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• Eli Sobrados Aguirre

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Guía de ejercicios 5

1. Los procesos modernos para producir acido nítrico se basan en la oxidación de amoniaco sintetizado por la reacción por la reacción de Haber. El primer paso en el proceso de oxidación consiste de la reacción de NH3 con O2 sobre un catalizador de platino, para producir oxido nítrico. La reacción sigue la ecuación estequiometria. NH3 + O2

NO + H2O

Bajo un conjunto determinado de condiciones en el reactor, se obtiene una conversión de 90 % de NH3, con una alimentación de 40 moles/h de NH3 y 60 moles /h de O2, calcular los flujos de salida del reactor para todos los componentes. 2. Se efectúa una reacción cuya estequiometria es : A + B 2D Con 20 % de conversión de A, la corriente de alimentación al reactor contiene 25 % de A y 75 % de B (porcentaje en masa) y tiene un flujo de 1000 kg/h si el peso molecular de A es 28 y el de B es 2. Calcule el peso molecular de D Calcule la composición en base al peso de la corriente de salida. 3. La reacción química CH4 + H2O CO +2H2 Es llevado a cabo en un reactor catalítico a la entrada del reactor se tiene 1000 m3/h de CH4 (25 C y 1 atm). Calcule el flujo de agua a la entrada y los flujos de los productos a la salida del reactor si: a. El agua entra en cantidades estequiometria y se tiene un 90 % de conversión b. El agua entra en un 20 % de exceso y se tiene un 100 % de conversión c. El agua entra en cantidades estequiometricas y se tiene un 5 % mol (base seca) de CH4 a la salida del reactor d. A la salida del reactor se tiene un 4% en base seca de CH4 y una humedad molar de 0.10 kmol de H2O/ kmol de gases secos. 4. A un reactor se alimenta una mezcla equimolar de las sustancias A, B y C,para producir el producto D mediante la reacción: A + 2 B + 3/2 C 2D + E Si la conversión en el reactor es de 50%, calcule el número de moles delproducto D que se forma por mol de alimentación al reactor. 5. Un gas natural que contiene 85 % de CH4, 5 % C2H6 Y 10 % N2, se quema en una caldera para generar vapor. La mayoría del CO2 se lava de los gases de combustión y se utiliza para fabricar hielo seco. El gas que sale del lavador tiene el siguiente análisis: CO2 =1.1 %, O2=4.6% y N2=94.3%. calcular. a. El porcentaje de CO2 absorbido b. El porcentaje de aire en exceso utilizado.

6. En un horno donde se quema azufre con una pureza del 99.4 % en masa, se analizaron los gases de combustión y se obtuvieron los siguientes resultados en base seca: SO2 15.5% mol, O2 3.4 % mol. Tomando como base 100 kmol de gases de combustión. Calcular: a. Porcentaje de azufre que se quema a SO3 b. Cantidad de aire seco que se emplea en la combustión por cada kg de azufre quemado c. Cantidad de gases de combustión por cada kg de azufre quemado d. Composición de los gases e. Ecuación química que represente al proceso 7. Un combustible de composición desconocida se quema con 20 % de exceso de aire. Se analiza el gas de combustión y se encuentra que contiene 8.4 % de CO2, 1.2 % de CO, 4.2 % de O2 y el resto N2. Si se sabe que el combustible contiene metano, etano y N2, calcule su composición. 8. El propileno C3H6 puede producirse mediante la des hidrogenación catalítica del propano, desafortunadamente también ocurre varias reacciones paralelas que resultan en la producción simultanea de hidrocarburos mas ligeros, así como formar depósitos de carbón sobre la superficie del catalizador. En un reactor a escala de laboratorio que opera a condiciones dadas de temperatura, presión y tiempo de residencia, se convierte una alimentación de propano puro a la siguiente mezcla gaseosa de producto (% en mol) 45% de propano, 20% de propileno, 6% de etano, 1% de etileno, 3% de metano y 25 % de hidrogeno, junto con alguna evidencia de depósitos de carbón. Suponiendo que puede escalarse al reactor para procesar 58.2 moles/día de propano, calcule la velocidad de los depósitos de carbón que se forma. 9. Puede prepararse acido sulfúrico mediante la absorción de SO3 en agua. Supóngase que se utiliza una corriente diluida de acido de recirculación (20% de H2SO4) y una corriente de agua, para absorber una corriente de SO3 proveniente de un oxidador catalítico. En que proporciones deberán mezclarse a las dos corrientes, si se desea producir una solución de H2SO4 al 50%.