Balances De Materia

PROBLEMAS PARA EXAMEN ESPECIAL

1.- La sal contenida en el petróleo crudo debe eliminarse antes de procesarlo en una refinería. El petróleo crudo se alimenta a una unidad de lavado en el que agua dulce alimentada a la unidad se mezcla con el petróleo y disuelve una porción de la sal que contiene. El petróleo (que contiene un poco de sal pero nada de agua), al ser menos denso que el agua, sepuede sacar por la parte superior del lavador. Si el agua de lavado “gastada” contiene 15% de sal y el crudo contiene 5%de sal, determine la concentración de la sal en el producto de petróleo “lavado” si la razón de petróleo crudo (con sal): agua que se usa es de 4:1.

2.- Se hace pasar azúcar húmeda, que contiene la quinta parte en masa de agua, por un evaporador en el cual se evapora el 85% delagua de entrada.
a) Tomando como base 100 kg de alimentación calcule: i) la fracción másica de agua en el azúcar que sale del evaporador, y ii) la proporción (kg H2O evaporada/kg azúcar húmeda que sale del evaporador).
b) Si se alimentan 1000 ton/día de azúcar húmeda al evaporador, ¿Qué cantidad adicional de agua deberá retirarse del azúcar de salida para secarla en su totalidad, y queingresos anuales podrían esperarse si el azúcar seca se vende a $0.15/lbm?

3.- Se desea enfriar aire fresco que contiene 4 % en mol de vapor de agua y deshumidificarlo hasta que contenga 1.7 % en mol de agua. Se combina una corriente de aire fresco con una corriente de aire reciclado previamente deshumidificado y se hace pasar por un enfriador. La corriente de la mezcla que entra a la unidad deenfriamiento contiene 2.3 % en mol de H2O. En el acondicionador de aire, parte del agua que contiene la corriente de alimentación se condensa y se elimina como líquido. Una fracción del aire deshumidificado que sale del enfriador se recicla, y el resto sale hacia una habitación. Si consideramos que 100 moles de aire deshumidificado son enviados hacia la habitación, calcule:
a) Los moles dealimentación fresca necesarios.
b) Los moles de agua condensada.
c) Los moles de aire deshumidificado que se reciclan.

4.- La reacción de propileno con amoniaco y oxígeno produce acrilonitrilo:

C3H6 + NH3 + O2 → C3H3N + H2O

La alimentación contiene 10% en mol de propileno, 12 % de amoniaco y 78% de aire. Se logra un 30% de conversión del reactivo limitante. Si sealimentan 100 moles al reactor, determine:

a) El reactivo limitante
b) El % en exceso de los demás reactivos.
c) Las cantidades molares de los constituyentes gaseosos producidos en una conversión del 30 % del reactivo limitante.
d) Avance en moles de la reacción.

5.- La cloración del benceno produce una mezcla de productos mono-, di-, tri- y tetrasustituidos, mediante la siguientecadena de reacciones:

C6H6 + Cl2 → C6H5Cl + HCl
C6H5Cl + Cl2 → C6H4Cl2 + HCl
C6H4Cl2 + Cl2 → C6H3Cl3 + HCl
C6H3Cl3 + Cl2 → C6H2Cl4 + HCl

El producto primario de la cloración es triclobenceno, que se vende como producto para limpieza de textiles, aunque es inevitable la producción conjunta de los otros clorobencenos. Supónganseuna alimentación con una porción molar de cloro a benceno de 3.6 a 1. El producto resultante libre de HCl y Cl2, tiene la siguiente composición (% mol):

Benceno 1%
Clorobenceno 7%
Diclorobenceno 12%
Triclorobenceno 75%
Tetraclorobenceno 5%

Si se cargan al reactor 2000 moles/h de benceno, calcúlese los moles /h de subproductos (HCl ) y de producto primario C6H3Cl3producidos.

6.- El dióxido de azufre se puede convertir a SO3, el cual tiene muchas aplicaciones, como la producción de ácido sulfúrico y la sulfonación de detergentes. Una corriente de gas con la composición que se indica en la figura se pasará por un convertidor de dos etapas. La conversión fraccional de SO2 a SO3 (en una pasada) en la primera etapa es de 0.75, y en la segunda, de 0.65. A...