desarrollo de certamen
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“TRABAJO DE DESARROLLO DE PROCESOS INDUSTRIALES PRIMERA
PRUEBA”
Procesos Industriales IProfesor Rodrigo Domínguez
Elías Rubina PérezIngeniería de Ejecución en Mantenimiento IndustrialSede José Miguel Carrera, Valparaíso, Chile+56 9 82864408 / [email protected]
Michael San Martin EmparanIngeniería de Ejecución en Mantenimiento IndustrialSede José Miguel Carrera, Valparaíso, Chile+56 9 57581129 / [email protected]
30 de Octubre del 2015
ABSTRACT
El desarrollo del ejercicio fue propuesto por el profesor como parte de la nota entre el certamen y la resolución del mismo, para ser presentado en la siguiente clase. Se busco asesoría docente con dos profesores de la universidad, logrando asi llegar a la comprensión del ejercicio y por consiguiente la resolución del mismo.
INTRODUCCIÓN
El presente informe tiene como objetivo el desarrollo de un ejercicio de reacción química, oxidación parcial el amoníaco con aire, se mostrara el desarrollo para llegar y responder a los ítems solicitados.
DESARROLLO
El óxido nítrico se obtiene por oxidación parcial del amoníaco con aire según:4 NH3 (g) + 5 O2 (g) 4 NO (g) + 6 H2O (g)cuya variación entálpica de reacción a 920°C vale:
ΔHR25°C = -216.42 kcal /4 mol NH3En un reactor que trabaja a presión atmosférica se alimentan NH3 (g), a 25°C, y aire precalentado a 750°C, alcanzándose una conversión del 90% para el amoníaco. La composición molar de los gases efluentes, en base seca, es: NH3 (0.855%); O2 (11.279%); NO (7.962%); N2 (79.874%) Si la temperatura de los gases efluentes del reactor no puede exceder los 920°C, calcular:
Datos:
Diagrama de Procesos:
Con la ecuacion quimica equilibrada, esto se realizo con el metodo algebraico.
A NH3+ B O2 C NO + D H2O
N : A = C sea A=4 2B=4+6H : 3A = 2D C=4 B=5O : 2B = C + D 3*4 = 2D
D=6
Nomenclatura: se utiliza la vista en clases.
σr[1] : NH3 -4r[2] : O2 -5r[3] : NO 4r
[4] :H2O 6r
[5] : N2 0
Base de cálculo: Se define una base de cálculo para la corriente 1, de amoniaco, de 100 mol/hora. (N11)
Balance de masa: NS=NE+ σr
= NE-NS (1.1)[1] :
N13 =N11-4r (1.2)
[2] :
N23 =N22-5r (1.3)
[3] :
N33 =4r (1.4)
[4] :
N43 =6r (1.5)
[5] :
N53 = N52 (1.6)
RL
NE
Porcentaje de conversión:
0,9=100−N 13100
N13=10 mol/hr.
De (1.2) se obtiene r.
10=100−4 r
r= 22,5
Matriz de Flujo:
Matriz de flujo [mol/hr]
1 2 3[1] 100 - 10[2] - 240 128[3] - - 90[4] - - 135[5] - 903 903total 100 1143 1266
De (1.4) N 33=4∗22,5N33=90 mol/hr
De (1.5) N 43=6∗22,5N43=135 mol/hr
Composición molar en base seca:
N 23N 13+N 23+N 33+N 53
=0,11279(1.7)
N53N 13+N 23+N 33+N 53
=0 ,79874 (1.8)
Sistema de dos ecuaciones0,88721N 23−0,11279N 53=11,279
−0,79874N 23+0 ,20126N 53=79,874
N23=127,489 mol/hrN53=902,837 mol/hr
De (1.3) 128=N 22−5∗22,5 N22=240,5 mol/hr
Comprobación de reactivo limitante:
N 3σ i
= NH 34
=1004
=25
N 3σ i
=O 25
=2405
=48
Se comprueba que el reactivo limitante es NH3, amoniaco.
Balance de energia:
Q=∆ Hf productos−∆ Hf reactivos + ∆ Hf reaccion
∆ Haire=naire∗Cpaire∗∆T℃
∆ Haire=1143∗31,4∗(25−750 )=−26020385 J
∆ H f reactivos=Hf NH 3+Hf 02
∆ Hf reactivos=−46200+0=−46200J
∆ Hf productos=Hf NO+Hf H 20
∆ Hf productos=90250+(−214600 )=−151350J
∆ H reac cion=∆ Hf productos−∆ Hf reactivos
∆ H reaccion=−151350−(−46200 )=−105150J
Q=∆ Hf productos−∆ Hf ℜactivos + ∆ Hf reaccion
Q=−151350−(−46200 )+(−105150 )=−210300J
El calor eliminado en el reactor es de -210300 [J]