UNIVERSIDAD REGIONAL AMAZÓNICA
Grupo
IKIAM
Numero_
Balance de Masa y Energía
Deber núm.: 3-BME_G01 Profesora Zulay M. Niño R
Fecha envío: _16_/_02_/_2021 Fecha entrega: _ 24/02/2020
Ejercicios sobre Unidad 2-BMCRQ Valor total: /11 puntos
Nombre: Luis Enrique Calvo Firma aceptación nota:
Instrucciones: Resuelva de manera individual los problemas asignados, indique las suposiciones que
realice en donde sea necesario
Se agradece orden y letra legible
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
X (mol CO/mol)
x(mol CO/mol) Power (x(mol CO/mol))
X= aRb => X=0.0025(R) 1.3023 => X=0.0025 (38.3)1.3023
X = 0.288 kgmol de CO
, Gas de Gas de
combustion chimenea
50% N2 N2
Horno CO
50 % CO
quemador 2
H2 H2
N2
Air
e O2 20%
1
CO+ O2 →CO 2
2
1
CO 2+ O2 → H 2 O
2
Fracción de H2→0.50-0.288 = 0.212
kgmol kgmol
Flujo de CO → 175 ×0.288=50.4 de CO
h h
1
kgmol de O 2
kgmol 2
O2 necesarios para quemar CO=50.4 de CO × =25.2 kgmol de O2
h 1 kgmol de CO
kgmol kgmol de H 2 kgmol H 2
FLujo de H 2=175 combustible × 0.212 =37.1
h kg mol de combustible h
1
kgmol de O2
kgmol H 2 2 kgmol de O2
O2 necesarios para quemar H 2=37.1 × =18.5
h kgmol de H 2 h
kgmol de O 2 kgmol de O2
Total de O2=( 25.2+18.5 ) =43.7
h h
moles en exceso de O2 moles de O 2−CTR de O 2
% en exceso= × 100= ×100
CTR de O 2 CTR de O2
kgmol
( moles de O2−43.7 ) h
% de exceso= ×100=20 %
kgmol
43.7
h
kgmol kgmol
moles de O2 presentes=1.2 × 43.7 =52.44
h h
kgmol
52.44
h kgmol aire
Velocidad de flujo molarde aire= =249.752 .44
0.20 h
, 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)
Reacciones
1. C2H4 + H2O → C2H5OH (Reacción principal)
2. 2C2H5OH → (C2H5)2O + H2O (Reacción lateral)
Datos
1. 53,7% molar de C2H4
2. 36,7% molar de H2O Alimentaci
3. 9,6% molar de inertes
4. Conversión de etileno del 5%
5. 10% etanol producido participa en la reacción lateral
Nomenclatura
1. C2H4→ Etileno
2. H2O→ Agua
3. C2H5OH→Etanol
4. (C2H5)2O→ Eter Etilico
5. Inertes
Diagrama de bloque
I N12 C2H4 52,42%
n22 H2O 35,09%
n11 C2H4 1 2
53,7% REACTOR n32 C2H5OH
n21 H2O 2,48%
36,7%
n42 (C2H5)2O
0,138%
Grupo
IKIAM
Numero_
Balance de Masa y Energía
Deber núm.: 3-BME_G01 Profesora Zulay M. Niño R
Fecha envío: _16_/_02_/_2021 Fecha entrega: _ 24/02/2020
Ejercicios sobre Unidad 2-BMCRQ Valor total: /11 puntos
Nombre: Luis Enrique Calvo Firma aceptación nota:
Instrucciones: Resuelva de manera individual los problemas asignados, indique las suposiciones que
realice en donde sea necesario
Se agradece orden y letra legible
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
X (mol CO/mol)
x(mol CO/mol) Power (x(mol CO/mol))
X= aRb => X=0.0025(R) 1.3023 => X=0.0025 (38.3)1.3023
X = 0.288 kgmol de CO
, Gas de Gas de
combustion chimenea
50% N2 N2
Horno CO
50 % CO
quemador 2
H2 H2
N2
Air
e O2 20%
1
CO+ O2 →CO 2
2
1
CO 2+ O2 → H 2 O
2
Fracción de H2→0.50-0.288 = 0.212
kgmol kgmol
Flujo de CO → 175 ×0.288=50.4 de CO
h h
1
kgmol de O 2
kgmol 2
O2 necesarios para quemar CO=50.4 de CO × =25.2 kgmol de O2
h 1 kgmol de CO
kgmol kgmol de H 2 kgmol H 2
FLujo de H 2=175 combustible × 0.212 =37.1
h kg mol de combustible h
1
kgmol de O2
kgmol H 2 2 kgmol de O2
O2 necesarios para quemar H 2=37.1 × =18.5
h kgmol de H 2 h
kgmol de O 2 kgmol de O2
Total de O2=( 25.2+18.5 ) =43.7
h h
moles en exceso de O2 moles de O 2−CTR de O 2
% en exceso= × 100= ×100
CTR de O 2 CTR de O2
kgmol
( moles de O2−43.7 ) h
% de exceso= ×100=20 %
kgmol
43.7
h
kgmol kgmol
moles de O2 presentes=1.2 × 43.7 =52.44
h h
kgmol
52.44
h kgmol aire
Velocidad de flujo molarde aire= =249.752 .44
0.20 h
, 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)
Reacciones
1. C2H4 + H2O → C2H5OH (Reacción principal)
2. 2C2H5OH → (C2H5)2O + H2O (Reacción lateral)
Datos
1. 53,7% molar de C2H4
2. 36,7% molar de H2O Alimentaci
3. 9,6% molar de inertes
4. Conversión de etileno del 5%
5. 10% etanol producido participa en la reacción lateral
Nomenclatura
1. C2H4→ Etileno
2. H2O→ Agua
3. C2H5OH→Etanol
4. (C2H5)2O→ Eter Etilico
5. Inertes
Diagrama de bloque
I N12 C2H4 52,42%
n22 H2O 35,09%
n11 C2H4 1 2
53,7% REACTOR n32 C2H5OH
n21 H2O 2,48%
36,7%
n42 (C2H5)2O
0,138%
