BALANCESDE MATERIA 1) En un destilador se introduce una corriente de 100kg/h compuesta por etanol 50%, agua 40% y 10% de metanol. A la salida se separa en dos corrientes, una de ellas tiene una composición de 80% etanol, 5% agua, 15% metanol y un caudal de 60 kg/h. Obtener el flujo total y la composición de la corriente residual. SOL: R=40kg/h, 5%etanol, 92,5%agua, 2,5%metanol. 2) Un fabricante novato de licores tiene un poco de dificultad con su alambique. En la figura se muestra la operación. Encuentra que está perdiendo demasiado alcohol en el residuo. Calcule la composición del residuo y el peso de alcohol perdido en dicho residuo. SOL: 4,4% EtOH; 95,6% H2O ; R=900Kg. F 1000 kg alimentación 10% Etanol D R Destilado 60% Etanol Peso 1/10 de la alimentación Residuo 3) En el procesamiento del pescado, después de que se extrae el aceite, la pasta de pescado se seca en secadores de tambor rotatorios, al final se muele y se empaca. El producto resultante contiene 65% de proteína. En un lote determinado se usa una pulpa de pescado que contiene 80% de agua (el resto de pulpa seca), se eliminan 100 kg de agua y se encuentra que la pulpa de pescado tiene 40% de agua. Calcule el peso de pulpa de pescado que se puso en un principio en el secador. SOL: 150kg de harina de pescado húmedo. 4) Una corriente de 1000 mol/h disponible con la siguiente composición(todos los porcentajes son molares): 20% propano, 30% isobutano, 20% isopentano y 30% n-pentano, se va a separar en dos fracciones. Se desea que el destilado contenga todo el propano que entre en la unidad, así como el 80% del isopentano; su composición de isobutano deberá ser de 40%. La corriente de residuo deberá contener todo el pentano normal que se alimente a la unidad. Calcular los porcentajes y caudales totales de destilado y residuo. SOL: D=600, R=400, Xd=0,33; Zd=0,267; Xr=0,1; Yr=0,15; Tr=0,75 5) Considerese un tren de separación formado por dos columnas de destilación en serie para separa una mezcla de benceno(B), tolueno(T) y xileno(X). Los datos que nos proporcionan son: La alimentación es de 1000 mol/h de una mezcla que consiste en 20% B. Y un producto destilado en la unidad II de 8% B y 72% T. La salmuera a la salida del último evaporador contiene 5. Tolueno(R2)=0. SOL: Rend=3.5% en peso de sal. 30% T.182.000 kg/h de agua de mar. que después se condensa y se combina para obtener un flujo de productos que es agua pura. obteniendo como producto un agua desalinizada con 0. Xileno(R2)=0. agua desalinizada y salmuera residual. R2=550. En la Unidad I la corriente de fondo sale con 2. Se introduce una alimentación fresca de 1000 kg/h de agua de mar con 3% de sal.818. En cada una de las 10 unidades se evapora aproximadamente la misma cantidad de agua. .98% 7) Se debe desalinizar agua de mar por osmosis inversa utilizando el esquema indicado en la figura.1.25% de sal. SOL: R1=800. pasa a través de una serie de 10 evaporadores. 6) Un agua de mar que contiene 3. calcula el rendimiento fraccionario de agua pura y el porcentaje en peso de sal en la disolución que sale del cuarto evaporador. Tolueno(D1)=0. Si el proceso se alimenta con 30.9. y resto de xileno. Si la alimentación del proceso (F 2) contiene un 4% de sal. D1=200. calcular los caudales de las corrientes de recirculación.0% en peso de sal. D2=250. Calcular los caudales y composiciones de todas las corrientes. Xsal= 3. Benceno(D1)=0.5% B y 35% T.4%.05% de sal y un residuo de salmuera con 5. 49.91 litros.5% pulpa. Si se desea que el producto final contenga 500 mg sal/l determinar F2 y la concentración de salmuera en el residuo. Calcule lo siguiente: a) La composición de la pulpa seca. SOL: Fangos sedimentador=5060 mg/l. Si de la primera etapa (reactor) sale la corriente con 3000 mg/l de sólidos hacia el sedimentador.426 kg agua/kg pulpa húmeda.3 kg/h. b) 0. R=137 m3/h. P=15 m3/h .5% agua. SOL: F2=9.SOL: Recirculación: 800 kg/h. b) La masa de agua removida por kilogramo pulpa húmeda. SOL: a) 50.7 kg/h 8) Se encontró que una pulpa húmeda de papel contenía 71% de agua. Sal(R)=12475 mg/l 10) A una depuradora de aguas residuales de una industria llegan 120 m3/h de agua que contiene 650 mg/l de sólidos en suspensión. salmuera: 567. Después de secarla se encontró que se había removido 60% del agua original.000 mg/l. agua potable: 432. La salmuera (R) resulta tener un caudal igual al 80% de la corriente F 2. obteniéndose un agua limpia con sólo 20 mg/l y un caudal de 105 m3/h. Durante la depuración pasa a través de un proceso donde se separan los sólidos. 9) En un proceso de osmosis inversa se obtiene una disolución salina con una concentración de 100 mg/l y la alimentación fresca al proceso es de 10 l/s con una concentración de 10. b) La cantidad de agua recirculada y la de purga. calcular: a) Concentración de los fangos del sedimentador. y la conversión en el reactor. A un reactor se alimenta 100 kmol/min de etano. que contiene H 2.078 mol CH4/mol 0.8% de N2.8% de CH4.4% de O2 y 72. Calcule la composición del producto. 100 mol/min 0. En un reactor se deshidrogena propano para dar propileno: C 3H8 C3H6 + H2. Calcule a composición molar de la corriente de producto usando balances de especies moleculares y balances de especies atómicas. utilizando a) balances de especies moleculares. La alimentación del reactor contiene (%molar) 7. C3H6 y 0. la relación (moles recirculados/moles de alimentación fresca). CO2 y agua. Alimentación fresca 100mol/min C3H8 n (mol/minC H ) REACTOR 1 3 8 n2(mol/minC3H6) n3(mol/minC3H8) n4(mol/minC3H6) n5(mol/min H2) SEPARADOR Producto n6(mol/minC3H8) n7(mol/minC3H6) n8(mol/min H2 ) Recirculación n9(mol/minC3H8) n10(mol/minC3H6) . Las reacciones que se efectúan son las siguientes: CH4 + 3/2 O2 CO + 2 H2O y CH4 + 2 O2 CO2 + 2H2O. la segunda corriente. 19. El porcentaje de conversión del metano es 90% y el gas que sale del reactor contiene 8 mol de CO 2/mol CO. y b) balances de especies atómicas. Se quema CH4 con aire en un reactor de combustión continua en estado estacionario y se obtiene una mezcla de CO.555% del propano que sale del reactor que se considera como producto. y la velocidad de flujo molar de hidrógeno en la corriente de producto es de 40 kmol/min. Calcular las velocidades de flujo molar de etano y de eteno a la salida del reactor.194 mol O2/mol 0. F 100 kmol/min C2H6 P 40 kmol H2/min n1 (kmol C2H6/min) n2 (kmol C2H4/min) 12. El proceso se va a diseñar para una conversión total de 95% del propano. Los productos de reacción se separan en dos corrientes: la primera. que contiene el balance del propano sin reaccionar y el 5% del propileno de la primera corriente se recircula al reactor. La deshidrogenación de etano en un reactor continuo en estado estacionario sigue la siguiente reacción: C2H4 H2 + C2H2.728 mol N2/mol F P nCH4 nCO nCO2 nH2O nO 2 nN2 13.11. 4% (molar) de sustancias inertes (I). F A 100mol/h REACTOR B CONDENSADOR D R L P 15. Calcule la composición molar de los gases de combustión en base seca y la relación molar de agua con respecto al gas de combustión seco. las corrientes de recirculación y de purga para una velocidad de producción de metanol de 155 kmol CH3OH/h. Se quema etano con 50% de aire en exceso. 70% H2 y 2% sustancias inertes (I). Calcule la composición molar del gas en base seca. Calcule el porcentaje de aire en exceso. Un gas de hidrocarburos se quema con aire. 8. Calcule la proporción de hidrógeno respecto al carbono en el gas combustible y calcule el porcentaje en exceso de aire alimentado al reactor. Para evitar la acumulación de sustancias inertes en el sistema. . y el balance de agua. El efluente del reactor pasa a un condensador. Calcule las velocidades de flujo molar y las composiciones molares de la alimentación fresca. Estos últimos se recirculan al reactor. Se alimentan 100 mol/h de butano (C4H10) y 5000 mol/h de aire a un reactor de combustión. se retira una corriente de purga de la recirculación. dióxido de carbono y 0. y no hay oxígeno atómico en el combustible. la alimentación total al reactor.5% CO. La alimentación al reactor (no la alimentación fresca al proceso) contiene (% molar): 28% CO2. Un gas de combustión contiene (%molar): 60% N2. del etano que se quema.2% O2 y 84. 6% CO2. 17.14. 18. La alimentación fresca al proceso contiene hidrógeno. 15% CO2. donde se retiran todo el metanol y el agua que se formaron y ningún reactivo ni sustancia inerte. La conversión del hidrógeno en el reactor es de 60%. 16. La composición en base seca del producto gaseoso es (%molar): 1. 25% reacciona para formar CO y el balance reacciona para formar CO2. El porcentaje de conversión del etano es 90%.3% N2. El metanol se produce haciendo reaccionar dióxido de carbono con hidrógeno como se recoge en la reacción: CO2 + 3 H2 CH3OH + H2O. 10% O2.