SOLUCIONES A LA PRIMERA PARTE
1.-
a) Balance de materia sobre todo el sistema :
GLOBAL : I = C + D = C
+ 100 Kmol / h
Del O2 : = 0,21*I = 0,01*C + 99 Kmol / h
De donde I = 490 Kmol /
h.
Entra así de O2 :
0,21*490 = 102,9 Kmol / h
El porcentaje del O2
obtenido en la corriente D ("oxígeno producto") respecto del que
entra (en la corriente de aire líquido) es :
b) Balance de materia
en la primera columna :
GLOBAL : I = A + B =
490 Kmol / h
Del O2 : 0,21*490 Kmol / h = 0,35*B + 0,02*A
De donde
B = 282,1 Kmol / h |
A = 207,9 Kmol / h |
2.-
a.- XN2 =0,95 y XO2 = 0,05 |
b.- 1188 Kg |
c.- 19,0 % |
d.- 5,7 Kw |
3.- a.- 1088,4 m3 N / h
de aire a destilar.
b.- 1406 Kg / h de HNO3
al 20 % en peso.
c.- El N2 producido
se puede emplear para obtener NH3 por el proceso Haber.
4.- Composición a la entrada del
convertidor (v/v):
10,8 % |
O2 |
81,5 % |
N2 |
7,7 % |
SO2 |
Composición a la salida
del convertidor (v/v):
7,2 % |
SO3 |
0,8 % |
SO2 |
7,6 % |
O2 |
84,4 % |
N2 |
5.- % (v/v)
N2 = 54%
% (v/v) CO2 = 46%
Aire a tratar 1350
m3N/h
6.- a.- Dureza total = 10,9º
franceses = 6,1º alemanes.
b.- Dureza temporal =
5,7º franceses = 3,2º alemanes.
c.- Dureza permanente =
5,2º franceses = 2,9º alemanes.
d.- DBO = 8,5 ppm.
e.- DQO = 10,05 ppm.
7.- a.-
CaSO4 ® Ca2+ + SO4=
CaCl2
® Ca2+ + 2 Cl-
Ca2+(ac)
+ Na2CO3(ac) ® CaCO3 ß + 2 Na+(ac)
50º franceses º 500 mg CaCO3/l º 0,50 kg CaCO3 / m3
b.-
c.- 0,53*0,20 = 0,106
Kg Na2CO3 de más. Para neutralizarlo según
73*100 / 5 = 1460 g de
disolución de HCl al 5 % en peso.
Por tener densidad
unidad : 1,46 l de disolución HCl / m3 agua
8.- a.-
DBO = 2296 ppm |
0,96 g propanol / l |
b.- 2679 personas. Es decir,
la contaminación orgánica que producen los residuos vitales de unas 2700
personas en un día es aproximadamente equivalente a la que produce esta
fábrica.
9.- a.- 15,36 l de agua saturada con
aire / l de agua de desecho
b.- 35,84 l de agua
saturada con aire / l de agua de desecho
c.- 0,066 g de urea / l
de agua de desecho.
10.- a.-
1,89 % en sales.
b.-
38,5 % en la salmuera 1
17,3 % en la salmuera 2
7,7 % en la salmuera 3
c.- Al aumentar el número
de evaporadores aumenta el aprovechamiento de energía y también los costes del
proceso. El óptimo está en disponer de 10-12 evaporadores.
11.-a.-
Debido al
proceso :
Caudal de la corriente
de salida del evaporador :
547 + 1751 + 50 = 2348 Kg / h <> 2,35 m3
b.-
12.- Solución :
CH4 + m H2O + n aire ® CO2 + p H2
+ q N2
p H2 + q N2 ® r NH3
Para la estequiometría
de la segunda reacción la relación H2 :N2 debe ser
3 :1.
Por consiguiente
hacemos :p = 3 a y q = a ; de donde se deduce que r = 2·
CH4 + m H2O + n (0,2 O2 + 0,8 N2)
® CO2 + 3a H2 + a N2
Balance de H : 4 + 2 m = 6 a
Balance de O : m + 0,4 n = 2
Balance de N2 : 0,8 n = a
Resolviendo todo el
sistema (3 ecs. con 3 incógnitas) :
Relación molar :
Relación en peso :
13.-
Suponiendo un mol de
metanol a la entrada (32g), el balance de las reacciones :
|
Metanol entrada |
Formaldehido |
CO2 |
H2O producida |
Reacción Nº1 |
x |
x |
--- |
x |
Reacción Nº2 |
1-x |
--- |
1-x |
2·(1-x) |
El agua producida más
la utilizada en el lavado, en moles :
x + 2*(1-x) + 0,9*32/18 = A
El agua que se va con
el CO2 :
(1-x)/100 = B
Del balance del
formaldehido (peso mol=30) :
formaldehido = x = 0,938
Al ser por mol de
metanol en la entrada el rendimiento vale : 0,938
14.- Base : 100 moles
Entrada : 10 NH3
+ 0,21*90*O2 + 0,79*90*N2 (moles)
Salida :
NO : 10*0,95 = 9,5 moles |
N2 : 0,79*90 + 0,05*10/2 = 71,35 moles |
O2 : 0,21*90 - 0,95*10*5/4 - 0,05*10*3/4 = 6,65 |
Base seca : NO + N2
+ O2 = 87,5 moles
% Volumen = % moles
% N2 |
81,5 |
% NO |
10,9 |
% O2 |
7,6 |
15.- Base un mol de CH4 =
16 g
El Hidrógeno producido
por la primera reacción en peso :
H2reformado = 3 * 0,85 mol * 2 g/mol = 5,1 g
El Hidrógeno producido por
la primera reacción en peso :
H2conversión = 0,9 * 0,85 mol * 2 g/mol = 1,53 g
El Hidrógeno finalmente
producido en peso :
H2final = (H2reformado + H2conversión)
* 0,98 = (5,1 + 1,53) * 0,98 = 6,4974 g
a)
b)
% H2 del H2O = 100 - 52,33 = 47,67 %
16.-
Especie |
moles |
H2O |
0,008415 |
CO |
0,000025 |
CO2 |
0,000030 |
H2 |
0,750695 |
CH4 |
0,009945 |
N2 |
0,220000 |
Las PPM de CO + CO2 = 56,082676
17.- Sea F el flujo de gases a la
salida en kmol/h . El balance de metano :
(50000/24)*0,7 = F*0,91
El balance de
etano : (con E kmol/h de etano absorbidos)
(50000/24)*0,2 = 0,64*F + E
Resolviendo las 2
ecuaciones : F = 1602,6 kmol/h y E = 314,1 kmol/h
Los kg/h de gas a la
salida :
1602,6 * (0,91*16 + 0,064*30 + 0,026*28) = 27576,9 kg/h
Los kg/h de etano
absorbidos :
314,1*30 = 9423,1 kg/h
18.- a) CO2
= 44*1000/60 = 733,3 kg/Tm urea y NH3 = 34*1000/60 = 566,7 kg/Tm
urea
b) 60*100/(60+18) =
76,92 %
c) El flujo es 36,84
Tm/h
19.- Sean : G(kmol/h) de gas
materia prima, y P (kmol/h) de gas de purga y R (kmol/h) de gas de reciclo.
La reacción que tiene
lugar es :
S + H2 ® SH2
El esquema del proceso
es :
1)Por balance de azufre
en kmol/h :
Con XSH2 =
0,01 (máximo admisible), resulta.
P = 25 kmol/h
2)Por balance de
hidrógeno en kmol/h :
Por balance de inertes
en kmol/h :
G * 0,25 = P * XI
Por suma de fracciones
molares :
0,01 + XI + XH2 = 1
Resolviendo se
obtiene :
G = 25 kmol/h ; XI
= 0,25 ; XH2 = 0,74
3)La proporción de los
dos gases inertes se mantendrá igual a la de entrada de gas :
De este modo queda
definida la composición de los gases de reciclo :
La relación molar
nafta/hidrógeno será :
Siendo 100 kg/kmol , el
peso molecular del C7H16.
Despejando R se
obtiene : R = 515,2 kmol/h
20.- Se obtienen, por kmol de butano
de alimentación :
C4= |
0,25 kmol |
Gas de salida |
2,7586 kmol |
Coque |
2,3276 kmol |
21.- 1)El peso de fibra acrílica
es :
3 * 4 m2 * 200
g/m3 = 2400 g
La cantidad de HCN producido
en la combustión será (PmC3H3N = 53)(Pm HCN = 27)
2400 * 0,2 * 0,25 * 27/53 = 61,13 g
El volumen de la
habitación es :
3 * 4 * 2,8 = 33,6 m3
El valor de inmisión
que se obtiene será :
Por tanto superior a la
dósis letal.
2)El acrilonitrilo se
produce por oxidación de una mezcla de propileno con amoniaco :
CH3-CH-CH2
+ 3/2 O2 + NH3 ® CH2=CH-CN + 3 H2O