Ejercicios de Balance de Materia y Energía

Balance de Materia y Energía



Brenda Severiano Hernández



Trabajo Final


Yammel Alejandra Saldaña Salazar


Ciclo escolar
Otoño 2013

Problema 1
Se va a embarcar gas natural licuado (GNL) de la península de Kenai en Alaska hasta un punto en Newport, Oregon, utilizando un transportador marítimo. La composición del GNL es:
Metano (CH₄) 93% mol
Etano (C₂H₆) 4.6% molPropano (C₃H₈) 1.2% mol
Dióxido de Carbono (CO₂) 0.7 % mol
a) Determinar fracción en peso del Etano.
b) Peso molecular promedio de la mezcla.
c) Densidad de la mezcla de gases cuando se calienta a 207° K y 1.4 Pa.
d) Presión parcial del Metano cuando la presión total del sistema es de 1 X 105 Pa
e) La fracción en masa de dióxido de carbono (CO2)
Componente
%mol
PM (g/gmol)
moles(g/gmol)
Metano
93.5
16
93.5
1496
0.87098
0.9345
14.96
Etano
4.6
30
4.6
138
0.08034
0.046
1.38
Propano
1.2
44
1.2
52.8
0.03074
0.012
0.528
Dióxido de C
0.7
44
0.7
30.8
0.01793
0.007
0.308




M=1717.6 g
0.99911




Base de Cálculo: 100 moles
a) Fracción masa o peso de Etano



b)
= + () + () + +
=0.935(16)+0.046(30)+0.012(44)+0.007(44)
=14.96+1.38+0.528+0.308




c) T=207 K P=1.4 X 105 Pa







d)
=
= (0.935) (1.4X105Pa)


e)
3
















Problema 2
La alimentación a una columna de destilación contiene 36% en peso de benceno y el reto de Tolueno. El destilador deberá contener 52% en peso de benceno, mientras que los fondos contendrán 5% en peso de Benceno. Calcule:a) Porcentaje de la alimentación de Benceno que contiene el destilado.
b) Porcentaje de la alimentación total que sale como destilado.










Base de Cálculo: 100 Kg/h de alimentación

Balance General:
E – S + G – C = A Estado estacionario
E = S
Balance Total:
F= D + R
100Kg/h = D + R (EC.1)

Balance por Componente:
Benceno



(EC. 2)
(EC.3)Sustituyendo
D=100-34.04








a) Aplicando regla de 3


100%


X
X=95.27%


b) Aplicando regla de 3


100%


X
X=65.9565%Problema 3
Un gas que entra a un absorbedor contiene 15% en mol de Disulfuro de Carbono, 17.8% de Oxigeno y 67.2 de Nitrógeno. La mayor parte del Disulfuro de Carbono se absorbe en Benceno líquido que es alimentado por la parte superior dela torre, parte del Benceno que entra como líquido se evapora y abandona la parte superior de la columna en forma de vapor.
Si el gas que abandona la columna contiene 2% de Disulfuro de Carbono, 2% Benceno y el resto de Oxigeno y Nitrógeno, ¿Cuál es la fracción recuperada del Disulfuro de Carbono?.
El Flujo de Benceno que entra a la columna es de 50 Kgmol/h.Estado Estacionario, No reacción química

Balance General E=S
L₁ + G₁ = L₂ + G₂
150 Kgmol/h = L₂ + G₂ (EC.1)
Balance por Componentes:
Para CS₂:
G₁ * = G₂ * + L₂ * 15 = 0.0262 + L₂ * (EC.2)
Sustituyendo en la (EC.2)
15=(0.02)(88.5416) + (61.4584)
15= 1.77 + 61.4584()
13.23/61.4584 =
= 0.215 Kgmol/h
Para O₂:
G₁ * = G₂ *
17.8 = G₂ * (EC.3)
Sustituyendo en la (EC.3)71.8/88.8416 Kgmol/h =
= 0.20035 Kgmol/h
Para N₂:
G₁ * = G₂ *
67.2 = G₂ * (EC.4)
Sustituyendo en la (EC.4)
67.2= 88.8416()
= 0.75640 Kgmol/h
Para Benceno:
L₁ =G₂ * + L₂ *
50= 0.0262 + L₂ * (EC.5)
Sustituyendo en la (EC.5)
50= (61.1584) + (88.5484)(0.02)
50 – 1.77= 61.4584()
0.7847 Kgmol/h
G₂= + + +
G₂= + + 17.8 + 67.2
G₂= G₂() + G₂() + 17.8 + 67.2
G₂= 0.02(G₂) + 0.02(G₂) +85G₂= 0.04(G₂) + 85
G₂=85/0.96
G₂=88.8416 Kgmol/h
= 15 Kgmol/h
=(61.1584)(0.215)
=13.22 Kgmol/h

15-------100%
13.22----X X=88.13%

Fracción recuperada= 0.8813





Problema 4
BALANCES DE MATERIA SIN REACCION QUIMICA
Un fabricante de licores tiene un gran número de dificultades en su columna de destilación. La operación se muestra en el diagrama. Ha...