Ejercicios de estequiometria

Fernando Pérez
Arturo Reyes
1-Una mezcla de propano y butano se quema con aire. El análisis parcial de los gases de combustión indica los siguientes % en volumen y base seca: 0.0527 % propano, 0.0527 % butano, 7.12% CO2, 1.48% CO. El gas de combustión esta a la presión de 780mmHg y tiene un punto de roció de 46.5 C. Calcular:
a) % exceso de aire
b) n y s de las reacciones
c)Composición del gas combustible
M2
Aire Exceso
E=?
Reactor
N= ?
S= ?
M1
C3H8
C4H10
M1
C3H8= .0527%
C4H10=.0527%
CO2= 7.12%
CO=1.48%
N2 Y 02=91.2946%

C3H8 + 5 O2 3CO2 + 4 H2O
C3H8 + 3.5 O2 3CO + 4 H2O
C4H10 + 6.5 O2 4CO2 + 5 H2O
C4H10 + 4.5 O2 4CO + 5 H2O

O2 necesario: .5 (5/1) + .5 (6.5/1) = 5.75
O2 exceso: 5.75 E
O2alimentado: 5.75 + 5.75 E
N2=5.75 (1+ E) (79/21) = 21.6309 (1+ E)

M3
C3H8=50 (1-n)
C4H10= 50 (1-n)
CO2= 50(n)(s)(3/1) + 50(n)(s)(4/1)= 350ns
CO=50(n)(1-s)(3/1) + 50(n)(1-s)(4/1)
H2O=50(n)(4/1) + 50(n)(5/1)= 450n
N2=21.6309 (1+ E)
O2=5.75 + 5.75 E – 220 ns – 355ns

La PvH20= PH2O entonces sustituimos la temperatura en la ec. de antoine

Ln P= 16.5362 - (3985.44)319.65+(-38.9974)PH2O= 10.3355kpa
YH2O= PH2O/Ptot = 10.3355kpa/ 103.9658kpa = .0994

YGAS=.9006
YC3H8= .000475
YC4H10=.000475
YCO2= .06412
YCO=.01333
YN2 = .64954
Y02= .172662

C3H8 H2O
.000475=50 (1-n)/Tot .0994= 450n/Tot

Igualando los totales
. 50 (1-n)/ 000475= 450n/.0994
n= .9587
Tot= .50 (1-9587)/ 000475= 4347.37

Utilizando en CO2
.06412= 350(.9587)(s)/4347.37
S=.8307

%E=49.6%

2.- En un horno se queman 4810 m3, medidos a la presión de 820 mmHg y temperatura de 60 ºC, de una mezcla gaseosa que contiene 60 % de propano y 40 % de butano, con un 80 % de exceso de aire seco. Los gases de chimenea tienen el siguiente análisis Orsat en porcentaje: C3H8 = 0.0911, C4H10 = 0.0434, CO2 = 6.5173, CO = 0.4124, N2 = 82.2719 y O2 = 10.6638; se sabe además que la temperatura deroció de estos gases de chimenea es de 43.78 ºC.

Calcular el valor de la conversión y de la selectividad de cada una de las reacciones de combustión.
C3H8 + 5O2 3CO2 + 4H2O
C3H8 + 3.5O2 3CO + 4H2O
C4H10 + 6.5O2 4CO2 + 5H2O
C4H10 + 4.5O2 4CO + 5H2O

Moles de entrada

4810 m3 = 22.4(m3/kgmol) x n x (333.15/ 273.15)( 760/820)

nT= 189.958 gmol

C3H8 = 113.97 kgmolC4H10 = 75.98 kgmol

O2 necesario = 1063.72 Kgmol
O2 en exceso = 1914.696 Kgmol
N2 en exceso = 7202.90 Kgmol

En M3

82.2719 % - 7202.90
0.0911% - x nC3H8 = 7.97568 Kgmol

82.2719 % - 7202.90
0.0434% - n C4H10 = 3.7996 KgmolMoles que reaccionaron
C3H8= 113.97-7.97568 = 105.994 Kgmol
C4H10= 75.98 – 3.799 = 72.1804 Kgmol

nC3H8=105.994113.97x100=93 % nC4H10=72.180475.98x100=95 %
Para la selectividad
N2 82.27% - 7020.90
CO2 6.5173% - x nCO2 = 570.58

Si S = 1 CO2 en C3H8 = 317.97 = 0.52 299.04
CO2 en C4H10 = 288.69 = 0.47 272De CO2 a O2 en C3H8 se tienen 498.40 Kgmol entonces:
S= (498.4/ 520.9)x100= 94%
En C4H10
S=(441.155/469.12)x100 = 94%
3-Se desean producir 6000ft3 CHCH gaseoso a 70F y 750mmHg utilizando el CaC2 que contiene 3% de sólidos inertes y 97% de carburo; además utiliza H2O en exceso para la reacción la cual es la siguiente:

CaC2 + 2H2O CHCH + Ca(OH)2
La lechada final de cal contiene H2O,sólidos inertes y Ca(OH)2 con una concentración de 20% en peso de sólidos totales.
M2
H2O
E=?

Reactor
M1
3% SI
97% CaC2
M1
6000ft3 CHCH
T=70 F
P= 750mmHg

6000ft3=359 ft3/lbmol (n) 460+70 R(760mmHg)492R(750mmHg) nT= 15.31 Lbmol CHCH

CaC2 + 2H2O CHCH + Ca (OH)2
*Como están en relación 1-1 los moles de CaC2 son los mismos que de CHCH y de Ca(OH)2
CaC2= 979.84 lb = 97%...