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CAPITULO 6 : BALANCE DE MATERIA CON REACCION QUIMICA ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯

17.05 x 1.32 = 22.5 kg-mol O2 32 kg O 2 22.5 kg-mol O2 x ⎯⎯⎯⎯⎯ = 720 kg O2 kg-mol O 2 C3H8 que reacciona = 3.41 x 0.9 = 3.069 kg-mol 18 kg H2O 4 kg-mol H 2O 3.069 kg-mol C3H8 x ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯ x ⎯⎯⎯⎯⎯⎯ = 221 kg H2O kg-mol H2O 1 kg-mol C 3H8

6.15 - Para formar 4 500 lb de FeSO4 se necesitó 1 tonelada de hierro. Si se suministran 335 galones de H2SO4 puro cuya densidad es 1.8 g/cm3. Calcular: a) El reactivo limitante. b) El porcentaje exceso. c) El grado de finalización. d) Los kilogramos de H2 obtenidos y su volumen en m3 a condiciones normales. Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2 a) lb-mol FeSO 4 4 500 lb FeSO4 x ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯ = 29.63 lb-mol FeSO4 151.85 lb FeSO 4 1 kg-at Fe 1 000 kg Fe x ⎯⎯⎯⎯⎯⎯ = 17.9 kg-at Fe 55.85 kg Fe 1.8 g kg (30.48 cm) 3 pie 3 335 gal H2SO4 x ⎯⎯⎯⎯⎯ x ⎯⎯⎯⎯ x ⎯⎯⎯⎯ x ⎯⎯⎯⎯⎯⎯ 1 000 g pie 3 7.48 gal cm 3 = 2 282.7 kg H2SO4 kg-mol H 2SO4 2 282.7 kg H2SO4 x ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯ = 23.29 kg-mol H2SO4 98 kg H 2SO4

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BALANCE DE MATERIA : NESTOR GOODING GARAVITO ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯

1 kg-mol H 2SO4 Relación estequiométrica = ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯ = 1 1 kg-at Fe 23.29 kg-mol H 2SO4 Relación del problema = ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯ = 1.3 17.9 kg-at Fe Según lo anterior, el reactivo limitante es el Fe y el reactivo en exceso es el H2SO4. b)

1.3 - 1 Porcentaje en exceso = ⎯⎯⎯⎯ x 100 = 30 % 1

c) Para calcular el grado de finalización se procede: kg-mol 29.63 lb-mol FeSO4 x ⎯⎯⎯⎯⎯ = 13.43 kg-mol FeSO4 2.205 lb El Fe que reacciona será: 1 kg-at Fe 13.43 kg-mol FeSO4 x ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯ = 13.43 kg-at Fe 1 kg-mol FeSO 4 RLR 13.43 GF = ⎯⎯ x 100 = ⎯⎯⎯ x 100 = 75 % RLS 17.9

d)

2 kg H2 1 kg-mol H 2 13.43 kg-mol FeSO4 x ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯ x ⎯⎯⎯⎯⎯ = 26.86 kg H2 kg-mol H2 1 kg-mol FeSO 4 V = 13.43 kg-mol H2 x 22.414 m3/kg-mol = 301 m3 H2

6.16 - Una mezcla de H2 y N2 con una relación molar de 4 (moles de H2/mol N2), se alimenta a un reactor de amoniaco. Si el grado de finalización es del 30%, calcular los kilogramos de amoniaco producidos por kilogramo de mezcla inicial y el porcentaje de H2 en exceso.