Balance de energía en reactores

Tarea N°2 Introducción a la Ingeniería Química

Fecha: Martes 2 de Julio de 2013
Problema 1
a) Diagrama de Flujo:
Base de cálculo: 1m³ de gas de alimentación

Según la ecuación de los gasesideales

ni = nio + viE (E = avance de la rx)
Por lo tanto
SiH4 : 0 = 0.1111 (0.16014 mol) – E  E = 0.0179
SiO2: n2 = E  n2 = 0.0179
H2 : N3 = 2E  n3 = 0.0358 mol H2
O2: n1 = 0.8889(0.1614 mol) – E  n1 = 0.1256 mol O2
b)
= (-851-(61,9)) KJ/mol = -789,1 KJ/mol

Referencias: SiH4(g), SiO2(g), H2(g), O2(g) A 298K
Sustancia
n(ent) mol/h
Hent (kJ/mol)nsal (mol/h)
Hsal (kJ/mol)
SiH4
0,0179
0
-
-
O2
0,1435
0
0,1256
H1
SiO2
-
-
0,0179
H2
H2
-
-
0,0358
H3
O2 (g, 1375K): H1 = HO2 (1102 °C) (por tabla B8) =36,14 kJ/mol
SiO2 (s, 1375K): H2 = (integral entre T1=298 y T2=1375) (Cp) SiO2 (s) dT = 36,14 kJ/mol
H2 (g, 1375K): H3 = HH2 (1102°C) (por tabla B8) = 32,35 kJ/mol
Nota: Todas las entalpías H,anteriores, son específicas.

c)

Q = -7,01 kJ/m³

Y el calor transferido del reactor es:



















Problema 2
a) CO(g) + H2O(v)  H2(g) + CO2(g)

Por tabla B1,ΔH°f = -41,15 kJ/mol

Diagrama de flujo:
Base de cálculo: (2,5m³(STP) producto gas/h) (1000mol/22,4m³(STP)) = 111,6 mol/h


Balance de C en el reactor
n1 = (0,40)(111,6 mol/h) = 44,64 mol CO/hBalance de H en el reactor
2n2= 111,6 ((2x0,40)+(2x0,20)) mol/h  n2 = 66,96 mol H2O (v)/h
Vapor teórico
(44,64 mol CO/h) (mol H2O/mol CO) = 44,64 mol H2O
% en exceso de vapor
[(66,96-44,64)mol/h / (44,64) mol/h] = 50%
Balance CO2 condensado
n3 = (0,40) (111,6 mol/h) = 44,64 mol CO2/h
Balance de H2 en el condensador
n4= (0,40) (111,6 mol/h) = 44,64 mol H2/h
Saturación del gas de salidadel condensador
yH2O = P*w (15°C)/p  n5 (mol H2O/h) = (2x44,64+n5)(mol/h)[12,788mmHg/760mmHg]
n5= 1,53 mol H2O (v)/h
Flujo de condensación...