balance de materia











El S2C se produce haciendo reaccionar metano y azufre sobre un catalizador metálico, siendo la reacción:

CH4 + 4 S  CS2 + 2 H2S

La conversión no es del 100 %. El azufre y el metano entran al reactor en estado gaseoso a una temperatura de 700° C y los productos salen a 800° C. Al reactor se le agrega 5200 calorías por cada mol de alimentación fresca alreactor. Determinar la conversión por paso del metano.

DATOS

Compuesto
Cp (cal/mol gr.°C)
AH°f (kcal/mol gr)
CH4(g)
8,200 + 1,307x10-2xt
-17,889
H2S(g)
8,010 + 0,3697x10-2xt
- 4,770
CS2(g)
7,600 + 0,3200 x10-2xt
28,11

Compuesto
Cp sólido
(cal/mol
gr.°C)
Temperatura
de fusion
(°C)
Calor
latente de
fusión
(kcal/mol
gr)
Cp liquido
(cal/mol
gr.°C)
Temperatura
deebullición
Calor
latente de
ebullición
(kcal/mol
gr)
Cpgas
(cal/mol
gr.°C)
S
3,63
119
392
7,03
445
20
3,58

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Se esta desarrollando un nuevo proceso para concentrar soluciones de hidróxido de sodio mediante la combustión directa de metano dentro de la cámara del evaporador; de esta manera los gases de combustión se mezclaníntimamente con la solución a concentrar mejorando notablemente el intercambio de calor. Un equipo a nivel planta piloto, (que trabaja a presión atmosférica) concentra una solución de NaOH del 15 al 45 % P/P Se quiere determinar que cantidad de CH4 se debe utilizar (quemándolo con un 20 % de exceso de aire) para concentrar 1000 kg de la solución de NaOH diluida (la alimentación de esta solución alevaporador se realiza a 50° C).
Los gases de combustión y el vapor de agua salen del equipo a la temperatura de ebullición de la solución de NaOH al 45 % p/p.
El metano y el aire necesario para la combustión entran a 25° C. Se supone que el CO2 que se forma en la combustión no reacciona con el NaOH de la solución.

DATOS

Compuesto
Cp (cal/mol gr.° C)
ΔH°R (kcal/mol gr)
Metano (g)
8,200 +1, 307x10-2xt
-17,899
Bioxido de carbono (g)
18,036 -0,005x10-2xt
- 94,052
Agua (g)
7,88 + 0,32x10-2xt
-57,7979
Oxígeno (g)
7,129 + 0,1407x10-2xt
0
Nitrógeno (g)
6,91 9 + 0,1 365x10-2xt
0

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Una caldera utiliza como combustible metano, con el objeto para producir vapor recalentado. Los gases de combustión salen de la caldera a300º C y después se enfrían a 150º C intercambiando calor en un precalentador con el aire utilizado en la combustión. El aire entra al precalentador a 25º C. La caldera se alimenta con agua a 25º C produciendo vapor sobrecalentado a 17 kgf/cm2 y a 250º C. El caudal de alimentación del metano es de 450.000 mol/hr a 25º C y el aire se suministra con un 20 % de exceso. El metano se quema totalmente aCO2. Calcular la composición de los gases de combustión, la temperatura del aire que sale del precalentador y la cantidad de vapor producido (en kg/hr).

DATOS:

Compuesto
Cp (cal/mol gr ºC)
ΔHºf (kcal/mol gr)
Metano (g)
8,200 + 1,307x10-2xt
- 17,889
Oxígeno (g)
7,129 + 0,1407 x10-2xt
0
Nitrógeno (g)
6,919 + 0,1365 x10-2xt
0
Agua (g)
7,88 + 0,32 x10-2xt
- 57,7979
Dióxido decarbono (g)
18,036 – 0,004474 x10-2xt
- 94,052

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El formaldehído se prepara a partir del metanol por una reacción de deshidrogenación trabajando a presión atmosférica

CH3.OH  CH2O + H2 (1)

Dada que esta reacción es endotérmica se introduce aire (a 25º C) en cantidad suficiente como para combustionar todo el hidrógenoproducido.

H2 + ½ O2  H2O (2)

La conversión por paso de la reacciones (1) y (2) es del 100 %. El equipo E es un vaporizador donde se introduce una corriente de 80 % P/P de metanol con agua, a 25º C. Entre el reactor catalítico y el evaporador circula una corriente de vapor saturado a 200º C que vaporiza el metanol y el agua que ingresan a una temperatura de 150º C al reactor...