Produccion De Acido Sulfurico

PRODUCCIÓN DE SO3

Si la composición de alimentación de dióxido de carbono de azufre, oxigeno y nitrógeno es de 10%,11% y 79% respectivamente en un reactor catalítico de tres helechos cual será la composición final de los gases a la salida del tercer helecho para un flujo de entrada de 100 Kmol/h.

Si se cumple que

log⁡〖Kp=〗 4956/T-4.678

PRIEMERA ETAPA

Se la temperatura de salida del 1er helecho es de 890K a una presión total de 1 atm

Se tiene

log⁡〖Kp=〗 4956/890-4.678

Kp=7.772

Composición de alimentación

SO2 = 10 Kmol/h

O2 = 11 Kmol/h

N2 = 79 Kmol/h

La reacción seria:

〖SO〗_2 + 1/2 O_2 → 〖SO〗_3

Inicio 10 11

Reacción 10 x 5x 10x

Equilibrio 10 (1- x) 11-5x 10x

A la salida del 1er helecho:

n_(〖SO〗_2)^1=n_(〖SO〗_2)^0 (1-x)=10(1-x)

n_(O_2)^1=〖(n〗_(O_2)^0-(n_(〖SO〗_2)^0)/2 x)=11-5x

n_(〖SO〗_3)^1=(n_(〖SO〗_3)^0+n_(〖SO〗_2)^0 x)=10x

n_Inertes =79

n_Totales^1 = n_(〖SO〗_2 )+n_(O_2 ) + n_(〖SO〗_3 ) + n_Inertes

n_Totales^1 = 100-5x

Por equilibrio químico tendremos:

kp= (〖(p〗_(〖SO〗_3 )))/((p_(〖SO〗_2 )).〖(p_(O_2 ))〗^0.5 )

Donde:

kp= ((n_(〖SO〗_3 )/n_T .P_T ))/((n_(〖SO〗_2 )/n_T .P_T ).(n_(O_2 )/n_T 〖.P〗_T )^0.5 )

Reduciendo quedaría:

kp= ((n_(〖SO〗_3 ) ).(n_T )^0.5)/(〖(n〗_(〖SO〗_2 )).〖(n_(O_2 ))〗^0.5.(P_T )^0.5 )

Remplazando:

kp= ((10x).(100-5x)^0.5)/(10(1-x)〖(11-5x)〗^0.5 (P_T )^0.5 ) =7.772

Resolviendo la ecuación se tiene que X = 0.693 ≈ 0.7

La composición de los gases a la salida del 1er helecho será:

n_(〖SO〗_2)^1=10(1-x)=3

n_(O_2)^1=11-5x=7.5

n_(〖SO〗_3)^1=10x=7

n_Inertes =79

n_Totales^1 = 100-5x=96.5

SEGUNDA ETAPA

La misma composición será la entrada de la segunda etapa del reactor

n_(〖SO〗_2 )=3 Kmol⁄H

n_(O_2 )=7.5 Kmol⁄H

n_(〖SO〗_3 )=7 Kmol⁄H

n_Inertes =79 Kmol⁄H

La reacción seria:

〖SO〗_2 + 1/2 O_2 → 〖SO〗_3

Inicio 3 7.5 7

Reacción 3 x 1.5x 3x

Equilibrio 3 (1- x) 7.5 - 1.5x 7+3x

A la salida del 2do helecho:

n_(〖SO〗_2)^2=n_(〖SO〗_2)^1 (1-x)=3(1-x)

n_(O_2)^2=〖(n〗_(O_2)^1-(n_(〖SO〗_2)^1)/2 x)=7.5-1.5x

n_(〖SO〗_3)^2=(n_(〖SO〗_3)^1+n_(〖SO〗_2)^1 x)=7+3x

n_Inertes =79

n_Totales^2 = n_(〖SO〗_2 )+n_(O_2 ) + n_(〖SO〗_3 ) + n_Inertes

...