Manual de Calidad y Medio Ambiente

Escuela Superior de Ingeniería de Sevilla                                    Grado en Ingeniería en Organización Industrial

Departamento de Ingeniería Química y Ambiental                               Tecnología Química y Ambiental. Marzo 2016

Apellidos____________________________________________________________ Nombre_________________________________

I. Una torre de destilación se alimenta con 1500 kg/h de una corriente que contiene benceno (55% molar) y tolueno. De la torre salen dos corrientes, el destilado que lleva 600 kg/h de benceno y la corriente de fondo que lleva 600 kg/h de tolueno.

Realice el balance de benceno (C6H6) y tolueno (C7H8) en la torre, y determine el caudal total (en kg/h) y la composición molar (% molar) de cada una de las corrientes de salida de la torre.

Masa molar media de la corriente de alimentación = 84.3 kg/mol

        Alimentación:        Benceno = 9.8 kmol/h                        Tolueno = 8 kmol/h

Benceno = 763.5 kg/h                        Tolueno = 736.5 kg/h

        Destilado:         Benceno = 7.7 kmol/h (83,7% molar)        Tolueno = 1.5 kmol/h        

Benceno = 600 kg/h                        Tolueno = 136.5 kg/h        736.5 kg/h

Fondo:                 Benceno = 2.1 kmol/h (24.4% molar)        Tolueno = 6.5 kmol/h

Benceno = 163.5 kg/h                        Tolueno = 600 kg/h        763.5 kg/h

Las fresas contienen un 15%p de sólidos y un 85%p de agua. Para preparar mermelada de fresa, se mezclan fresas trituradas con azúcar en una relación 40:60 en peso, y la mezcla se calienta para evaporar agua hasta que la mermelada contiene una cuarta parte de agua (en peso).

Dibuje el esquema del proceso y calcule la masa de fresas necesarias (en kg) y la masa de azúcar (en kg) para producir un kg de mermelada. ¿Cuánta agua será necesario evaporar?

Fresas                                Agua[pic 1][pic 2][pic 3]

Azucar                                Mermelada[pic 4][pic 5]

Balance global:                 Fresas + azúcar = mermelada + agua        F + A = M + W

Relación Fresas / azúcar:         F/A = 4/6

Balance de agua:                 0.85F = 0.25M·+ W

F + 6/4 F = M + 0.85F-0.25M

2.2F = M

Para un kg de mermelada, hacen falta 0.4545 kg de fresas, 0.6818 kg de azúcar y se evaporan 0.1363 kg de agua

II. Una planta de producción de oxietileno (C2H4O) se alimenta con un gas que contiene un 88,9 % v de etileno (C2H4) y el resto agua. La planta consta de un reactor en el que parte del etileno se oxida a oxietileno (reacción principal) y otra parte se quema para dar anhídrido carbónico y agua (reacción secundaria). Un análisis, en base seca, de la corriente de salida del reactor da (% molar): 1,94% de etileno, 5,81% de O2, 15,5% oxietileno, 3,9% de CO2 y 72,9% de N2. Suponiendo base de cálculo de 100 moles de la fracción seca de los gases de combustión:[pic 6]

Se pide

a)        Complete la tabla

b)        Exceso de aire introducido (%)

c)        Rendimiento de producción de oxietileno

d)        Selectividad de oxietileno

Balance de C:

Centra=Csale=1.94x2+15.5x2+3.9 = 38.78 kmol        

Entrada

C2H4 = 38.78/2 =19.39 kmol

H2O=19.39x11.1/88.9 = 2.42 kmol

N2=72.9 kmol

O2=72.9x79/21=19.38 kmol

Salida

H2O producida=CO2 producido=3.9 kmol

H2O = H2O entra+H2O producida=2.42+3.9=6.32 kmol

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