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Definición de Combustión
Reacciones quimicas en
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SOLUCIÓN TALLERES DE BALANCE DE MATERIA Y ENERGÍA 3 CORTE
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1.
Puede deshidrogenarse el etano para producir acetileno en la siguiente reacción:
C2H6 = C2H2 + 2H2
Suponiendo que se cargan 1000 Kg de etano a un reactor intermitente y que se alcanza una conversión del 80%. producto: a) moles totales b) Relación molar de acetileno a hidrógeno c) Masa molecular promedio de la mezcla gaseosa: acetileno e hidrógeno d) Fracción en masa de acetileno
SOLUCIÓN:
Balance de masa: Moles acetileno n acet= m et / M et*C= (1000 kg/ 30kg/kgmol et)*0.8 kmolacet/kmol et= 26.67 kmol ac Moles de etano que no reacciona: 1000kg*0.2/30kg/kmol = 6.67 kmol de etano Moles de hidrógeno que salen: 1000 kg/ 30 kg/kmol * 0.8* 2 kmol H 2/Kmol etano = 53.3 kmol Hidró a) Moles totales: 26.67 + 6.67 + 53.3 = 87.673 *1000 = 86673.3 moles totales a la salida b) Relación molar acetileno a hidrógeno: 26.67/53.3 = 0.5 moles de acetileno a moles de hidrógeno c) M = (26.67/(26.67+53.3)*26)+(53.3/(53.3+26.67)*2) = 8.67 + 1.33 = 10 kg/kmol = 10 g / mol d) W acet = m acet/ (macet + m H2 + m etano) = (26.67* 26) / [(26.67*26)+(6.67*30)+(53.3*2)] = 693.42 / 1000.12 = 0. 2.
Puede deshidrogenarse el etano para producir acetileno en la siguiente reacción:
C2H6 = C2H2 + 2H2
Suponiendo que se cargan 100 kg mol de etano a un reactor intermitente y que se alcanza una conversión del 80%. producto: e) moles totales f) Relación molar de acetileno a hidrógeno g) Masa molecular promedio de la mezcla gaseosa: acetileno e hidrógeno h) Fracción en masa de acetileno
SOLUCIÓN: Balance de masa: Moles acetileno n acet= m et / M et*C= (100kgmol et)*0.8 kmolacet/kmol et= 80kmol acetileno Moles de etano que no reacciona: 20 kmol de etano Moles de hidrógeno que salen: 100 kmol * 0.8* 2 kmol H 2/Kmol etano = 160 kmol Hidrógeno a) Moles totales: 80 + 20 + 160 = 260 kmoles = 260000 moles totales a la salida b) Relación molar acetileno a hidrógeno: 80/160 = 0.5 moles de acetileno a moles de hidrógeno c) M = (0.5*26)+(0.5*2) = 13 + 1 = 14 kg/kmol = 14 g / mol d) W acet = m acet/ (macet + m H2 + m etano) = (80* 26) / [(80*26)+(20*30)+(160*2)] = 2080 / 3000 = 0.693 3. El ácido acético se puede obtener mediante la reacción de etanol con dicromato de sodio y ácido sulfúrico Sign up to vote on this title en la ecuación: 3C2H5OH + 2Na2Cr2O7 + 8H2SO4 = 3CH3COOH + 2Cr2(SO4)3 + 2Na Useful 4 + 11H 2 Not useful 2SO
En la corriente de recirculación que se muestra muestra en la figura se obtiene una conversión global global de C 2H5OH del 90% c
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1000*8/3 *1.2 = 3200 moles de H2SO4O sea 3200*98 = 313.6 kg de ácido sulfúrico
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Entonces, corriente 2: 660 + 2880 = 3540 moles; m 2 = 192.14 + 313.6 kg = 505.74 kg Luego la masa de los productos de desperdicio, por el balance global de masa, será: m 1 + m2 – m ácido acético = 497.74 kg de productos de desperdicio. Balance en el separador: m 3 = m ácido acético + m productos de desperdicio + m recirculación Entonces, m3= 54 + 497.74 + m recirculación = 551.74 + m recirculación (1) Pero se sabe que el flujo de recirculación es igual al flujo de alimentación fresco, es decir, m recirculación = m etanol fr Entonces, m3 = 551.74 + 46 = 597.74 kg Y la masa que entra al reactor también será la misma, prueba: 46 + 505.74 + 46 = 597.74 kg Conversión del etanol: (0.06*46/60 + 1)Kmol etanol – Cp*3/3*(0.06*46/60 + 1)etanol = (0.06*46/60 + 1)- 0.900 Kmoles Entonces, la conversión POR PASO DEL ETANOL es Cp= 0.8609 = 86.09% 4.
Acetaldehído, CH3CHO, se puede obtener por medio de la deshidrogenación catalítica del etanol, C 2H5OH, seg
C2H5OH = CH3CHO + H2 No obstante, se presenta una reacción paralela que produce acetato de etilo, CH 3COOC2H5:
2C2H5OH = CH3COOC2H5 + 2H2
Ahora, suponiendo que en un reactor se ajustan las condiciones para que se alcance una conversión de etanol de rendimiento del 90% de acetaldehído, calcule la composición del producto del reactor, asumiendo que el alimento etanol. SOLUCIÓN:
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Base de cálculo: 100 moles de etanol. Productos: Unlock full access with a free trial. ACETALDEHIDO: 100*0.96*0.9 = 86.4 moles ETANOL NO REACCIONANTE: 100-86.4=13.6 moles Download With Free Trial ACETATO DE ETILO: 100*0.9*(1-0.96)*1/2= 1.8 moles HIDRÓGENO: [100*0.9*0.96] + [100*0.9*(1-0.96)*2/2]= 90 moles Composición molar: Acetaldehído: 86.4/(86.4+1.8+13.6+90)= 0.45046 Etanol: 0.0709 Acetato de etilo: 0.00938 Hidrógeno: 0.46923 Sign up to vote on this title
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Se utiliza un sistema de purificación con recirculación, para recuperar un solvente DMF de un gas que contiene 55% de DMF en aire (porcentaje másico). El producto deberá tener únicamente 10% de M 5.
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Pero se sabe, por el enunciado, que las 2/3 partes del DMF que entra a la unidad salen por la corriente 3, eliminadas, m tercera parte sale por la corriente 4, entonces: 500 = 2/3 w2*m2; w2*m2=500*3/2=750 kg. Y por m4: 0.1*m4=1/3*750=250 kg de DMF. Entonces, m4=250/0.1=2500 La corriente 2, m2= m3+m4=500+2500=3000 kg. Y haciendo un balance en el divisor: m4=m5+m6; entonces 2500-500=2000 kg. La prueba es que m2=m1+m5=3000=1000+2000.
Ahora, la relación de recirculación, m5/m1= 2000/1000=2
Una unidad de cracking de etano procesa 1000 kg/día de dicho hidrocarburo. La conversión por paso es de 2 llegar a una conversión final del 96%. Determinar el reciclo necesario (Reactivo Límite Recirculado, RLR) y la producc diario. Reacción: C2H6 = C2H4 + H2 6.
1000 kg / día
Reactor
r i s
C2H6 C2H4
e n d ó a i n c a l m i t u s l e o d C
H2
Solución:
You're Reading a Preview
PD=RLF*Ct Unlock PD=(RLF+RLR)*Cp full access with a free trial.
RLF=1000/30=33.33Kmoles de etano Cp=20%=0.2 Download With Free Trial Ct=96%=0.96 Entonces, igualando ambas expresiones: 33.33*0.96=0.2*(33.33+RLR); Despejando RLR: RLR= (31.9968-6.666)/0.2=126 Se recirculan 126.65 kmoles Y la producción diaria de etileno será: PD=33.33*0.96= 31.9968 kmoles de eteno (etileno)
7. A un tanque de leche de 2000 litros de capacidad se le agrega leche a razón de 100 L/min y se le quita al temperatura inicial de la leche en el tanque es de 40°C. La leche entra al tanque 20°C. Si un Signaup to vote onserpentín this title de calentami 2000 Kcal/mi, calcule cuál será la temperatura del tanque al estabilizarse la temperatura? El cp de la leche es 1. Su den Useful Not useful es 1.032.
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8. Calculate the theoretical flame temperature of a gas having 30% CO and 70% N2 when burnt with air. Both the reactants are at 25oC. Data: Hof of CO2 = -94052 cal/gmol Hof of CO = -26412 cal/gmol Mean heat capacities in cal/gmol.oC are CO2 = 12, O2 = 7.9, N2 = 7.55 Solución: Base de cálculo: 1 mol de gas (con 30% CO y 70% N 2) Reacción de combustión: CO + 1/2 O 2 CO2 o
Calor de reacción a 25 C para la reacción se calcula como:
Calor de reacción = calor de formación de productos - calor de formación de reactivos= -94052 - (-264 12) = -94052 + 26 cal/gmol de CO convertido Calor total liberado = 67640 x 0.3 = 20292 cal. o
o
Si se asume una base de temperatura de 25 C, entonces, la entalpía de reactivos a 25 C = 0 cal
Entalpía Total de la corriente de producto = entalpía de reactivos + calor añadido por la reacción = 0 + 20292 = 2 0292 c CO2 en la corriente de productos = 0.3gmol O2 necesario teóricamente = 0.3 x 0.5 = 0.15gmol. You're Reading a Preview O2 que ingresa realmente (200% exceso) = 0.15 x 3 =Unlock 0.45 gmol full access with a free trial. N2 entrando junto con O 2 en el aire = 0.45 x 79/21 = 1.69gmol
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O2 en los gases de salida (asumiendo combustión completa de CO a CO 2) = 0.45 - 0.15 = 0.3gmol N2 en los gases de salida = 1.69 + 0.7 = 2.39gmol. La temperatura adiabática (T) se calcula como sigue: 20292 = 0.3 x 12 x (T - 25) + 0.3 x 7.9 x (T - 25) + 2.39 x 7.55 x (T - 25) Entonces,20292 = 24.0145 (T - 25) 844.989 = T – 25
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