Tarea de Balance de materia y energía para el 3er parcial

Tarea de Balance de materia y energía para el 3er parcial

Resuelva lo siguiente:

En la figura se muestra un proceso para la síntesis de metanol. Las reacciones químicas pertinentes son:

1. CH4 + 2H2O → CO2 + 4H2        (reacción principal en el reformador)
2. CH4 + H2O → CO + 3H2                (reacción secundaria en el reformador)
3. 2CO + O2 → 2CO2                 (reacción en el convertidor de CO)
4. CO2 + H2 → CH3OH + H2O        (reacción en el reactor de metanol)

Se alimenta 10% en exceso de vapor de agua (con base en la reacción (a)) al reformador, y la conversión del metano en esta etapa es de 100% con un rendimiento del 90% de CO2. La conversión en el reactor de metanol es del 55% en una pasada.

Se alimenta una cantidad estequiométrica (teórica) de oxígeno al convertidor de CO, y el CO se convierte por completo en CO2. A continuación se introduce CO2 de reposición adicional a fin de establecer una proporción de 3 a 1 de H2 a CO2 en la corriente de alimentación al reactor de metanol.

El efluente del reactor de metanol se enfría para condensar todo el metanol y el agua, y los gases no condensables se reciclan a la alimentación del reactor de metanol. La razón H2/CO2 en la corriente de reciclaje también es de 3 a 1.

Dado que la alimentación de metano contiene 1% de nitrógeno como impureza, una porción de la corriente de reciclaje debe purgarse como se muestra en la figura, a fin de evitar la acumulación de nitrógeno en el sistema. El análisis de la corriente de purgado muestra que hay un 5% de nitrógeno.

Con base en 100 moles de alimentación de metano (que incluyen el N2), calcule:

1. Los moles de H2 que se pierden en el purgado.
2. Los moles de CO2 de reposición requeridos.
3. La razón entre los moles de CO2 recirculado y CO2 purgado.
4. La cantidad de disolución de metanol producido y su concentración.

[pic 1]

...