Balance de materiales

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UNIVERSIDAD LAICA ELOY ALFARO DE MANABÌ
FACULTAD DE INGENIERIA INDUSTRIAL
QUIMICA INDUSTRIAL

ARTEAGA MERA MARIA GABRIELA. 06/31/2011

EJERCICIOSDE BALANCE DE MATERIALES CON REACCION QUIMICA.
EJERCICIO #1
Se quema 1 Kmol de metano en un horno con un 20% de exceso de aire. Determinar la composición de los humos en % base seca.
1.- El metanoes un gas a temperatura ambiente, si se quema con aire suficiente se convierte en CO2 y H2O. En la salida que serán los humos aparecerá por lo tanto CO2 , H2O, N2 y O2 por haber aire excedente. Noaparecerá el metano CH4 porque la reacción con aire suficiente se considera completa. El exceso se supone siempre sobre la cantidad estequiométrica.
2, 3, 4.- Se dibuja el diagrama colocando datos yreacciones :



5, 6.- La base más cómoda de cálculo está en el enunciado y es 1 Kmol de CH4.
7.- Existe una condición particular que liga el oxígeno estequiométrico con el aire total que entra(exceso del 20%) :
Oxígeno estequiométrico: 2 Kmol ya que la reacción requiere 2 moles de oxígeno por mol de metano.
Aire necesario de entrada: 2•1,2/0,21 Kmol.
Resulta cómodo calcular el oxígeno quesale por diferencia entre el que entra y el que ha reaccionado :
O2 a la salida Kmol = 2•1,2 - 2 = 0,4 Kmol.
Balance de Carbono :
A la entrada : CH4 : 1 Kmol = CO2 a la salida. Por lo tanto CO2 =1 Kmol.
Balance de Nitrógeno :
A la entrada 2• 1,2•0,79/0,21 Kmol = N2 a la salida.
Balance de Hidrógeno :
A la entrada (1Kmol CH4) • 4 = H2O •2 en salida
H2O = 2 Kmol en la salida, aunque alpedir la composición en base seca no es necesaria.
8.- La composición molar queda :
CO2 : 1•100/(0,4 + 1 + 9,02) = 9,59 %
N2 : 9,02•100/(0,4 + 1 + 9,02) = 86,57 %
O2 : 0,4•100/(0,4 + 1 + 9,02) = 3,84%
9.- Comprobación :
Masa a la entrada : 1 Kmol CH4 • 16 + 2,4 Kmol O2 • 32 + 2,4 • 0,79/0,21 Kmol N2• 28 = 345,6 Kg.
Masa a la salida : 1 Kmol CO2 • 44 + 2,4 • 0,79/0,21 Kmol N2• 28 + 0,4 Kmol...
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