Problemas balance de materia y energia

SECCIÓN BALANCES DE MATERIA Y ENERGÍA
1. En el proceso HyL, de obtención de Fe a partir de óxidos de fierro por reducción directa con Hidrógeno (Proceso de Fierro Esponja). Se tienen principalmente 3 Óxidos de Fierro presentes que son: FeO, Fe3O4, y Fe2O3 en fracción en peso de 20%, 40% y 40% respectivamente. Por resultados Experimentales y de Planta Piloto, para obtener aprox. 100%de conversión se encuentra en los gases de salida del Reactor tipo Batch vertical un 10% molar de salida de Hidrógeno sin reaccionar, habiendo hecho las pruebas pilotos a 25ºC flujo entrante y 500ºC flujo saliente, calcule Usted los Flujos involucrados, el % de exceso de Hidrógeno necesario a la entrada y la cantidad de calor que debe introducirse o quitarse del Reactor, considerando que unatonelada de mineral de fierro se procesa en una hora.
2. Para obtener la cantidad necesaria de Hidrógeno en el Proceso HyL y poder reducir los minerales de óxidos de fierro a fierro, el Hidrógeno necesario se obtiene a partir de una reacción catalítica del Metano con agua mediante la reacción: CH4 + 2H2O => CO2 + 4H2. En donde productos y reactivos son gaseosos. Las condiciones de lareacción anterior son las entradas a 125ºC y las salidas a 35ºC, considere una base de cálculo de 20,000 gmol/hrs. De Hidrógeno que se desea obtener. Hacer el Balance de Materia y Energía considerando un 85% de conversión y 25% de Exceso de agua. ¿Cuál sería la temperatura de salida si se le otorgan 200,000 Kcal/hrs. y los flujos entrantes se encuentran a 25ºC, con las mismas condiciones deconversión y exceso.
3. En cierta ciudad se tienen las siguientes condiciones ambientales: A las 10:00 hrs la temperatura se encuentra a 24o C.
La presión atmosférica a 745 mmHg. Una Humedad de 85%, no considerando efectos dinámicos en el ambiente, 7 horas
después la temperatura disminuyó a 18º C. y la presión atmosférica aumentó a 750 mmHg. Calcule las nuevascondiciones en Humedad, Humedad Molar a las 17:00 hrs. Provocadas por únicamente cambios de presión y
temperatura diga si el aire se secó o humectó, en ese lapso de tiempo, existió neblina en el ambiente si o no y porqué.
POSIBLES DATOS A SER UTILIZADOS: T= 24º C. a Pv= 0.4440 PSIAS; T= 18º C. a Pv= 0.2949 PSIAS.
4. Metano seco a 25º C. es quemadocompletamente a 1 atm. Con 20% de Exceso de aire saturado con vapor de agua a 25º C. Los gases de salida salen de la caldera a 1649º C. y son llevados a través de un enfriador.
Hacer el Balance de Materia, tomado como base 1 Lbmol de CH4 por minuto. Hacer el Balance de Energía, considerando que se desea obtener los gases de salida a 900º C. T= 25º C. a Pv= 0.4592 PSIAS.5. En un cierto proceso se desea evitar gases de H2S salgan a la atmósfera, para ello, se está diseñando un Reactor el
cual trabaja mediante la siguiente reacción: 2H2S + O2 ∅ 2H2O + 2S. Se tiene un 87% de conversión en la reacción,
teniendo una oxigenación para la misma de 30% en exceso, se ha diseñado con recirculación del H2S y se encuentran
entrandoa 45º C. Calcular la cantidad de Oxígeno necesario por Kgr. De H2S entrante, se espera que las salida de los
gases mezclados sea a 25º C. tanto del reactor como del separador. Es necesario calcular también el calor involucrado en
el Reactor.
6. Para la fabricación sintética de ácido nítrico se tiene como materia prima inicial gas amonia NH3 que entramezclándose con aire a un intercambiador catalítico, considere que el aire está entrando a las cantidades requeridas por
la estequiometría de la reacción para convertir el amoniaco a NO por la reacción del Oxígeno del aire y el Hidrógeno se
convierte en H2O gas. Los gases entran a 66ºC, la conversión es al 90%, si la temperatura de salida de los gases es a...