balance de masas
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Tema: Balance de MasasDocente: Dr José Vanegas.
Estudiante: Cristhian Chicaiza
REACTOR SEPARADOR
2.61 El yodo puede obtenerse comercialmente a partir de algas marinas tratándolas con MnO2 y 20%
de exceso de H2SO4 de acuerdo con la reacción
2NaI + MnO2 + H2SO4Na2SO4 + MnSO4 +2H2O + I2
Todo el H2O, Na2SO4, MnSO4, y el I2, así como los materiales inertes, se recogen en el
separador. Las algas contienen 5% de NaI, 80% de H2O y el resto puede considerarse
materiales inertes. El producto contiene 54% de I2 y 46% de H2O. Suponiendo que la
reacción se consuma en un 80%, calcúlese lo siguiente:
(a) Las libras de I2 producidas por tonelada de algas marinas.
(b) La composición en porcentaje de los productos de desperdicio.
(c) La composición en porcentaje del material recirculado.
H 2SO 4 54 % I2
MnO2
46 %H 2O
Algas
2NaI + MnO2 + H2SO4Na2SO4 + MnSO4 +2H2O + I2
PESOS MOLECULARES: 300 g 87 g 196 g 142 g 151 g 36 g 254 g
Base del cálculo: 1 ton=1000kg de algas
NaI)TOT 0.05 (1000+Jr) MnO2)TOT 0.05∝[ 87 kg300kg ]=0.0145∝
NaI)TOT 1000+jR=∝ MnO2) si Rx 0.0145(0.80)=0.0116∝NaI)si Rx 0.05∝ (0.80)=0.04∝ MnO2)no Rx 0.0145(0.20)=0.0029∝NaI)no Rx 0.05∝ (0.20)=0.01∝
Recirculación
REACTOR SEPARADORa kgI 2/kgbkgH 2O /kgc kgMn SO4/kgd kgNa2SO4 /kg
e kgNaI /kg
f kg H 2SO4/kggkgMnO2/kgmkgInertes /kg
hkg H 2SO 4/kgi kgMnO2/kgj kgAlgas /kg
f kg H 2SO4 /kg
gkgMnO2/kg
ALGAS
0.05kgMnO 2/kg0.80kg H 2O /kg0.15kgInerte /kg
0.54 kg I2/ kg
0.46kg H 2O /kgP
D
A
M
B
R
Sistema I
Sistema II
El H2SO4 presenta un exceso del 20%
H2SO4)necesario 0.05∝[ 196kg300kg ]=0.0326∝
H2SO4)exceso 0.0326(0.20)=6.53x10-3αH2SO4)TOT 0.0326∝+¿6.53x10-3α=0.0391αH2SO4) si Rx 0.0326α(0.80)= 0.0260αH2SO4) no Rx 0.0326α(0.20)= 6.52x10-3α
Cálculo de los productos 80%
Na2SO4) 0.04∝[ 142kg300kg ]=0.0189∝
MnSO4) 0.04∝[ 151kg300kg ]=0.0201∝
H2O) 0.04∝[ 36kg300kg ]=4.8 x1 0−3∝
I2) 0.04∝[ 254kg300kg ]=0.0338∝
Sistema IEntrada+Generación−Consumo=Salida
A + M + B = P + DH2SO4) A- 0.0260α = 0MnO2) M – 0.0116α= 0NaI) 50 – 0.04α = 0H2O) 800 = 0.46P + xDIner) 150= wDI2) 0.0338α= 0.54PMnSO4) 0.0201α = yDNa2SO4) 0.0189α = zD
x+ y + z + w = 1
Despejar α de NaI):0.04 α=50
α= 500.04
α = 1250kg
Sustituir α y obtener: A = 0.0260 (∝ )=0.0260 (1250)=32.5 kg
M= 0.0116 (∝)=0.0116 (1250)=14.5 kg
Cálculo de x,y,z,w800 = 0.46P + xD800 = 0.46(78.24)+ x(968.76)
x=764
968.76 =0.7886 = 78.86%
0.0201α = yD0.0201(1250) = y(968.76)
y=25.125968.76
=0.0259 = 2.59%
0.0189α = zD0.0189(1250) = z(968.76kg)
y=32.375968.76
=0.0334 = 3.34%
w=1-x-y-zw=1-0.7886-0.0259-0.0334
P= 0.0338∝
0.54=
0.0338(1250)0.54
=¿78.24 kg
D = A + M + B - PD=32.5+14.5+1000-78.24D= 968.76kg
Análisis de la RecirculaciónH2SO4)Total 0.0391α= A + hRMnO2)Total 0.0145α= M + iRNaI)Total 50 + 0.05jR= 0.05αObtener:hR=0.0391(1250)-32.5hR= 16.375 kgiR = 0.0145(1250)-14.5 iR = 3.625 kg
jR = 0.05(1250)−50
0.05jR =250 kg
(h+i+j=1)RR=hR+iR+jR R=16.375+3.626+250R=270 kg
Sistema II
A + M + B + R = TEntrada−Consumo=Salida
H2SO4) 0.0391α- 0.0260α= fT MnO2) 0.0145α – 0.0116α = gT= 3.625 kg NaI) (50 + 0.05 jR) – 0.04α = eT= 12.56 kg H2O) 800 + 0.80jR = bT = 1000.88 kg Iner) 150 + 0.15 jR = mT= 187.67 kg I2) 0.0338α= aT= 42.5 kg MnSO4) 0.0201α = cT= 16.375 kgNa2SO4) 0.0189α = dT= 3.626 kg
a + b + c + d + e + f + g + m = 1
Cálculo de T:
A + M + B + R = TT = 32.5+14.5 + 270 T =1317 kg
Respuestas:
a¿0.54 P=0.54 (78.24 kg )=42.249kg [ 1 lb0.454 kg ]=93.06 lb
Se producen 93.05 lb de I2 por cada tonelada de algas marinas.
Cálculo de h,i,j
hR= 16.375 kgh(270)= 16.375 kg
h=16.375
270=0.0606=6.06%
iR = 3.625 kgi(270)=3.625
i=3.625270
=0.0134= 1.34%
50 + 0.05jR= 0.05α50 + 0.05j(270)= 0.05(1250)
jR = 0.05(1250)−50
0.05(270)=0.9259=92.59 %
b) x= 78.86% c) h= 6.06% y= 2.59% i= 1.342% z= 3.34% j= 92.59% w= 15.21%