Balance de Materia Con Reaccion Quimica

UNIVERSIDAD LAICA “ELOY ALFARO” ALFARO”

DE MANABÍ

ALUMNA: Denisse Yelena Mojarrango Nazareno

FACULTAD: Ingeniería Industrial

CURSO: 3° Semestre “A”

MATERIA: Química Industrial

DOCENTE: Ing. arlos Moreira

Manta

B A L A N C E D E MA TE R I A CON REACCION QUIMICA uando se !resentan cam"ios #uímicos de"idos a reacciones #uímicas$ %stas !ueden reagru!arse en similares o de ti!o com&n a 'arios !rocesos ( cada uno de estos !uede denominarse como un !roceso unitario.

 Los prinipa!"s son: ). alcinaci*n 1. 0idrogenaci*n 8. Sul7onaci*n )3. :ermentaci*n

+. ,-idaci*n 2. Des idrogenaci*n )9. Al#uilaci*n )/. Isomerizaci*n

3. educci*n 4. Nitraci*n )). 0idr*lisis )1. ;olimerizaci*n

/. 0alogenaci*n 5. 6steri7icaci*n )+. Aromatizaci*n )2. 6lectr*lisis


ESTEQUIOMETRÍA 6n este#uiometria$ la ecuaci*n #uímica tiene dos 7unciones 7undamentales. 2 C + O2=2 CO

6sta ecuaci*n #uímica indica #ue dos =tomos ?g@at$ l"@at... de car"ono se com"inan con una mol%cula ?g@mol$ l"@mol... de o-ígeno !ara dar dos mol%culas ?g@mol$ l"@mol$.... de ,. 6l n&mero #ue se ante!one a cada sustancia se denomina coefciente

estequiométrico $ ejem!lo> 6l coe7iciente este#uiom%trico del car"ono es +$ el de o-ígeno es ) ( el del mon*-ido de car"ono es +.uando se maneja una ecuaci*n #uímica de"e estar "alanceada$ es decir$ el n&mero de =tomos de cada elemento en los reacti'os de"e ser e-actamente igual al n&mero de =tomos de ese mismo elemento en los !roductos. omo consecuencia la masa de los reacti'os es igual a la masa de los !roductos. 6n la reacci*n considerada$ utilizando las res!ecti'as masas at*micas ( moleculares$ se tiene>

Masa de reacti'os> + - )+ B 3+ C 12 Masa de !roductos> + - +5 C 12 Se denomina relación estequiométrica  al cociente 7ormado !or dos coe7icientes este#uiom%tricos$ ej.> la relaci*n este#uiom%trica entre el car"ono ( el o-ígeno es> 2 g− at C  1 g− molO 2

=

2 1

!ara calcular la masa en gramos de o-ígeno necesaria !ara !roducir )99 gramos de , a !artir de car"ono !uro$ se !rocede en la siguiente 7orma>

REACTIVO LIMITANTE Y REACTIVO EN E#CESO  Dos reacti'os est=n en !ro!orci*n este#uiom%trica cuando su relaci*n molar es igual a la relaci*n este#uiom%trica corres!ondiente$ ej.> al mezclar 29 gramos de car"ono con 59 gramos de o-ígeno se tiene>

;ro!orci*n ?o-ígenocar"ono C ?+.11 C 9.1 elaci*n este#uiom%trica ?o-ígenocar"onoC?)+C9.1 Se conclu(e #ue el car"ono ( el o-ígeno$ al ser mezclados en estas cantidades est=n en  !ro!orci*n este#uiom%trica.

$ORCENTA%E EN E#CESO

Ena 'ez de7inido el reacti'o en e-ceso$ su !orcentaje !uede calcularse con lasiguiente ecuaci*n>

 S C cantidad de reacti'o en e-ceso suministrado F C cantidad de reacti'o en e-ceso este#uiom%trico 6 C S @ F C cantidad en e-ceso Fomando como "ase de c=lculo ) g@at de reacti'o limitante ?) g@at $ se tiene> ,+ suministrado C 9.5 g@mol ?S ,+ este#uiom%trico C 9.1 g@mol ?F

COMBUSTI&N  6s la reacci*n entre un com"usti"le ?sustancia #ue se #uema ( un com"urente ?sustancia #ue !roduce la com"usti*n$ generalmente o-ígeno. 6s una reacci*n !ara !roducir$ adem=s de los !roductos de com"usti*n$ calor ( luz. 6s mu( im!ortante en la industria #uímica !or la gran cantidad de calor #ue !roduce. omo en una reacci*n de com"usti*n el reacti'o m=s "arato es el aire$ %ste se suministra en cantidad ma(or a la necesaria ?te*rica.

O'()"no t"*rio: Moles o 'elocidad de 7lujo molar ?!roceso intermitente o continuo de ,+ #ue se necesitan !ara e7ectuar la com"usti*n com!leta del com"usti"le$ su!oniendo #ue todo el car"ono del com"usti"le 7orma ,+ ( todo el idr*geno 7orma 0+,.

Air" t"*rio: 6s la cantidad de aire #ue contiene el o-ígeno te*rico. Air" "n "'"so: 6s la cantidad en e-ceso del aire #ue entra al reactor con res!ecto al aire te*rico. 6l !orcentaje de aire en e-ceso se calcula usando la siguiente ecuaci*n> G de aire en e-ceso C H

 Moles de aire que entran – molesde aireteórico moles deaire teórico

 J )99

6l !rocedimiento !ara resol'er "alances de materia en la com"usti*n es el mismo #ue el  !rocedimiento !ara los sistemas reacti'os$ !ero teniendo en cuenta estos !untos>

). 6l N+ sale del reactor tal como entra. 6n la salida del reactor de"e considerarse el ,+ #ue no reacciona ( el com"usti"le #ue no se consume. +. 6l !orcentaje de aire en e-ceso ( el !orcentaje de o-ígeno en e-ceso tienen el mismo 'alor num%rico. Si se conoce el !orcentaje en e-ceso de ,+$ el ,+ real se calcula multi!licando el ,+ te*rico !or ) m=s la 7racci*n de o-ígeno en e-ceso. 3. Si s*lo sucede una reacci*n se !ueden usar indistintamente "alances !ara es!ecies moleculares o !ara es!ecies at*micas. Si ocurren 'arias reacciones #uímicas suelen ser m=s con'enientes los "alances !ara es!ecies a t*micas.

E+",p!o: Se #uema car"ono !uro con aire. Moles de N+mol de ,+ C 4$ )5$ ( Moles de ,mol de ,+ C +. alc&lese el !orcentaje de e-ceso de aire utilizado. Se ela"ora el diagrama de 7lujo>

Fodos los "alances de masa !lanteados a continuaci*n tienen la 7orma “entrada C salida”$ (a #ue son "alances !or elementos. Kalance !arcial de masa !ara el > ) Lg mol C + - B - C ) Lg mol C 3 - C - C )3. Kalance !arcial de masa !ara el nitr*geno> ?9$48 ?n+ ?+ C ?4$)5 ?( ?+ Kalance !arcial de masa !ara el o-ígeno> ?9$+) ?n+ ?+ C + - B - ?+ B + ( ?)$15 ?n+ C )/$32 ( C n+ C 8$958 ( ?9$/+ ?n+ C /3 B + ( C ?9$/+ ?8$958 ?( C /3 B + ( C /3 C )$5)4 ( C ( C 9$433 alculando n+ se o"tiene n+ C 2$228 Lg mol. Seg&n la reacci*n #uímica  B ,+ C ,+$ el n&mero de moles te*ricas de o-ígeno es ) Lg mol ($ entonces$ el n&mero de moles te*ricas de aires es /$42 Lg mol. ;orcentaje de e-ceso de aire C H?2$228  /$42 4 /$42 ?)99 C /9G.

$RODUCCI&N DE -CIDO SULF.RICO 6n la !roducci*n de =cido sul7&rico !or el !roceso de contacto$ se !uede iniciar con azu7re o con !iritas de ierro. S B ,+ C S,+ + S B 3 ,+ C + S,3 / :eS+ B )) ,+ C + :e+,3 B 5 S,+ uando se utilizan !iritas$ en el orno o #uemador se o"tiene una escoria 7ormada  !rinci!almente !or :e+,3 ( :eS+ #ue no reacciona. Ena mezcla de gases secos con un 4 a )9G de di*-ido de azu7re$ ?de!ende de la 7uente de !roducci*n$ !ues el menor 'alor se da cuando se usan !iritas ( el ma(or 'alor cuando se usa azu7re$ ( un )) a )/G de o-ígeno se lle'a a un con'ertidor de uno o 'arios lecos catalíticos ?de !latino o de !ent*-ido de 'anadio donde se 7orma el tri*-ido de azu7re$ el cual se a"sor"e !asando los gases en contracorriente con un lí#uido a"sor"ente en torres em!acadas. 6n las torres de a"sorci*n no se em!lea agua !ura sino una soluci*n de =cido sul7&rico$ o"teni%ndose un “oleum”$ el cual es una soluci*n de tri*-ido de azu7re en =cido sul7&rico.

E+"riio:

/ :eS+ B )1 ,+ C + :e+,3 B 5 S,3 / :eS+ B )) ,+ C + :e+,3 B 5 S,+ 6stas reacciones suceden simult=neamente ( la ma(oría del azu7re es o-idado a S,+ mientras #ue el resto !asa a S,3. 6l an=lisis del gas de cimenea$ de un orno en el cual el :eS+ es o-idado con aire seco$ muestra una relaci*n 1> )> 1 !ara S,+> S,3> ,+. alc&lese el !orcentaje de e-ceso de o-ígeno #ue se em!le*. 6l diagrama de 7lujo es>

Kase de c=lculo> ) g mol de tri*-ido de azu7re #ue sale del orno. onsiderando esta "ase de c=lculo$ se !uede a7irmar #ue se !roducen 1 g mol de S,+ ( #ue salen 1 g mol ,+ del orno. Moles de o-ígeno suministrado C 1 g mol ,+ B ?1 g mol S,+ ?)) g mol ,+5 g mol S,+ B ?) g mol S,3 ?)1 g mol S,+5 g mol S,3 C )3$41 g mol. Moles de S C ?) g mol S,3 ?) g mol S) g mol S,3 B ?1 g mol S,+ ?) g mol S) g mol S,+ C 2 g mol S. Moles de :eS+ C ?2 g mol S ?) g mol :eS++ g mol S C 3 g mol :eS+. Moles te*ricas de o-ígeno C ?3 g mol :eS+ ?)1 g mol ,+/ g mol :eS+ C ))$+1 g mol. G e-ceso C H?)3$41  ))$+1 g mol))$+1 g mol ?)99 C ++$++G.

R"n/i,i"nto 01asa/o "n !a a!i,"ntai*n2: Moles 7ormadas de !roducto deseado  moles alimentadas de reacti'o límite

R"n/i,i"nto 01asa/o "n ons3,o /" r"ati4o2:

Moles 7ormadas de !roducto deseado  moles consumidas de reacti'o límite

S"!"ti4i/a/: Moles 7ormadas de !roducto deseado  moles 7ormadas de !roducto indeseado •

•

Puantos Lilogramos de 'a!or de agua de"en reaccionar con ierro met=lico !ara  !roducir una tonelada de :e3 ,/

Se mezclan 3)8./ Lg de :e+,3 con 83.2 Lg de car"ono seg&n Pu=l es el reacti'o limitante ( cu=l el !orcentaje en e-ceso

BIBLIO5RAFÍA tt!>"log.ut!.edu.co"alances7iles+9)19+RRR.academia.edu)51)1)4+Kalancedemateria@NestorTooding tt!>uni'irtual.ut!.edu.co!andorarecursos)999)+)3)+)3.!d7