Balance de masa y energia

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Problema 4. 57
* Se produce metanol haciendo reaccionar monóxido de carbono e hidrogeno. La corriente de alimentación fresca que contiene CO y H2 se une a la corriente de recirculación y lacorriente combinada se alimenta a un reactor. La corriente de salida del reactor fluye a velocidad de 350 mol/min y contiene 10.6% por peso de H2, 64.0% por peso de CO y 25.4% por peso de CH3OH. (Observeque estos son porcentajes en masa, no porcentajes molares.) Esta corriente entra a un enfriador donde la mayor parte del metanol se condensa. El metanol líquido condensado se retira como producto, y lacorriente de gas que sale del condensador –la cual contiene CO, H2 y 0.40 mol% de vapor de CH3OH sin condensar -se recircula y combina con la alimentación fresca.
a) Sin hacer cálculos,pruebe que tiene suficiente información para determinar (i) las velocidades de flujo molar de CO y H2 en la alimentación fresca, (ii) la velocidad de producción del metanol líquido, y (iii) la conversiónen un paso y la conversión total de monóxido de carbono. Después realice los cálculos.

Resolución:
Se podrán calcular las fracciones molares, partiendo de los porcentajes, la base de cálculo ylos pesos moleculares.
Sabiendo que las fracciones molares de cualquier flujo deben sumar 1, calculamos las Yi.
Teniendo en cuenta las fracciones molares, hacemos un balance alrededor del condensadordonde obtenemos que la corriente de entrada de 350 mol/min sea igual a la corriente de recirculación más la corriente de salida de Metanol líquido. Primero se hace el balance respecto al CO, luego alH2 y por último al CH3OH donde se obtienen ecuaciones y por consecuente los valores correspondientes a cada corriente.
Si la corriente de entrada es igual a la de salida entonces, la corriente deentrada de CO en la corriente de alimentación fresca es igual a la corriente del metanol líquido, y la corriente de hidrógeno en la corriente de alimentación fresca es el doble de la corriente de CO,...
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