Universidad Regional Amazónica Ikiam Modalidad Online
Balance de Masa y Energía
Deber núm.: 3-BME_G01 Profesora Zulay M. Niño R
Fecha envío: 15/06/2020 Fecha entrega: 22/06/2020
Ejercicios Unidad 3 – Balance de Masa con Reacción Química Valor total: 11 puntos
Nombre: Bryan Carlos Romero Mena Firma aceptación nota:
Instrucciones: Resuelva de manera individual los problemas asignados, indique las suposiciones que
realice en donde sea necesario
1. Un gas combustible producido por gasificación de carbón se va a quemar con 20% de exceso de aire. El gas
contiene 50% molar de nitrógeno y el resto de monóxido de carbono e hidrógeno. Una muestra del gas se
hace pasar por un espectrómetro de infrarrojo, el cual registra una señal R que depende de la fracción molar
de monóxido de carbono en la muestra, y se obtiene la lectura R = 38,3.
Los datos de calibración del analizador son los siguientes:
La ley de potencias (x = aRb) puede ser adecuada para ajustar los datos de calibración.
Calcular la velocidad de flujo molar de aire necesaria para una velocidad de alimentación de combustible de
175 kg mol/h, suponiendo que el CO y el H2 se oxidan, pero el N2 no. (valor: 1 punto)
Muestra de Gas
1.2
1
f(x) = 0.002494537542036 x^1.30227781439573
0.8
Señal R
0.6
0.4
0.2
0
0 20 40 60 80 100 120
mol CO / mol
x=0.0025025 R1.30167 → x=0.0025025(38.3)1.30167 → x=0.288 kgmol CO
CO+ 3 H 2 →C H 4 + H 2 O
, 2. Se produce etanol a nivel comercial mediante la hidratación de etileno
C2H4+ H2O C2H5OH
Parte del producto se convierte a éter dietílico mediante la reacción lateral
2C2H5OH (C2H5)2O + H2O
La alimentación a un reactor contiene 53,7% molar de C 2H4, 36,7% de H2O y el resto de inertes. Se obtiene
una conversión de etileno de 5%. El 10% del etanol producido participa en la reacción lateral. Calcúlese la
composición molar de la corriente de salida del reactor y la selectividad de la producción de etanol respecto
a la producción de éter. Nota: resolver por la ecuación general de balance con reacción química y por
balance en especies atómicas (valor: 1 punto)
Ecuación General de Balance con Reacción Química
Volumen de Control I
Balance en Componentes Incógnitas
Balance en C 2 H 4 :
n12 , R 1
( 1 ) n11−n12−1 R 1=0
Balance en H 2 O:
n22 , R 2
( 2 ) n21−n22 −1 R1 +1 R 2=0
Balance en C 2 H 5 OH :
n32
( 3 ) −n32+ 1 R1−2 R2=0
Balance en (C2 H 5)2 O:
n 42
( 4 )−n42+ 1 R2 =0
% Conversión C2 H 4 : 0
Balance de Masa y Energía
Deber núm.: 3-BME_G01 Profesora Zulay M. Niño R
Fecha envío: 15/06/2020 Fecha entrega: 22/06/2020
Ejercicios Unidad 3 – Balance de Masa con Reacción Química Valor total: 11 puntos
Nombre: Bryan Carlos Romero Mena Firma aceptación nota:
Instrucciones: Resuelva de manera individual los problemas asignados, indique las suposiciones que
realice en donde sea necesario
1. Un gas combustible producido por gasificación de carbón se va a quemar con 20% de exceso de aire. El gas
contiene 50% molar de nitrógeno y el resto de monóxido de carbono e hidrógeno. Una muestra del gas se
hace pasar por un espectrómetro de infrarrojo, el cual registra una señal R que depende de la fracción molar
de monóxido de carbono en la muestra, y se obtiene la lectura R = 38,3.
Los datos de calibración del analizador son los siguientes:
La ley de potencias (x = aRb) puede ser adecuada para ajustar los datos de calibración.
Calcular la velocidad de flujo molar de aire necesaria para una velocidad de alimentación de combustible de
175 kg mol/h, suponiendo que el CO y el H2 se oxidan, pero el N2 no. (valor: 1 punto)
Muestra de Gas
1.2
1
f(x) = 0.002494537542036 x^1.30227781439573
0.8
Señal R
0.6
0.4
0.2
0
0 20 40 60 80 100 120
mol CO / mol
x=0.0025025 R1.30167 → x=0.0025025(38.3)1.30167 → x=0.288 kgmol CO
CO+ 3 H 2 →C H 4 + H 2 O
, 2. Se produce etanol a nivel comercial mediante la hidratación de etileno
C2H4+ H2O C2H5OH
Parte del producto se convierte a éter dietílico mediante la reacción lateral
2C2H5OH (C2H5)2O + H2O
La alimentación a un reactor contiene 53,7% molar de C 2H4, 36,7% de H2O y el resto de inertes. Se obtiene
una conversión de etileno de 5%. El 10% del etanol producido participa en la reacción lateral. Calcúlese la
composición molar de la corriente de salida del reactor y la selectividad de la producción de etanol respecto
a la producción de éter. Nota: resolver por la ecuación general de balance con reacción química y por
balance en especies atómicas (valor: 1 punto)
Ecuación General de Balance con Reacción Química
Volumen de Control I
Balance en Componentes Incógnitas
Balance en C 2 H 4 :
n12 , R 1
( 1 ) n11−n12−1 R 1=0
Balance en H 2 O:
n22 , R 2
( 2 ) n21−n22 −1 R1 +1 R 2=0
Balance en C 2 H 5 OH :
n32
( 3 ) −n32+ 1 R1−2 R2=0
Balance en (C2 H 5)2 O:
n 42
( 4 )−n42+ 1 R2 =0
% Conversión C2 H 4 : 0
