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• Sofía Ariadna Castro González

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Castro Gonzàlez Sofìa Ariadna Matrìcula: 201847101 NRC:14125 Profesora: Emma Juàrez Nùñez

Balance de materia y energìa

2.25 Reklaitis 

Frecuentemente se utiliza un mètodo de purificaciòn de gases que consisten en la  basorciòn selectiva de los componentes indeseables del gas,en un medio lìquido mediante  un tratamiento quìmico o tèrmico, para liberar al material absorbido. En una instalaciòn  particular se alimentan temporalmente 1000 kmol/h a un sistema de purificaciòn  (diseñado para eliminar compuestos de azufre), cuya capacidad de diseño es de 82% de  este flujo, se propone derivar una corriente con el exceso, de manera que la concentraciòn  de H2S en la salida del sistema de absorciòn se reduzca lo suficiente para que la corriente  mezclada de salida contenga ùnicamente 1% de H2Sn y 0.3% de COS en base molar.  Calcule todos los flujos del sistema. La corriente de alimentaciòn consiste (en base molar)  en 15% de CO2, 5% de H2S y 1.41% de COS; el resto es CH4. 

Anàlisis de grados de libertad  Nd=Nv-Ne-Nr=28-10-4=14 (X11, X12, X13, X14, X21, X22, X23, X24, X31, X32, X33,  X34, X62, X63)  GL=No. incògnitas- No. ecuaciones= 16-16=0    Ecuaciones:  Mezclador:  X11F1=X21F2+X31F3 (1)  X12F1=X22F2+X32F3 (2)  X13F1=X23F2+X33F3 (3)  X14F1=x24F2+X34F3 (4)    Sistema de absorciòn:  X31F3=X51F5 (5) 

Castro Gonzàlez Sofìa Ariadna Matrìcula: 201847101 NRC:14125 Profesora: Emma Juàrez Nùñez

Balance de materia y energìa

X32F3=X42F4+X52F5 (6)  X33F3=X43F4+X53F5 (7)  X34F3=X54F5 (8)    Separador:  X51F5+X21F2=X61F6 (9)  X52F5+X22F2=X62F6 (10)  X53F5+X23F2=X63F6 (11)  X54F5+X24F2=X64F6 (12)    Relaciones:  Mezclador:  0.82F1=F3 (13)    Sistema de absorciòn:  X42+X43=1 (14)    Separador:  X51+X52+X53+X54=1 (15)  X61+X62+X63+X64=1 (16)    Usamos la relaciòn (13)  0.82*1000 kmol/h=F3  F3=820 kmol/h    Sustituyendo los valores de las ecuaciones (1) para encontrar el valor de F2  X11F1=X21F2+X31F3  (0.15*1000 kmol/h)=(0.15*F2)+(0.15*820)  150=0.15F2+123  150-123=0.15F2  (150-123)/0.15=F2  F2=180 kmol/h    Haciendo un balance global encontramos el siguiente sistema de ecuaciones:  F1=F4+F6  X12F1=X42F4+X62F6  X13F1=X43F4+X63F6    1000 kmol/h=F4+F6  (0.05*1000 kmol/h)=X42F4+X62F6  (0.0141*1000 kmol/h)=X43F4+X63F6    1000 kmol/h=F4+F6  50 kmol/h=X42F4+X62F6  14.1 kmol/h= X43F4+X63F6   

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Balance de materia y energìa

Solucionando el sistema de ecuaciones obtenemos lo siguiente:  F4=51.773 kmol/h  X42=0.7826 kmol H2S/kmol  X43=0.2174 kmol COS/kmol  F6=948.226 kmol/h  X61=0.1581 kmol CO2/kmol  X64=0.8289 kmol CH4/kmol    Haciendo un balance del sistema de absorciòn tenemos el siguiente sistema de  ecuaciones:  F3=F4+F5  X31F3=X51F5  X32F3=X42F4+X52F5  X33F3=X43F4+X53F5  X34F3=X54F5    F3=F4+F5  820 kmol/h=51.773 kmol/h+F5  F5=820 kmol/h-51.773 kmol/h  F5=768.226 kmol/h    X31F3=X51F5  (0.15*820 kmol/h)=X51F5  X51F5=123 kmol/h    X32F3=X42F4+X52F5  (0.05*820 kmol/h)=(0.7826*51.773kmol/h)+X52F5  41 kmol/h=40.5175 kmol/h+X52F5  X52F5=41 kmol/h-40.5175 kmol/h  X52F5=0.4825 kmol/h    X33F3=X43F4+X53F5  (0.0141*820 kmol/h)=(0.2174*51.773 kmol/h)+X53F5  11.5652 kmol/h=11.2554 kmol/h+X53F5  X53F5=11.5652 kmol/h-11.2554 kmol/h  X53F5=0.3066 kmol/h    Conociendo F5 podremos conocer las fracciones X51, x52, X53 y X54  X51F5=123 kmol/h  X51(768.226 kmol/h)=123 kmol/h  X51=123 kmol/h/768.226 kmol/h  X51=0.1601 kmol CO2/kmol    X52F5=0.4825 kmol/h  X52(768.226 kmol/h)=0.4825 kmol/h  X52=0.4825 kmol/h/768.226 kmol/h 

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Balance de materia y energìa

X52=0.00062 kmol H2S/kmol    X53F5=0.3066 kmol/h  X53(768.226 kmol/h)=0.3066 kmol/h  X53=0.3066 kmol/h/768.226 kmol/h  X53= 0.00039    Usando la relaciòn (15)  X51+X52+X53+X54=1  0.160+0.00067+0.00039+X54=1  X54=1-0.160+0.00062+0.00039  X54=0.838      Corrien te

1

2

3

4

5

6

Fracciò Fracciò Fracciò Fracciò Fracciò Fracciò Compo n n n n n n nente molar kmol/h molar kmol/h molar kmol/h molar kmol/h molar kmol/h molar kmol/h CO2

0.15

150

0.15

27

0.15

H2S

0.05

50

0.05

9

0.05

COS

0.0141

14.1 0.0141

CH4

0.7859

785.9 0.7859

TOTAL

1

1000

1

122.99 149.91 0.1601 29826 0.1581 45306

123 41 0.7826

40.517 0.0006 0.4763 5498 2 0012

0.01

9.4822 6

2.538 0.0141 11.562 0.2174

11.255 0.0003 0.2996 4502 9 0814

0.003

2.8446 78

141.46 644.43 2 0.7859 8 180

1

820

  Comprobaciòn  X11F1=X21F2+X31F3 (1)  (0.15*1000)=(0.15*180)+(0.15*820)  150=150    X12F1=X22F2+X32F3 (2)  (0.05*1000)=(0.05*180)+(0.05*820)  50=50    X13F1=X23F2+X33F3 (3)  (0.0141*1000)=(0.0141*180)+(0.0141*820)  14.1=14.1    X14F1=x24F2+X34F3 (4)  (0.7859*1000)=(0.7589*180)+(0.7589*820) 

0.8388 644.45 785.98 9 71091 0.8289 45314 1 51.773

1

768.22 6

1

948.22 6

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Balance de materia y energìa

785.9=785.9    Sistema de absorciòn:  X31F3=X51F5 (5)  (0.15*820)=(0.16*768.22)  123=123    X32F3=X42F4+X52F5 (6)  (0.05*820)=(0.7826*51.773)+(0.00062*768.2269)  41=40.99    X33F3=X43F4+X53F5 (7)  (0.0141*820)=(0.2174*51.773)+(0.00039*768.2269)  11.562=11.555    X34F3=X54F5 (8)  (0.7859*820)=(0.838*768.2269)  644.438=643.774    Separador:  X51F5+X21F2=X61F6 (9)  (0.16*768.2269)+(0.15*180)=(0.1581*948.2269)  149.916=149.914    X52F5+X22F2=X62F6 (10)  (0.00062*768.2269)+(0.05*180)=(0.01*948.2269)  9.4763=9.4822    X53F5+X23F2=X63F6 (11)  (0.00039*768.2269)+(0.0141*180)=(0.003*948.2269)  2.8376=2.8446    X54F5+X24F2=X64F6 (12)  (0.838*768.2269)+(0.7859*180)=(0.8289*948.2269)  785.2361=785.9852    Relaciones:  Mezclador:  0.82F1=F3 (13)  (0.82*1000)=820  820=820    Sistema de absorciòn:  X42+X43=1 (14)  0.7826+0.2174=1   

Castro Gonzàlez Sofìa Ariadna Matrìcula: 201847101 NRC:14125 Profesora: Emma Juàrez Nùñez Separador:  X51+X52+X53+X54=1 (15)  0.16+0.00062+0.00039+0.838=1    X61+X62+X63+X64=1 (16)  0.1581+0.01+0.003+0.828=1   

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