balance de materia y energia

1.- El hidróxido de sodio por lo regular se produce a partir de la sal común por electrolisis. Los elementos esenciales del sistema se muestran en la figura que se indica.
a) ¿Cuál es el porcentajede conversión de sal en hidróxido de sodio?
b) ¿Cuánto cloro gaseoso se obtiene por cada libra de producto?
c) ¿Cuánta agua debe eliminarse en el evaporador por cada libra de producto?Resolución:
Base: 100 mol lb/h
REACCIÓN QUIMICA:
2 NaCl + 2 H2O 2 NaOH + Cl2 + H2
Disolución al 30%
30mol lb/h 70 mol lb/h
Relaciónestequiometrica: NaCl/(H_2 O )= 2/(2 )=1

Relación alimentación : NaCl/(H_2 O)= 30/70=0.43

REACTIVO EXCESO: H2O

REACTIVO LIMITANTE : NaCl

REACTIVO EN EXCESO ESTEQ: 〖2 mol H〗_2O/(2mol NaCl) x 30 mol NaCl=30 mol H_2 O.

% Exceso = (70 mol -30mol)/(70 mol) x 100 = 57.14%

n_(NaOH (formado)= (2 mol NaOH)/(2 mol Nacl) x30 mol NaCl=30 mol NaOH)n_(〖Cl〗_(2 ( formado) ) )= (1 mol de 〖Cl〗_2)/(2 mol de NaCl) x30 mol Nacl=15 mol 〖Cl〗_2.

n_(H_(2 ( formado) ) ) = (1 mol de H_2)/( 2 mol de NaCl) x30 mol Nacl=15 mol H_2.

BALANCE GLOBAL:
ENTRADA =SALIDA
E = C + H + V + P……. (1)
100 mol lb/h = 15 mol lb/h + 15 mol lb/h + V + P
60 mol lb/h = V + P…. (2)

BALANCE COMPONENTE: NaCl

100 mol lb/h x0.3 = V + PX0.7
P= 43 mol lb/hReemplazando en 2:
60 mol lb/h = V + 43 mol lb/h
V= 17 mol lb/ h


Respuesta:

% conversión de sal en NaOH=(43×0.5)/(100×0.3) x 100
% conversión de sal en NaOH=71.67
Cloro gaseoso obtenido por cadalibra de producto:
〖Cl〗_(2 obtenido)= (15 mol lb/h 〖Cl〗_2 )/(43 mol lb/h Producto )

〖Cl〗_(2 obtenido)= (0.35 lb 〖Cl〗_2 )/(lb Producto)

Por cada lb/h de producto se obtiene se obtiene 0.35lb/h de Cl2.

Agua eliminada en el evaporador por cada libra de producto.

H_2 O_eliminada= (17 mol lb/h H_2 O)/(43 mol lb/h Producto)

H_2 O_eliminada= (0.39 lb H_2 O)/( lb Producto)...