Quimica

Balance de Materia.

Introducción.

Cuando se diseña un nuevo proceso o se analiza uno ya existente, deben de tomarse en cuenta ciertas restricciones impuestas por la naturaleza.
Una de las leyes de básicas de la física es la ley de la conservación de la masa. Esta expresa en forma simple que la masa no puede crearse ni destruirse solo transformarse, por consiguiente la masa total de todoslos materiales que entran en un proceso debe ser igual a la masa total de todos los materiales que salen del mismo, más la masa de los materiales que se acumulan o permanecen en el proceso.

[pic]

Si no hay generación o consumo de materia dentro del sistema

Acumulación = Entradas – Salidas

Los procesos químicos se pueden clasificar en:
• Proceso Intermitente (Batch).- Donde laalimentación se introduce al sistema al principio del proceso, y todos los productos se extraen juntos tiempo después. No existe transferencia de masa en las fronteras del sistema entre el tiempo en que se realiza la alimentación y el tiempo en que se extrae el producto.
• Proceso Continuo (Semibatch).- Las entradas y salidas fluyen continuamente durante el proceso.
• Proceso Estacionario.-Proceso en el cual no existe acumulación o consumo de materia dentro del sistema.
Entradas = Salidas

Para resolver un problema de balance de materia es aconsejable proceder mediante una serie de etapas definidas, tales como:

• Trazar un diagrama simple del proceso. Este puede ser un diagrama de bloques que muestre simplemente la corriente de entrada con una flecha apuntando hacia dentroy la corriente de salida con una apuntando hacia fuera. Incluyendo en cada flecha las composiciones, cantidades, temperaturas, y otros detalles de la corriente. Todos los datos pertinentes deben quedar incluidos en este diagrama.

• Escríbanse las ecuaciones químicas involucradas (Si las hay).

• Seleccionar una base de cálculo. En la mayoría de los casos, el problema concierne a lacantidad específica de una de las corrientes del proceso, que es la que se selecciona como base.

• Proceder al balance de materia. Las flechas hacia dentro del proceso significaran entradas y las que van hacia fuera salidas. El balance puede ser un balance total de materia o un balance de cada componente presente (cuando no se verifican reacciones químicas).

Una vez logrado lo anterior, seestará preparado para efectuar el número necesario de balances de materia.
• Un BM total.

Objetivo.
Determinar el balance de materia de nuestro sistema para llegara a tener una idea de la capacidad que ocupará nuestra planta química, así como tener conclusiones que nos ayuden a disminuir gastos de operación.

Resumen.

Capacidad de Planta.

Se propone un nuevo proceso de producciónde biodiesel basado en la Transesterificación NO-Catalítica con metanol supercrítico, realizado en 2 etapas, con remoción intermedia de glicerol y con recuperación de calor.

En un primer reactor PFR, la mezcla se calienta hasta unos 290 °C y es llevada a 4MPa de presión de manera que el metanol se encuentre en estado supercrítico. En este primer reactor la conversión alcanza niveles cercanosal 95%, aún insuficiente para el producto final.
La corriente de salida del reactor pasa por un intercambiador de calor de manera de calentar la entrada de este mismo.

Posteriormente, el metanol en exceso es separado de la salida en un tanque flash, y el glicerol es apartado de la mezcla de biodiesel y aceite aun no reaccionado en un decantador.

A continuación se repite el proceso tal comopara el primer reactor hasta alcanzar la conversión global deseada (aproximadamente 98,5%), y el metanol separado en los tanques flash es recirculado para ser usado nuevamente.

El consumo anual de Diesel en el Chile asciende a 6,000,000 m3, de los cuales aproximadamente 3,700,000 m3 están destinados a uso como combustible para transporte. Se pretende producir 20,000 toneladas de biodiesel al...