UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA
CURSO: TAREA:
Balance de Materia y Energía SOLUCIONARIO SOLUCIONARI O DEL EXAMEN PARCIAL
PROFESOR: INTEGRANTES:
Ing. Rangel Morales Fabio Manuel Borjas Celis, Julio César
NO ASISTIO
Campos Flores, Lesly Johana Sencara Valencia, María Elena Sulca Chumpitazi, Angie Tacza Yupanqui, Helen Lisbeth
2013-B
NO ASISTIO
Balance de Materia y Energía
1) En la manufacturas de mermeladas se mezcla mezcla la fruta molida con el azúcar necesario para producir una mezcla de 40 partes de frutas y 60 partes de azúcar. A esta mezcla se le añada pectina necesaria en 230 g por 100 kg de azúcar. En esta mezcla se produce evaporación hasta que los sólidos solubles llegan al 68%. si ingresan 15 kg de frutas al proceso que tiene 13 % de solidos solubles y el resto de agua .calcular: a) Los grados de libertad b) Los kg de mermelada obtenida c) La cantidad de agua evaporada Dato
SOLUCIÓN
Diagrama:
A) Analizando los grados de libertad:
NVI NEB NCF NFE RE GL
Reactor 5 -2 -2 -1 0 0
Balance de Materia y Energía
Este análisis indica: Que el problema problema si está bien especificado es decir, si tiene solución solución y esta esta solo será posible hallar usando dos ecuaciones de balance Sabiendo que:
1º Balance de estado estable:
Del dato: podemos hallar A, y P Sabemos que F=15 kg entonces de I
Reemplazando en II
B) HALLANDO kg DE MERMELADA Si
Además
Pero masa de agua es:
BALANCE DE SOLIDOS SOLUBLES:
Balance de Materia y Energía
BALANCE GLOBAL
2. Durante la prueba del proceso Basf para producir anhídrido ftálico solo fue posible analizar los gases que salen salen de los condensadores condensadores intermitentes y no se determinó la cantidad de agua. La composición de los gases de desecho en fracciones molares es: 0.0090 de CO 2 ,0.1351 de O 2y 0.8559 del N 2. a)si de alimenta de O-xileno O-xileno puro y aire al proceso, y se supone supone que las únicas reacciones que tuvieron lugar fueron la formación de anhídrido anhídrido ftálico ftálico y la formación de anhídrido maleico ,¿Cuánto se produjo de cada uno de ellos? b) ¿Cuál es la relación molar del o-xileno aire en la alimentación del reactor?
GRADOS DE LIBERTAD NVI 9+2
NEB -7
NFE 0
NCE -3
ENTONCES SE ASUME DATOS DATOS B=100 MOLES MOLES
NR 0
GL 1
Balance de Materia y Energía BALANCE COMPONENTES
(1)
(2)
(3)
SOLUCION EN (1)
SOLUCION EN (3)
SOLUCION EN (5)
SOLUCION EN (2)
22.7518moles =2.7431moles
b)
3.- Se informa que la alimentación fresa contiene 40% de reactivo (R), 50% de material inerte (I), 10% de CO, en el reactor se produce en moles:
Balance de Materia y Energía 2R → 2.5CO
La conversión del reactivo en producto es de 73% por una pasada por el reactor. En el sistema: no hay acumulación de ningún material, la corriente de recirculación contiene 80 de reactivo 8R) y 20% de CO. Por 4100 kmol/h de alimentación fresca, calcular: a. La composición de la corriente D. b. La relación entre la corriente R y D. A
40% R 10% CO 50% I
(1)
4100 kmol/h
B
REACTOR
C
R
C
R
C
CO
C
C
RC
C
C
I
RC
R RC
CO
SOLUCIÓN: * Analizando Grados de Libertad:
(1) 8 -3 -1 -3 0 1
NVI NEV NFE NCE NR GL
Reactor 6 +1 -3 0 0 -1 3
* Haciendo un balance global: R
R R – 2
0,1 x 4100 2r = 0 r = 320 CO
CO CO – CO – 25
– CO – 252
CO 2
I
25
Separador 7 -3 0 -1 0 3
C
CO I
C
CO I
D
SEPARADOR
Proceso 13 +1 -9 -1 -3 -1 0
Global 5 +1 -3 -1 -2 0 0
Balance de Materia y Energía
CO 2 25
/h /h
Siendo los componentes de D los siguientes:
Actualización Actualización de grados de libertad: libertad:
(1) 8 -3 -1 -3 0 1
NVI NEV NFE NCE NR GL
Reactor 6 +1 -3 0 0 -1 3
Separador 7 -3 -1 -2 0 1
* Haciendo un análisis en el separador: C
RC
C
R
RC
CO CO 2 C
RC
RC
CO
25
Actualización Actualización de grados de libertad libertad en el reactor: reactor:
NVI NBI NCF NFE CVR GL
Balance en el reactor:
Reactor 6 +1 -3 0 -3 -1 0
Proceso 13 +1 -9 -1 -3 -1 0
Global 5 +1 -3 -1 -2 0 0
Balance de Materia y Energía
Conversión: 0,73 =
* R:
C
R - R
R
C
R – R – 2
RC
R R 2
* CO:
C
CO – CO 25
CO 2 – 25
*
I:
C
–
C
25
De la reacción: 0,73 = 0,73 =
RC
RC
R 2 – R RC
R 2 2 RC 2
0,584RC + 1,46r = 2r 0,584RC = 0,54r
… ()
Balance en (1): * R: * CO: *
RC
RC
RC
RC
R R R R 2 – … () CO
I:
2050 R
En () RRC RRC 2 – 2 En 0,584RC = 0,54(820) RC = 758,2192 kmol/h
Respuesta: (b)
RC
522 5
= 0,168
