PRUEBA N°1

AYUDANTÍA CÁLCULO DE PROCESOS (EIQ 443-01)

Jueves 19 de Marzo 2015

1. En una refinadora, el petróleo crudo es separado en varias mezclas diferentes de hidrocarburos.

Una corriente del producto se denomina alcanos ligeros, que contienen metano, etano, propano, butano e iso-pentano, principalmente. En una instalación, la corriente de alcanos ligeros (10% mol de metano (M), 30% mol de etano (E), 15% mol de propano (P), 30% mol de butano (B) y 15% mol de iso-pentano (I)) se procesa para producir cinco corrientes de productos diferentes. La separación se lleva a cabo en una serie de columnas de destilación, como se muestra en el diagrama. Las velocidades de flujo de las corrientes 4, 6 y 11 son expresadas en función del flujo de alimentación (1), siendo de 4%, 10% y 30%, respectivamente. a. Construya una tabla de grados de libertad por equipo y el global. b. Calcule las velocidades de flujo y composiciones de todas las corrientes del proceso.

2. Una planta de ácido sulfúrico ubicada en una fundición está divida en dos etapas. La primera corresponde a la zona de limpieza donde se alimenta una corriente con gases a alta temperatura (96,7 % mol de SO2, 1,0 % mol SO3 y 2,3% mol de H2O), aire en un 50 % de exceso y agua pura. La función de esta etapa es absorber todo el SO3 según la reacción SO3 + H2O H2SO4 y obtener una solución de ácido sulfúrico al 50 % en peso (subproducto). Posteriormente, el gas no absorbido (SO2) junto con el aire y el agua restante ingresan por la misma corriente a la segunda etapa llamada zona de contacto donde también se alimenta una corriente pura de agua. Según un análisis químico se logró determinar que la cantidad de agua que lleva esta corriente tiene una relación de 0,05 g de H2O por 1 g de gas (Aire y SO2). En esta etapa el SO2 es oxidado a SO3 con una conversión del 99,7% para que este último sea absorbido completamente y obtener así una solución final de ácido sulfúrico al 98,5 % en peso (producto final). El oxígeno, nitrógeno y SO2 restantes son venteados a la atmosfera. Si se alimenta una corriente de 100.000 (Nm3/h) de gases de alta temperatura a la primera etapa, calcule la cantidad total de agua pura que se alimentara a todo el proceso, el flujo de subproducto y producto final de ácido sulfúrico. Realizar esquema del proceso, definir nomenclatura usada para resolver el proceso y estrategia de resolución (grados de libertad).

S-1

S-2

S-3

S-4

S-5

M-1

1

2

3

5

7

6

8

911

12

10

4

MEPBI

ME P

P

PBI

PB

ME 0,5%

MEP 2%

E 1,5%P

B 2%I