100N2 28 mol

=Mgas 28.377 mol Volgas =MolAir 22.4 L1 mol

10.649 m3

Respuestaa) Masa de aire almimentado =wAlim 13.711 kgb) Volumen de Aire =Volgas 10.649 m3c) Masa molar del productos de Combustion =Mgas 28.377 mol

2.7.7 Se produce etanol a nivel comercial mediante la hidratacin de etileno: C2H4+ H2O = C2H5OH Parte del producto se convierte a ter dietlico mediante la reaccin lateral 2 C2H5OH = (C2H5)2 O + H2O La alimentacin a un reactor contiene 53,7% molar de C2H4, 36,7% de H2O y el resto de inertes. Se obtiene una conversin de etileno de 5%. El 10% del etanol producido participa en la reaccin lateral. Calclese la composicin molar de la corriente de salida del reactor y la selectividad de la produccin de etanol respecto a la produccin de ter. Respuestas: 52,42% etileno, 2,48% etanol, 0,14% ter dietlico, 35,09% agua y 9,86% inertes; 18 g mol etanol / g mol ter.

Datosconversion 5% de etileno10% de etanol Producido vuelve en la Rx lateralBase Calculo A=100

A A 1001 Moles de Etileno Reaccionado

nEtilenRx 0.537 (( %5 )) Afully

2.685 nAguaRx1 0.537 (( %5 )) Afully

2.685

2 Moles de Etileno a la Salida

nEtilenoSalida 0.537 A A 0.537 (( %5 ))simplify

51.0153 Moles de alcohol producido a la primera raccion

nEtanol 0.537 (( %5 )) Afully

2.685 =2.685 0.2685 2.4174 Moles de alcohol que reaccina 2da reaccion

BALANCE DE MATERIA

nEtanolRX2 0.537 (( %5 )) A %10fully

0.2685

5 Moles de eter producido es la mitad de moles de etanol Reaccionado por la estequimetria

nEter nEtanolRX2

2

fully0.13425

6 Moles de agua producido en la 2da reaccion

nAguaRx2 nEtanolRX2

2

fully0.13425

7 Moles de agua Total =Alimentacio+H2O producido-Reaccionado

nAguaSal +0.367 A nAguaRx2 nAguaRx1simplify

34.14925=0.3683425 0.02685 0.341

8 Inertes=0.096AnInerte %9.6 A

fully9.6

=nEtanol %10 0.269BASE DE CALCULO

nTotal =++++nEter nEtilenoSalida nEtanol nEtanolRX2 nAguaSal nInerte 97.315

=+0.46837 0.4833 0.9517

X100nEter =nEternTotal

100 0.138

X100nEtilenoSalida =nEtilenoSalida

nTotal100 52.423

X100nEtanolSAL =nEtanol nEtanolRX2nTotal

100 2.483

X100nAguaSal =nAguaSalnTotal

100 35.091

X100nInerte =nInertenTotal

100 9.865

selectividad mol de producto deseado/mol producto no desead

Selecti =nEtanol nEtanolRX2nEter

18

Respuesta% Etileno, % Etanol, Agua % Inertes52.423 2.483 %35.091 9.865

18gmol/gmol de etes

2.7.17 Se mezcla C puro con aire. Los gases de combustin contienen CO, CO2, N2 y O2 en las siguientes relaciones molares: moles de N2/mol de O2 = 7,18 y moles de CO/mol CO2 = 2. Calclese el porcentaje de exceso de aire utilizado.

BALANCE DE MATERIA

DATOSmol CO =2xMol CO2=xMol N2=7.18yMol O2=y

1 Balance de Carbono C=3x que hace equivalente a n1 ya que es carbono puro

n1 3 x ((1))

2 Balance de Nitrogeno Molecular N2=7.18y Debido que el nitrogeno no reacciona n2=7.18y*(100/79)

n2 7.18 y10079

simplify9.0886075949367088608 y ((2))

3 Balance de Oxigeno atomico en el aire contiene 2 atomos de oxigeno en el CO 1 y en el CO2 2 atomos0.21n2*(2)=2x+2x+2y

n2 +4 x 2 y

2 ((0.21))

simplify+9.5238095238095238095 x 4.7619047619047619048 y ((3))

3 Reemplazando 2 n 3

y +9.5238095238095238095 x 4.7619047619047619048 y

9.0886075949367088608

=9.0886075949367088608 4.7619047619047619048 4.327

=4.327

9.52380952380952380950.45434 =0.454341 2.20099

x 0.45434 y ((4)) y 2.20099 x ((5))

4 Reemplazando 4 y 5 en 2

=9.0886075949367088608 2.20099 20.004

n2 20.004 x

Reaccion IdealC+ O2 = CO2

5 Segun la reaccion ideal del diagrama se requiere los mismo moles de oxigeno estequimetrico que los moles de carbono

nOestequi 3 x

6 Segun la aire estequimetrico n =14.286x

naireestequi =310021

14.286

7 segun 2 el aire alimentado 20.004x

BALANCE DE MATERIA

8 aire exceso alimentado - estequimetrico

=20.004 14.286 5.7189 % aire exceso alimentado exceso/estequimetrico

=5.71814.286

100 40.025

Respuesta40.025% de exceso

2.7.18 Un gas natural contiene 83% molar de metano y 17% molar de etano. El gas se quemacon un exceso de aire seco y se producen unos gases con el siguiente anlisis Orsat: 6,76% CO2, 2,77% CO, 5,63% O2 y 84,84% N2. Calclese: (a) Porcentaje de exceso de aire suministrado (b) Porcentaje de carbono que pasa a CO (c) Masa de vapor de agua por cada 1000 pie3 de gas de combustin medidos a 800 F y 1 atm

Datos

CO2 6,76%CO 2,77% O2 5,63% N2 84,84%

BM para el carbono a la salida=entrada de carbononCSalida =+0.0676 0.0277 0.0953

A=

nCSEntrada =+0.83 2 0.17 1.17

Por lo tanto la equivalencia entra A y D

=1.17

0.095312.277 D 12.277 ((1))

=12.2771 0.081451 Calculo de Oxigeno Estequimetrico

Para el MetanonOMet 0.83 2

simplify1.66

Para el EtanonOEtano 0.17 3.5

simplify0.595

Oxigeno Estequimetrico

nOEstequi +nOMet nOEtanosimplify

2.255

2 Calculo de Oxigeno Exceso

nOExceso 0.0563 Dsimplify

0.6911951

BALANCE DE MATERIA

nOExceso 0.0563 Dsimplify

0.6911951

3 Calculo de Oxigeno Alimentado

nOAlim 0.84842179

Dsimplify

2.7687587696202531646

4 Calculo de Oxigeno exceso en base al estequimetrico

nOxiSobra nOAlim nOEstequisimplify

0.5137587696202531646

nOxiSobranOEstequi

100simplify

22.783093996463554971

5 % de carbono que pasa a CO = mol Carbono CO2/ mol Carbono total *100

x100Cpasa %2.77 D

+%2.77 D %6.76 D100

simplify29.066107030430220357

5 Masa de Vapor para 1000pies3

T =800 F 699.817 K Conversion de temperatura

=1000 ft 3 28316.847 L Conversion de Volumen

Calculamos numero de Moles con PV=RTn

=28316.847

0.082 699.817493.454 =28316.847

1

22.4

273699.817

493.145

Calculamos moles de Agua producida por Para el Metano

nH2OMet 0.83 2 simplify

1.66

Para el EtanonH2OEtano 0.17 3

simplify0.51

Agua Estequimetrico

nH2OEstequi +nOMet nOEtanosimplify

2.255

para este caso toma 493.145 molg

nH2OEstequi =2.255 493.145 1.112 103

=2.255 493.145

1453.592

2.452

=1 lb 453.592 gm

Respuesta

% de exceso aire 22.783%% de Carbono que pasa a CO 29.066%lb de Agua Producida 2.452lb

2. 7.16 Un gas contiene 80% en masa de propano, 15% en masa de n butano y el balance de agua. (a) Calcule la composicin molar de este gas en base hmeda y en base seca, as como la relacin mol agua / mol de gas seco; (b) si se van a quemar 100 kg / h de este combustible con 30% de aire en exceso, qu velocidad de alimentacin de aire se requiere (kg mol / h)? Cmo cambiara su respuesta si la combustin solo se completara en un 75%? Solucion

BALANCE DE MATERIA

1 Base de Calculo 100kg de gas Base Humeda Base Seca

xPropano =1.8182.077

0.8753wPropano 80 nPropano =8044

1.818 xPropano =1.8182.355

0.772

xnButano =0.2592.077

0.1247wnButano 15 nnButano =1558

0.259 xnButano =0.2592.355

0.11

wAgua 5 nAgua =518

0.278 xAgua =0.2782.355

0.118

nSeca =+nPropano nnButano 2.077

nhumeda =++nPropano nnButano nAgua 2.355

relacin mol agua / mol de gas seco =nAguanSeca

0.1338

2 Base de Calculo 100kg de gas combustiblesegun la siguiente reaccion calculamos los moles de Oxigeno requerido

Para el Propano

nOProp =1.818 5 9.09

Para el n-butano

nOButano =0.259 132

1.684

nOEstequi =+nOProp nOButano 10.774

Calculo de Aire Estequiometrico Calculo de Aire total al 30% de exceso

nAirEst =nOEstequi10021

51.302 nAirTotal =nAirEst 1.3 66.693

3 Base de Calculo 100kg de gas combustible si solo reacciona 75%

nPropano =8044

0.75 1.364

nnButano =1558

0.75 0.194

Para el Propano Para el n-butano

nOProp =1.364 5 6.82 nOButano =0.194 132

1.261

nOEstequi =+nOProp nOButano 8.081

Calculo de Aire que se utiliza

nAirEst =nOEstequi10021

38.481

La reaccion procede sin alteracion se requiere igula 66.693 kgmol/h debido ese calculo se realiza en base al combustible disponible

BALANCE DE MATERIA