Balance De Materia Y Energia

BALANCES DE MATERIA Y ENERGIA AVANZADA.

P.04 Conceptos básicos de balance de materia con reacción química.

Instrucciones. Resuelva correctamente el siguiente problema, de acuerdo al número de lista.

El amoniaco se sintetiza a partir de nitrógeno e hidrógeno mediante la reacción N2 + 3H2 2NH3.

a) ¿Qué cantidad (en gramos) se requiere estequiometricamente para reaccionar con _________ gramos de nitrógeno.

b) Si reaccionan ________ gramos de N2 y _______ gramos de H2, determine que sustancia es el reactivo limitante.

c) Calcule el porciento en exceso del inciso anterior.

d) Si reaccionan ________ gramos de N2 y un ________ % de exceso de H2, ¿qué cantidad (en gramos) de H2 se alimentan?

e) Si la reacción del inciso d) se completa en un 95% para el N2, ¿qué cantidad (en gramos) de cada sustancia se obtendrán al final de la reacción?

f) ¿Cuál es la conversión (en %) para el H2 en el inciso anterior?

NL a) b) d) NL a) b) d)

1 58.8 165.2 35.4 198.8 11 89.6 134.4 28.8 226.8

2 61.6 162.4 34.8 201.6 12 92.4 131.6 28.2 229.6

3 64.4 159.6 34.2 204.4 13 95.2 128.8 27.6 232.4

4 67.2 156.8 33.6 207.2 14 98.0 126.0 27.0 235.2

5 70.0 154.0 33.0 210.0 15 100.8 123.2 26.4 238.0

6 72.8 151.2 32.4 212.8 16 103.6 120.4 25.8 240.8

7 75.6 148.4 31.8 215.6 17 106.4 117.6 25.2 243.6

8 78.4 145.6 31.2 218.4 18 109.2 114.8 24.6 246.4

9 81.2 142.8 30.6 221.2 19 114.8 109.2 23.4 249.2

10 86.8 137.2 29.4 224.0 20 117.6 106.4 22.8 252.0

BALANCES DE MATERIA Y ENERGIA AVANZADA.

P.05 Balance de materia con reacción química. (2.2)

Instrucciones. Resuelva correctamente el siguiente problema, de acuerdo al número de lista.

1. Para generar acetaldehído (CH3CHO), el etanol (C2H5OH) se oxida parcialmente mediante el uso de O2,

C2H5OH + 0.5O2  CH3CHO + H2O R.1

Las reacciones de la oxidación no son muy selectivas. Cierta cantidad de etanol se oxida por completo para producir dióxido de carbono y agua:

C2H5OH + 3O2  2CO2 + 3H2O R.2

También, cierta cantidad de acetaldehído se oxida parcialmente para producir ácido acético,

2CH3CHO + O2  2CH3COOH R.3

(Estas reacciones ocurren en plantas químicas grandes y cuando los organismo, incluso los humanos, consumen etanol.)

a) Si se desean producir ______ kg/h de acetaldehído, ¿Cuál es el flujo másico necesario estequiometricamente de etanol y oxigeno (considerando únicamente la reacción principal R.1)?

b) Considere que el oxígeno se obtiene del aire teórico (21% O2 y 79% N2) ¿Cuál debe ser el flujo másico (kg/h) de aire teórico para el inciso anterior?

c) Empleando los resultados de los incisos anteriores, si la conversión del O2 es de 60% para la reacción 1, 25% para la reacción 2, 10% para la reacción 3 y el resto queda sin reaccionar. ¿Cuál es el flujo másico (kg/h) de todas las especies presentes (incluyendo el N2)?

NL 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Prob 1 100 105 110 115 120 125 130 135 140 145

NL 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Prob 1 150 155 160 165 170 175 180 185 190 195

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