DESARROLLAR BALANCES DE ENERGIA DE PROBLEMAS INDUSTRIALES Fase 4
ELABORADO POR: MIGUEL ANGEL DURAN CEDULA: 1144139233
TUTOR: ANA CAROLINA ACUÑA
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA 22/11/2018
Actividades a desarrollar. Actividad individual. Desarrollar un problema de balance de materia con reacción química, balance de energía con reacción química y balance con reacción química aplicados a la industria de alimentos
1.Problemas de balance estequiométrico en procesos con reacciones químicas. 1. Se produce un gas combustible que contiene CO + H2 en la reacción catalítica entre propano y vapor de agua:
C3H8 + 3 H2O = 3 CO + 7 H2 Se mezcla una corriente de propano que fluye a 200 moles/min con un 50% en exceso de vapor de agua, obteniéndose una conversión en el reactor de 65%. Calcular la fracción molar de H2 en el producto.
SOLUCIÓN: Teniendo en cuenta el enunciado, comprendemos que de la reacción descrita a continuación se obtienen dos productos en estado gaseoso como el CO y el H2. Ahora bien:
Reacción: C3H8 + 3H2O
→ 3CO + 7H2
Se mezclan. 200 moles propano C3H8/ min con 50% en exceso de vapor de agua
La conversión llevada en el reactor tiene un porcentaje del 65.
%R = 65%
Y tenemos como incógnita la Fracción molar (X) del Hidrógeno.
Despejamos el número de moles para el agua (gas) ya que tiene un 50% en exceso.
n H2O * 50% = 600 mol H 2O nH2O = 1200 mol H2O
% =
∗ 100
moles H2 = 1400 mol H2 * 65% = 910 mol H 2 moles CO = 600 mol CO * 65% = 390 mol CO.
Fracción molar de H2:
=
=
. 910
(910 + 390 ) = 0.7
2.Problemas de cálculo de energía en procesos con reacciones químicas. 1. El calor de formación de la glucosa (C6H12O6 ) y el ácido láctico (CH 3 CHOHCOOH) es −304,60 y −165,88 kcal/mol, respectivamente. ¿Cuál es el calor de reacción a 25 °C para la formación del ácido láctico a partir de la glucosa?
C6 H12 O6 -------- > 2(CH3CHOHCOOH) SOLUCIÓN: Teniendo en cuenta los datos presentados tenemos qué:
∆ = = −304
∆ = = −165,88
∆ =? Ahora bien: El calor de reacción o entalpía de reacción (ΔH) es el cambio en la entalpía de una reacción química que se produce a una presión constante, por lo que podemos calcular la cantidad de energía por mol que se libera o se produce en la reacción.
3.Balances con reacción química en procesos unitarios Un reactor es alimentado con una mezcla de oxígeno (O2) y propano (C3H8). El oxígeno está en exceso y la conversión de la reacción es del 70%. A la salida del reactor, se determinaron analíticamente 21 moles de CO2 y 40 moles de O2. a. Cuál es la fracción de oxígeno en exceso? b. cuantos moles de propano fueron alimentados al reactor? c. Cuál es la composición molar de la corriente de salida?
C3H8 + 5O2
-----------
>
3CO2 + 4H2O
SOLUCIÓN: Tenemos presente los datos del enunciado donde el oxígeno está en exceso y la conversión de la reacción es del 70% . 21 moles de CO2 40 moles O2 a ) Fracción de oxígeno en exceso =? b) Moles de propano =? c) Composición molar de la corriente de salida =? Entonces desarrollamos como el primer ejercicio: Factores de conversión. C3H8 + 5O2 → 3CO2 + 4H2O 1 mol
