PROB 73

PREGUNTA Nº 3 Se informa que la alimentación fresca contiene 40% de reactivo (R), 50% de material inerte (I), 10% de CO. En el reactor se produce en moles: 2 R  2.5CO

La conversión del reactivo en producto es de 73% por una pasada por el reactor. En el sistema no hay acumulación de ningún material, la corriente de recirculación contiene 80% de reactivo (R) y 20% de CO. Por 4100 kmol/h de alimentación fresca, calcular: a) La composición de la corriente D b) La relación de la corriente Rc y D. SOLUCION Se tiene el siguiente diagrama de recirculación:

Se tiene la siguiente relación:  B

0.73 

 N R



C 

N R

 B

 N  R

Calculando los grados de libertad:

NVI NEB NFE NCE NR GL

(1) 8 -3 -1 -3 0 1

REACTOR 6+1 -3 0 0 -1 3

SEPARADOR 7 -3 0 -1 0 3

PROCESO 13+1 -9 -1 -3 -1 0

GLOBAL 5+1 -3 -1 -2 0 0

Podemos observar que en el proceso su grado de libertad es cero, por lo tanto el problema está bien especificado y tiene solución única utilizando los nueve balance, las tres composiciones y una restricción: Haciendo Balance en el Proceso: 

Balance en (1):

Balance de R  A

A

 X  R N



Rc

XR N

Rc

Rc

1640  0.8 N





B

N R B

N  R

Balance de CO  A

A

 X CO N



Rc

X CO N

410  0.2 N

Rc

Rc



B

N CO



B

N CO

Balance de Inerte  A

A

 X  I N  B

 N I 







B

N I 

2050kmol 

Balance en el Reactor:

Balance de R  B

 N R



C 

NR



2r   0



2.5r   0

Balance de CO  B

 N CO



C 

N CO

Balance de Inerte  B

 N I

C 

N I 





2050kmol 

De la relación obtenemos: C

 N R





B

0.27 N R  B

0.73 N R



2 r 

Balance en el Separador:



Balance de R C

 N R

C

 N R

Rc



X R N 



0.8 N 

Rc

Rc

Balance de CO C

 N CO



C

 N CO



Rc

XC O N 0.2 N

Rc

Rc





D

N CO D

N CO

Balance de Inerte C

 N I



Resolviendo los balances, tenemos: C 

 N CO  B

 N R

r





2611.6438kmol 

2246.5753kmol 

 820kmol

 B

 N I 



 D

 N CO

 N

 Rc

C 

 N R

 B

 N CO

 

2050 kmol 



2460kmol 



758.2192 kmol 



606.5754 kmol 



561.6438kmol 

D

N I 



2050kmol 

Respuestas: a)

 N

 D

 D

 X CO



4510kmol 



 D

0.5455

 X  INERTE 

 N

b)

 Rc

 N

 D



0.4545

758.2192kmol  



4510kmol 

0.1681