Tarea balance de masa con reaccion quimica

[pic 1]

[pic 2][pic 3][pic 4][pic 5]

Consideraciones:

1.- La corriente de Evaporado es puro disolvente, por lo tanto no contiene sólidos xE  = 0                AxA = PxP        

Datos de Equilibrio

T (°C)                Solubilidad (g K2SO4 / g H2O)

10                        0.0922

20                        0.1111

40                        0.1476

60                        0.1817

80                        0.2140

La Solubilidad es una Relación Masa entre el sólido y el disolvente (X).

Para poder determinar las fracciones es necesario utilizar:  x = X / 1 + X

ENUNCIADO: Se alimentan a un evaporador 11000 Kg/hr a 20 °C de una disolución acuosa que contiene K2SO4. El evaporador opera a 65 °C y de él se retira una disolución concentrada que se alimenta a un cristalizador que opera a 16 °C. Determinar:

1. La cantidad de cristales puros de K2SO4 que se obtienen del Cristalizador

Consideraciones:

1.- Si se desean obtener cristales puros xC = 1.0

 2.- Si la disolución diluida ingresa al evaporador a 20 °C la máxima concentración que puede contener de K2SO4 es:

x20°C = X20°C / 1 + X20°C = 0.1111/1.1111 = 0.09999  por lo tanto, podemos decir que se alimenta al evaporador una disolución diluida que contiene 9.0 % en peso de K2SO4. (Sería correcto cualquier valor menor de 9.999 %). xA = 0.09

3.- Si la disolución concentrada abandona el Evaporador a 65 °C, si estuviera en condiciones de saturación, su concentración sería:

Sol65°C = Sol60°C + [(65 – 60)/(80 – 60)] (Sol80°C – Sol60°C) = 0.1817 + [0.25] (0.214 – 0.1817) = 0.18977

Por lo tanto X65°C = 0.18977 y su fracción es: x65°C = 0.18977/1.18977 = 0.1595

Es correcto para que tengamos una disolución concentrada (no saturada), considerar que la disolución que sale del Evaporador, tiene una concentración de 15.5 % en peso de K2SO4. Es decir xP = 0.155

4.- Si en el Cristalizador se precipitan en forma espontánea, cristales puros de K2SO4 a 16°C y se obtiene una disolución saturada, su solubilidad en esas condiciones es:

Sol16°C = Sol10°C + [(16 – 10)/(20 – 10)] (Sol20°C – Sol10°C) = 0.0922 + [0.6] (0.1111 – 0.0922) = 0.10354

Por lo tanto X16°C = 0.10354 y su fracción es: x16°C = 0.10354/1.10354 = 0.09382 = xS 

P = AxA / xP = 11000(0.09)/(0.155) = 6387.09677 Kg/hr

E = A – P = 4612.90323 Kg/hr

P = S + C                                        6387.09677 = S + C

PxP = SxS + CxC                                6387.09677 (0.155) = 0.09382S + 1.0C

P(1-xP) = S(1-xS) + C(1-xC)                6387.09677 (1 - 0.155) = S(1 – 0.09382) + C(1 – 1)

S = 5955.87716 Kg/hr

C = P – S = 431.2196 Kg/hr

1. % de sólidos cristalizados

Todo lo que hay de sólido que pudiera cristalizarse proviene de la alimentación, por lo tanto:

AxA = 11000(0.09) = 990 ―――→  100%

                        431.2196 ―→  43.5575 %

c) A que temperatura debe operar el cristalizador si se desean cristalizar el 48 % de sólidos

AxA = 11000(0.09) = 990 ―――→  100%

...