Ejercicios balance de materia

REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA

EJERCICIOS

1) Supóngase que se quema 20 Lbs de C2H4 con 400 Lb para formar 44 Lb de C02 Y 12 Lb de CO
Hallar:
a) ¿Cuál es el % de exceso de aire
b) ¿Qué Cantidad de Eteno Reacciono para formar CO2 y CO
c) Composición de los Gases de Chimenea en Base húmeda y Seca

CO2 = 44 Lb
CO = 12 Lb

CO2 = 44 Lb
CO = 12 Lb

C2H4
20 LbC2H4
20 Lb

21% O2
79% N2

21% O2
79% N2

400 Lb de Aire

400 Lb de Aire

Reacciones
C2H4 + 3º2 2 CO2 + 2 H2O
C2H4 + 2º2 2 CO + 2 H2O

PMMAIRE = ∑ Yi * PMi
PMMAIRE = 0,21 Lb mol O2Lb mol aire * 32 Lb O2Lb mol O2 + 0,79 Lb mol N2Lb mol aire * 28 Lb N2Lb mol N2
PMMAIRE = 28,840Lb aireLb mol aire
400 Lb aire * 1 Lb mol aire28 Lb aire = 13, 87 Lb mol aire (Aire que entra)
# Lb mol O2 = 0,21 Lb mol O2Lb mol aire *13, 87 Lb mol aire
= 2,91 Lb mol O2 (O2 que entra)

C2 = 12 * 2 = 24 28 Lb C2H4 Lb mol C2H4
H4 = 1 * 4 = 4
Lb mol C2H428 Lb C2H4*20 Lb C2H4* 3 Lb mol O21 Lb mol C2H4 = 2,14 Lb mol O2 (O2 requerido)a)
% Exceso de Oxigeno= O2qentra- O2requeridoO2requerido*100

% Exceso de Oxigeno= 2,91 Lb mol O2-2,14 Lb mol O22,14 Lb mol O2*100

% Exceso de Oxigeno= 35,98%
Lo que entro realmente fue = 135,98%
El % de exceso de Oxigeno es Igual al porcentaje de exceso de aire
Demostración

% Exceso de Aire= Aireqentra- AirerequeridoAirerequerido*100
2,14 Lb mol O2*Lb mol aire21 lb mol O2=10,91Lb mol aire (Aire Requerido)
% Exceso de Aire= 13, 87 Lb mol aire-10,91 Lb mol aire10,91 Lb mol aire*100
% Exceso de Aire= 35,98%

b)
44 Lb CO2*1 Lb mol 44 Lb CO2 =1 Lbmol CO2
12 Lb CO * 1 Lb mol 28 Lb CO =0,43 Lbmol CO

1 Lb mol C2H42 Lb mol CO2*1 Lbmol CO2=0,5 Lb mol C2H4
1 Lb mol C2H42 Lb mol CO*0,43 Lbmol CO=0,215 Lb mol C2H4

c) Composición de los gases de Chimenea en BaseHumedad y Seca

1 Lb mol H2O2 Lb mol CO2*1 Lbmol CO2=1 Lb mol H2O

1 Lb mol H2O2 Lb mol CO*0,42 Lbmol CO=0,43 Lb mol H2O

# Lb mol H2O = 1 Lb mol H2O+0,43 Lb mol H2O = 1,43 Lbmol H2O

# Lb mol N2 = *13, 87 Lb mol aire * 0,79 Lb mol N2Lb mol aire
= 10,96 Lb mol N2

CO2=1 Lbmol CO2
CO =0,43 Lbmol CO
H2O=1,43 Lbmol H2O 13,82Lb mol Mezcla
C2H4=No Reacciono
N2= 10,96 Lb mol N2
Gas de Chimenea | Fracción Molar | % Base húmeda | % Base Seca |
CO2 | 0,072 | 7,23% | 8,071% |
CO | 0,031 | 3,11% | 3,471% |
H2O | 0,103 | 10,35% | ------- |
N2 | 0,793 | 79,31% | 88,46% |
Totales | | 100% | 100% |

Interpretación
7, 23 Lb mol CO2 por cada 100 Lb mol de Gas de Chimenea Húmedo
8,07 Lb mol CO2 porcada 100 Lb mol de Gas de Chimenea Seco

Como pasar de Base Húmeda a Base Seca
7,23 Lb mol CO2100 Lb mol GChumedo * 100 Lb mol GChumedo100-10,35Lb mol GCSeco*100 Lbmol GCS
=8,07 Lbmol CO2 (En Base Seca)

Como pasar de Base Seca a Base húmeda
8,07 Lb mol CO2100 Lb mol GCseco * 100 Lb mol GCseco100+10,35Lb mol GChumedo*100 Lbmol GCH

=7,23 Lbmol CO2 (En Base húmeda)

2) Un gas quecontiene 80% de etano C2H6 y 20% de Oxigeno. Se quema con 200% en exceso de aire para dar un gas de chimenea.

EL 80% de etano se transforma en CO2
EL 10% de etano se transforma en CO y
EL 10% residual permanece sin quemarse.

¿Calcular la composición del Gas de Chimenea húmedo?
CO2
CO
C2H6
H2O
N2

CO2
CO
C2H6
H2O
N2

GAS DE
CHIMENEA

GAS DE
CHIMENEA

GASCOMBUSTIBLE

GAS COMBUSTIBLE

C2H6 = 80%
O2 = 20%

C2H6 = 80%
O2 = 20%

HORNO
HORNO

200% Exceso de Aire

200% Exceso de Aire

21% O2
79% N2

21% O2
79% N2

Reacciones
C2H6 + 72 O2 2 CO2 + 3 H2O
C2H6 + 52 O2 2 CO + 3 H2O

Base de Cálculo: 100 Lb mol Gas de Combustible
Cant. De etano:...