Informe de Laboratorio de Carbón Fijo

 

ESCUELA ACADÉMICA PROFESIONAL DE INGENIERÍA METALÚRGICA UNIVERSIDAD NACIONAL JOSÉ FAUSTINO SÁNCHEZ

CARRIÓN FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA Y METALÚRGICA CURSO METALÚRGICA EXTRACTIVA I

DOCENTE: ING. FLORES BRICEÑO, RANULFO

INFORME CARBÓN FIJO Y PODER CALORÍFICO DESARROLLADO CON LA MUESTRA TEÓRICA DADA ALUMNOS: CLAROS PACHECO, Leonila CHAVEZ CHAPPA, Jorge DAVILA AGÜERO, Fernando SAYÁN – PERÚ 2020

 

 INFORME DE LABORATORIO LABORATORIO

Nombre del curso: Metalúrgica Extractiva Título: Informe de labora Título: laboratorio torio de Carbono fijo y poder calorífico, calorífico, desarrollado desarrollado con la muestra teórica dada. Realizado: 18/08/2020 Integrantes: 1. Claros Pacheco, Leonila Grupo: 3 2. Chávez Chapa, Jorge 3. Dávila Agüero, Fernando

I.

FUND FU NDAM AMEN ENTO TOS S TE TEÓ ÓRI RICO COS S El carbón, debido a los diversos grados de cambios metamórficos, se conoce como una

mezcla compleja de sustancias vegetales y sus estudios se la realizan de acuerdo al carbono fijo y el poder calorífico. El carbón vegetal es un material combustible sólido, frágil y poroso con un alto contenido en carbono (del orden del 98 %). Se produce por calentamiento de madera y residuos vegetales, hasta temperaturas que oscilan entre 400 y 700 °C, en ausencia de aire. El poder calorífico del carbón vegetal oscila entre 29 000 y 35 000 kJ/kg, y es muy superior al de la madera, que oscila entre 12 000 y 21 000 kJ/kg.

II II..

MATE MA TERI RIAL ALES ES EM EMPL PLE EAD ADOS OS Se utilizaron los siguientes materiales, equipos y reactivos:        

Horno secador  Horno horizontal Pinzas  Navecillas Insufladores Flujómetro Balanza de precisión Vidrio reloj

 

 

III. III.

Carbón vegetal Gas nitrógeno

DESA DE SARR RROL OLLO LO DE LA LA EXP EXPER ERIE IENC NCIA IA Para todos nosotros es muy importante el tema que estamos llevando, llevando, sobre el carbono fijo y

 poder calorífico, para saber a sacar el porcentaje de agua, material volátil, y también los temas que relacionas con este problema.

IV.

DAT ATO OS ADQUIRID IDO OS 10 -%20. Hum. 1 – 0.8% Mv ceniza  

% de humedad: 20% y Wi: 10g 10 --------------10 --------------100% 0% X --------------20 % >>>>>>>>>>> >>>>>>>>>>>

x= Whumedad  = 2g

 Entonces: W seco = 8g  

% de volalidad: Wi: 1g – 0.8% Mv

%Mv =

(  ) 1− X  1

. 100% =0 . 8 %

Wf = 100% 100%- 100% 100%X = 0.8% 0.8% Wf = 100 – 0.8 = 100X Wf = 99.2 =100X Wf = 0.992 g  

V.

% de ceniza hallamos con la formula CF CF=100-%H 2O- %MV - %Cz 79=100-10% - 0.8%-%Cz Cz=0.21

CÁL CÁ LCU CULO LOS S Y RES ESUL ULT TAD ADOS OS  

¿Calcular la cantidad de aire teórico seco requerido para combustionar las muestras,

 proporcionando el 60% de exceso al teórico requerido? Dato: Nos da 10 g de peso en seco

 

C(s) + 02(g) → CO2(g) 10 g → X g 12 g → 32 g 32 g . 10 g

X=

(



12 g

=26.67 g O2

 )

El 60 % de exceso al teórico requerido:

60% ( 26.67 g O2) = 16.002 g O2  O2 TOTAL: 26.67 g O2 + 16.002 g O2 =

 Lo convertimos en mol O2 = 

(

 42.672 g 32 g / mol

42.672 g O2

) = 1.3335 mol O

2

De la composición del aire 21% O2 + 79% N2, entonces: 1 mol O2 = 21 g 1mol N2 = 79 g Entonces: O2 + N2 → Aire 100 mol aire → 21 mol O2 X mol aire → 1.335 mol de O2

 

X=

(

  ) = 6.35 mol aire seco

1.3335 moldeO2 ( 100 mol molair airee ) 21 moldeO2

Aire seco (l) = 6.35 mol aire seco .

(  )= 142.24 Litros 22.4 L 1 mol

¿Calcular la cantidad de aire húmedo si el aire tiene 1,5% de vapor de agua?

Aire Húmedo = aire seco + agua Mol Aire Húmedo = 6.35 mol aire seco + 1.5 mol agua = 7.85 mol aire húmedo

Aire húmedo (l) = 7.85 mol aire húmedo .

(  ) = 175.84 mol Litros 22.4 L 1 mol

¿Calcular el porcentaje de carbón fijo mediante las fórmulas indicadas?

 

Carbono fijo: % CF = 100 - %H2O - % Mv - % Cz % CF = 100 - 7,3 - 0,1 - 0,5 % CF = 92,1%  

¿Calcular el poder calorífico mediante las fórmulas teóricas dadas?

Poder calorífico PC = 8100 ( PC = 8100 (

% C  z 100 92,1 100

PC = 7462,802 (

VI.

) + 5632 (

% M V 

) + 5632 (

100  0,1 100

) – 586 (

) – 586 (

% H 2 O

) (

100  0,5 kcal 100

) (

kg

kcal  ) kg

 )

kcal  ) kg

CONCLUSIONES - Carbón vegetal también se puede clasificar por su calidad, ya que no todos los carbones

vegetales son igual de buenos. Existen muchas diferencias dependiendo de la forma en que se fabrica y la materia prima que se utiliza. - El análisis de carbón según norma ASTM D3172 se define como la determinación de humedad, cenizas, materia volátil y carbono fijo. - Un carbón de calidad pesa mucho más que uno de baja calidad, esto lo podemos ver con el volumen, por ejemplo, una bolsa de 3 kg de carbón de calidad ocupa la mitad de espacio que una  bolsa de 3 Kg de carbón de baja calidad.

VII.

CUESTIONARIO

a) Ex Expl pliq ique ue.. ¿Q ¿Qué ué es un ccarb arbón ón vveg eget etal al??

 

El carbón vegetal es un material combustible sólido, frágil y poroso con un alto contenido en carbono (del orden del 98%). Se produce por calentamiento de madera y residuos vegetales, hasta temperaturas que oscilan entre 400 y 700 °C, en ausencia de aire. El poder calorífico del carbón vegetal oscila entre 29000 y 35000 kJ/kg, y es muy superior al de la madera, que oscila entre 12000 y 21000 kJ/kg.

b) ¿Qué eess ccen eniiza? La ceniza es el producto de la combustión de algún material, compuesto por sustancias inorgánicas no combustibles, como sales minerales. Parte queda como residuo en forma de polvo depositado deposi tado en el lugar donde se ha quemado el combustibl combustiblee (madera, basura, etc.) y parte puede ser expulsada al aire como parte del humo.

c) ¿Q ¿Qué ué es carbó carbón n iinc ncom ombu busti stibl ble? e? Son carbones que no puede arder o que arde con dificultad. d) ¿Q ¿Qué ué es carb carbón ón mi mine nera ral? l? Como su nombre indica él es procedente de las minas o los pozos y es utilizado en estufas, fraguas, industrias, calefacción, etc. Únicamente sirve para producir calor, y no es considerado  biomasa, últimamente está en desuso por su alto grado de contaminación. El carbón mineral se divide en cinco tipos, la antracita, la hulla, lignito, la turba y coque.

e) ¿Cu ¿Cuále áless son los prod producto uctoss de una una co combu mbusti stión ón co compl mpleta? eta? - Combustible + O2 → CO2 + H2O + energía (luz y calor)  - CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H2O

f) ¿Cu ¿Cuále áless so son n llos os elem elemento entoss princ principa ipales les de u un n ca carbón rbón?? El análisis elemental es un ensayo químico que proporciona la fracción másica de cada uno de los cincos elementos que componen principalmente todos los tipos de carbón:

 

    

Carbono (C)  Nitrógeno (N) Oxígeno (O) Hidrógeno (H) Azufre (S)

g) ¿Qué eess u un n coq coqu ue? Coque es el residuo carbonoso dejado por el carbón cuando es fuertemente calentado en ausenciaa del aire. Los carbones grasos con abundan ausenci abundantes tes materias volátil volátiles es dan coque compacto y resistente. resist ente. Los carbone carboness secos, pobres en materias materias volátiles volátiles,, producen producen coque frágil, esponjoso y fácilmente desmenuzable.

h) ¿A q qué ué ssee de denom nomin inaa ca carb rbon onoo fijo? fijo? El carbón fijo es el carbono puro, existente en el carbón analizado.

i)

Des Descri criba ba el mét método odo eestán stándar dar p para ara d deter etermin minar ar el car carbono bono fij fijoo Se calcula restando los porcentajes de materias volátiles, de cenizas y de humedad:

Carbono fijo: % CF = 100 - %H2O - % Mv - % Cz

 j)

Si se da una composición de un carbón Composición de carbón aproximada

 

%C

%H

%O

%N

%S

% H 2 O

%C  z

79.0

6.9

6.6

1.4

0.9

1.8

3.3

%

790

69

66

14

9

18

33

g

Determinar los m3 de aire seco para combustionar un kilogramo de carbón. Determinar el poder calorífico.

Resolución:

 



1000 g → 100% X C g → 79 % >>> X C g = 790 g



1000 g → 100% X H g → 6,9 % >>> X H g = 69 g



1000 g → 100% X O g → 6,6 % >>> X O g = 66 g



1000 g → 100% X N g → 1,4 % >>> X N g = 14 g



1000 g → 100% X S g → 0,9 % >>> X S g = 9 g



1000 g → 100% X  H 2 O  g → 1,8 % >>> X  H 2 O  g = 18 g



1000 g → 100% X CZ g → 3,3 % >>> X CZ g = 33 g Muestra: 1 kg de carbón = 1000 g W carbón seco = 1000 g – 1000 g (1,8%) = 982 g Gases a formarse: CO 2, SO2  Oxigeno necesario para la reacción de

CO2

C(s) + 02(g) → CO2(g) 790 → Xg 12 g → 32 g X=

(

  )=

32 g . 790 g 12 g

mol O2 =

(

2106.67 g O 2

  ) = 65.83 mol

2016.67 g O 2 32 g / mol

 Oxigeno necesario para la reacción de

S(s) + 02(g) → SO2(g) 9 → Xg 32 g → 32 g

SO2

O2

 

X=

(

  )=

32 g . 9 g 32 g

mol O2 =

(

9 g O2

  9 g O2 32 g / mol

) = 0.28125 mol

O2

Oxígeno en el carbón:  

(

 )

 ( 65.83 + 0.28125 ) molO2

mol O2 totales =

-

16

 g  O mol 2

 = 4.131 mol O2  =

mol de O2 totales [ (65.83 + 0.28125) – 4.131] = 61.42

a. Determinar Determinar los m3 de aire para com combustiona bustionarr un kilogra kilogramo mo de carbón 

De la composición del aire 21% O2 + 79% N2, entonces: 1 mol O2 = 21 g 1mol N2 = 79 g Entonces: O2 + N2 → Aire 100 mol aire → 21 mol O2 X mol aire → 61.42mol de O2

 

61.42 moldeO 2 ( 100 molaire )

X=

21

(

moldeO 2

 = 292.50 mol aire seco

  ) (  )

Aire seco (m3) = 292.50 mol aire seco .

22.4 L 1 mol

= 6552 m3 aire seco

b. Determinar Determinar el poder calorí calorífico. fico. PC = 8100.C + 34000. ¿) + 2200.S − 586 (9.H + H 2O) ( ¿

kcal  ) kg kcal

PC = 8100(790) + 34000 ) + 2200 (9) − 586 [9(9) + (18)] ( kg   )

 

PC = 8109846 (

VIII.

kcal  ) kg

BIBLIOGRAFÍA

https://es.wikipedia.org/wiki/Carb%C3%B3n_vegetal https://es.wikipedia.org/wiki/Carb%C3%B3n http://www.scielo.org.co/pdf/prosp/v16n1/1692-8261-prosp-16-01-00051.pdf