Materia Y Energia

BALANCES DE MATERIA Y ENERGÍA 1. La deshidrogenación catalítica del propano se lleva a cabo en un reactor continuo de lecho fijo. La alimentación de 100 kg/h de propano puro se precalienta hasta 670 ºC antes de pasar al reactor. El gas de salida, que contiene propano, propileno, metano e hidrógeno, se enfría desde 800 ºC hasta 110 ºC, y se alimenta a una torre de absorción en la que el propano yel propileno se absorben en un aceite. El aceite entra a una torre de desorción en la que se calienta, permitiendo la salida de los gases disueltos; estos gases se comprimen y se transfieren a una columna de destilación de alta presión, en la que el propano y el propileno se separan. El flujo de propano se recircula hacia la alimentación del precalentador del reactor. El flujo de producto de lacolumna de destilación contiene 98% de propileno, y el flujo de recirculación 97% de propano. El aceite desorbido se hace recircular a la torre de absorción. Plantear el diagrama de flujo del proceso. 2. Un experimento sobre la velocidad de crecimiento de ciertos organismos requiere de un ambiente de aire húmedo enriquecido en oxígeno. Una cámara de evaporación se alimenta con tres flujos, A, B y C,para producir la composición deseada: A: 20 cm3/min de agua líquida; B: aire (21% en mol de O2, siendo el resto N2); y C: oxígeno puro, con una velocidad de flujo molar igual a la quinta parte de la velocidad de flujo de la corriente B. Se analiza el gas de salida, y se encuentra que contiene 1,5% en mol de agua. Calcular todas las incógnitas del flujo. 3. Se combinan 4500 kg/h de una disoluciónque contiene 1/3 (33,3%) en masa de K2CrO4 con un caudal de recirculación que contiene 36,36% de K2CrO4; el caudal combinado se alimenta a un evaporador. La corriente concentrada que sale del evaporador contiene 49,4% de K2CrO4; este caudal se alimenta a un cristalizador en el cual se enfría (produciendo la precipitación de cristales de K2CrO4 a partir de la disolución) y después se filtra. Elfiltrado consiste en cristales de K2CrO4 y una disolución que contiene 36,36% en masa de K2CrO4; los cristales representan el 95% de la masa total del filtrado. La disolución que pasa a través del filtro, que contiene también 36,36% de K2CrO4, es el caudal de recirculación. Calcular: a) Masa de agua extraída del evaporador. b) Caudal másico de producción de K2CrO4 cristalino. c) Cociente (kg decaudal recirculado/kg de alimentación fresca) d) Caudales de alimentación al evaporador y al cristalizador.

4. El jugo de naranja fresco contiene 12,0% en peso de sólidos y el resto de agua, mientras que el jugo de naranja concentrado contiene 42% de sólidos. Inicialmente, se utilizó un solo proceso de evaporación para concentrar el jugo, pero los componentes volátiles escaparon con el agua dejandoal concentrado sin sabor. El siguiente proceso resuelve este problema: se realiza una desviación (by-pass) del evaporador con una fracción del jugo fresco; el jugo que entra al evaporador se concentra hasta que tiene 58% de sólidos, y el producto se mezcla con el jugo fresco desviado para alcanzar la concentración final de sólidos deseada. Calcular: a) La cantidad de jugo concentrado producido porcada 100 kg de jugo fresco que se alimenta al proceso.

5.

6.

7.

8.

b) La fracción de la alimentación que se desvía del evaporador. c) Los ingredientes volátiles que proporcionan el sabor están contenidos en el jugo fresco que se desvía del evaporador. Podrías tener más de estos ingredientes en el producto final evaporando hasta conseguir (por ejemplo) un 90% de sólidos en lugar deun 58%; entonces podrías desviar una fracción mayor del jugo fresco y, por lo tanto, obtendrías un producto de mejor sabor. Sugiere las posibles desventajas de esta proposición. Un proceso de evaporación-cristalización del tipo descrito en el problema 3 se utiliza para obtener sulfato de potasio sólido a partir de una disolución acuosa de esta sal. La alimentación fresca de este proceso...