1. SOLUCIÓN TALLERES DE BALANCE DE MATERIA Y ENERGÍA 3 CORTE
1. Puede deshidrogenarse el etano para producir acetileno en la siguiente reacción:
C2H6 = C2H2 + 2H2
Suponiendo que se cargan 1000 Kg de etano a un reactor intermitente y que se alcanza una conversión del 80%. calcular en el
producto:
a) moles totales
b) Relación molar de acetileno a hidrógeno
c) Masa molecular promedio de la mezcla gaseosa: acetileno e hidrógeno
d) Fracción en masa de acetileno
SOLUCIÓN:
Balance de masa: Moles acetileno n acet= m et / M et*C= (1000 kg/ 30kg/kgmol et)*0.8 kmolacet/kmol et= 26.67 kmol acetileno
Moles de etano que no reacciona: 1000kg*0.2/30kg/kmol = 6.67 kmol de etano
Moles de hidrógeno que salen: 1000 kg/ 30 kg/kmol * 0.8* 2 kmol H2/Kmol etano = 53.3 kmol Hidrógeno
a) Moles totales: 26.67 + 6.67 + 53.3 = 87.673 *1000 = 86673.3 moles totales a la salida
b) Relación molar acetileno a hidrógeno: 26.67/53.3 = 0.5 moles de acetileno a moles de hidrógeno
c) M = (26.67/(26.67+53.3)*26)+(53.3/(53.3+26.67)*2) = 8.67 + 1.33 = 10 kg/kmol = 10 g / mol
d) W acet = m acet/ (macet + m H2 + m etano) = (26.67* 26) / [(26.67*26)+(6.67*30)+(53.3*2)] = 693.42 / 1000.12 = 0.693
2. Puede deshidrogenarse el etano para producir acetileno en la siguiente reacción:
C2H6 = C2H2 + 2H2
Suponiendo que se cargan 100 kg mol de etano a un reactor intermitente y que se alcanza una conversión del 80%. calcular en el
producto:
e) moles totales
f) Relación molar de acetileno a hidrógeno
g) Masa molecular promedio de la mezcla gaseosa: acetileno e hidrógeno
h) Fracción en masa de acetileno
SOLUCIÓN:
Balance de masa: Moles acetileno n acet= m et / M et*C= (100kgmol et)*0.8 kmolacet/kmol et= 80kmol acetileno
Moles de etano que no reacciona: 20 kmol de etano
Moles de hidrógeno que salen: 100 kmol * 0.8* 2 kmol H2/Kmol etano = 160 kmol Hidrógeno
a) Moles totales: 80 + 20 + 160 = 260 kmoles = 260000 moles totales a la salida
b) Relación molar acetileno a hidrógeno: 80/160 = 0.5 moles de acetileno a moles de hidrógeno
c) M = (0.5*26)+(0.5*2) = 13 + 1 = 14 kg/kmol = 14 g / mol
d) W acet = m acet/ (macet + m H2 + m etano) = (80* 26) / [(80*26)+(20*30)+(160*2)] = 2080 / 3000 = 0.693
3. El ácido acético se puede obtener mediante la reacción de etanol con dicromato de sodio y ácido sulfúrico como se muestra
en la ecuación:
3C2H5OH + 2Na2Cr2O7 + 8H2SO4 = 3CH3COOH + 2Cr2(SO4)3 + 2Na2SO4 + 11H2
En la corriente de recirculación que se muestra en la figura se obtiene una conversión global de C 2H5OH del 90% con un flujo de
recirculación igual al flujo de alimentación de C 2H5OH fresco. Los flujos de alimentación de H2SO4 y Na2Cr2O7 frescos con 20% y 10%
respectivamente de exceso sobre las cantidades requeridas estequiométricamente para la alimentación fresca del C 2H5OH. Si la
corriente de recirculación contiene 94% deH2SO4 y el resto es C2H5OH calcule el flujo de producto y la conversión de C 2H5OH en el
reactor.
SOLUCIÓN:
Corrección al enunciado: “En el proceso con recirculación que se muestra (…)”
Base de cálculo: 1000 moles de Etanol = 46 kg de etanol
1000*0.90*3/3= 900 moles de CH3COOH en la corriente que sale del separador = 54 kg de ácido acético
1000*2/3 *1.1 = 733.3 moles de Na2Cr2O7 o sea: 733.3*262 = 192.14 kg de dicromato de sodio

2. 1000*8/3 *1.2 = 3200 moles de H2SO4O sea 3200*98 = 313.6 kg de ácido sulfúrico
Entonces, corriente 2: 660 + 2880 = 3540 moles; m2 = 192.14 + 313.6 kg = 505.74 kg
Luego la masa de los productos de desperdicio, por el balance global de masa, será: m 1 + m2 – m ácido acético = 46 +505.74 - 54 =
497.74 kg de productos de desperdicio.
Balance en el separador: m3 = m ácido acético + m productos de desperdicio + m recirculación
Entonces, m3= 54 + 497.74 + m recirculación = 551.74 + m recirculación (1)
Pero se sabe que el flujo de recirculación es igual al flujo de alimentación fresco, es decir, m recirculación = m etanol fresco = 46 kg
Entonces, m3 = 551.74 + 46 = 597.74 kg
Y la masa que entra al reactor también será la misma, prueba: 46 + 505.74 + 46 = 597.74 kg
Conversión del etanol:
(0.06*46/60 + 1)Kmol etanol – Cp*3/3*(0.06*46/60 + 1)etanol = (0.06*46/60 + 1)- 0.900 Kmoles
Entonces, la conversión POR PASO DEL ETANOL es Cp= 0.8609 = 86.09%
4. Acetaldehído, CH3CHO, se puede obtener por medio de la deshidrogenación catalítica del etanol, C 2H5OH, según la reacción:
C2H5OH = CH3CHO + H2
No obstante, se presenta una reacción paralela que produce acetato de etilo, CH 3COOC2H5:
2C2H5OH = CH3COOC2H5 + 2H2
Ahora, suponiendo que en un reactor se ajustan las condiciones para que se alcance una conversión de etanol del 96% con un
rendimiento del 90% de acetaldehído, calcule la composición del producto del reactor, asumiendo que el alimento es 100% puro
etanol.
SOLUCIÓN:
Base de cálculo: 100 moles de etanol.
Productos:
ACETALDEHIDO: 100*0.96*0.9 = 86.4 moles
ETANOL NO REACCIONANTE: 100-86.4=13.6 moles
ACETATO DE ETILO: 100*0.9*(1-0.96)*1/2= 1.8 moles
HIDRÓGENO: [100*0.9*0.96] + [100*0.9*(1-0.96)*2/2]= 90 moles
Composición molar:
Acetaldehído: 86.4/(86.4+1.8+13.6+90)= 0.45046
Etanol: 0.0709
Acetato de etilo: 0.00938
Hidrógeno: 0.46923
5. Se utiliza un sistema de purificación con recirculación, para recuperar un solvente DMF de un gas de desperdicio
que contiene 55% de DMF en aire (porcentaje másico). El producto deberá tener únicamente 10% de MDF en masa.
Calcule la fracción de recirculación suponiendo que la unidad de purificación puede eliminar las dos terceras partes del
DMF presente en la alimentación combinada a la unidad.
SOLUCIÓN:
Balance global: m1= m3+m6; tomando base de cálculo en m1: 1000 kg; balance de aire: 450 = 0.9*m6; entonces m6=500 kg=m3
La composición en el divisor es igual en todas las corrientes; m4*0.9=450+0.9*m5; m4+m5=500;
Balances en la unidad: m2=m3+m4, o sea: m2=500+m4; balances del DMF: w2*m2+500=0.1*m4

3. Pero se sabe, por el enunciado, que las 2/3 partes del DMF que entra a la unidad salen por la corriente 3, eliminadas, mientras que la
tercera parte sale por la corriente 4, entonces:
500 = 2/3 w2*m2; w2*m2=500*3/2=750 kg. Y por m4: 0.1*m4=1/3*750=250 kg de DMF. Entonces, m4=250/0.1=2500. Luego,
La corriente 2, m2= m3+m4=500+2500=3000 kg.
Y haciendo un balance en el divisor: m4=m5+m6; entonces m5=m4-m6=
2500-500=2000 kg.
La prueba es que m2=m1+m5=3000=1000+2000.
Ahora, la relación de recirculación, m5/m1= 2000/1000=2
6. Una unidad de cracking de etano procesa 1000 kg/día de dicho hidrocarburo. La conversión por paso es de 20%. Se desea
llegar a una conversión final del 96%. Determinar el reciclo necesario (Reactivo Límite Recirculado, RLR) y la producción de etileno
diario. Reacción: C2H6 = C2H4 + H2
C2H4
Deshidrogenado
Columna de
destilación
1000 kg / día
Reactor
C2H6
C2H4
r H2
C2H6
Solución:
PD=RLF*Ct
PD=(RLF+RLR)*Cp
RLF=1000/30=33.33Kmoles de etano
Cp=20%=0.2
Ct=96%=0.96
Entonces, igualando ambas expresiones: 33.33*0.96=0.2*(33.33+RLR); Despejando RLR: RLR= (31.9968-6.666)/0.2=126.65 kmol
Se recirculan 126.65 kmoles
Y la producción diaria de etileno será: PD=33.33*0.96=31.9968 kmoles de eteno (etileno)
7. A un tanque de leche de 2000 litros de capacidad se le agrega leche a razón de 100 L/min y se le quita al mismo ritmo.La
temperatura inicial de la leche en el tanque es de 40°C. La leche entra al tanque a 20°C. Si un serpentín de calentamiento adiciona
2000 Kcal/mi, calcule cuál será la temperatura del tanque al estabilizarse la temperatura? El cp de la leche es 1. Su densidad relativa
es 1.032.
Solución:
2000kcal/min + 103.2kg*1 [kcal/(kg*°C)]*( T2-20)°C=2064kg*1[kcal/(kg*°C)]*(T2-40)°C + 103.2kg*1 [kcal/(kg*°C)]*(T2-40)°C
2000+2064+82560+4128=T2*(103.2+103.2+2064)
T2=39.97°C
C2H4
r

4. 8. Calculate the theoretical flame temperature of a gas having 30% CO and 70% N2 when burnt with 200% excess
air. Both the reactants are at 25oC.
Data:
Hof of CO2 = -94052 cal/gmol
Hof of CO = -26412 cal/gmol
Mean heat capacities in cal/gmol.oC are CO2 = 12, O2 = 7.9, N2 = 7.55
Solución:
Base de cálculo: 1 mol de gas (con 30% CO y 70% N2)
Reacción de combustión:
CO + 1/2 O2 CO2
o
Calor de reacción a 25 C para la reacción se calcula como:
Calor de reacción = calor de formación de productos - calor de formación de reactivos= -94052 - (-26412) = -94052 + 26412 = -67640
cal/gmol de CO convertido
Calor total liberado = 67640 x 0.3 = 20292 cal.
o o
Si se asume una base de temperatura de 25 C, entonces, la entalpía de reactivos a 25 C = 0 cal
Entalpía Total de la corriente de producto = entalpía de reactivos + calor añadido por la reacción = 0 + 20292 = 20292 cal.
CO2 en la corriente de productos = 0.3gmol
O2 necesario teóricamente = 0.3 x 0.5 = 0.15gmol.
O2 que ingresa realmente (200% exceso) = 0.15 x 3 = 0.45 gmol
N2 entrando junto con O2 en el aire = 0.45 x 79/21 = 1.69gmol
O2 en los gases de salida (asumiendo combustión completa de CO a CO 2) = 0.45 - 0.15 = 0.3gmol
N2 en los gases de salida = 1.69 + 0.7 = 2.39gmol.
La temperatura adiabática (T) se calcula como sigue:
20292 = 0.3 x 12 x (T - 25) + 0.3 x 7.9 x (T - 25) + 2.39 x 7.55 x (T - 25)
Entonces,20292 = 24.0145 (T - 25)
844.989 = T – 25
T = 844.989 + 25 = 869.1°C
Temperatura adiabática o teórica de llama: 942.07 oC
9. Calculate the theoretical flame temperature of a gas having 20% CO and 80% N2 when burnt with 150% excess
air. Both the reactants are at 25oC.
Data:
Hof of CO2 = -94052 cal/gmol
Hof of CO = -26412 cal/gmol
Mean heat capacities in cal/gmol.oC are CO2 = 12, O2 = 7.9, N2 = 7.55
Solución:
Base de cálculo: 1 mol de gas (con 20% CO y 80% N2)

5. Reacción de combustión:
CO + 1/2 O2 CO2
o
Calor de reacción a 25 C para la reacción se calcula como:
Calor de reacción = calor de formación de productos - calor de formación de reactivos= -94052 - (-26412) = -94052 + 26412 = -67640
cal/gmol de CO convertido
Calor total liberado = 67640 x 0.2 = 13528 cal.
o o
Si se asume una base de temperatura de 25 C, entonces, la entalpía de reactivos a 25 C = 0 cal
Entalpía Total de la corriente de producto = entalpía de reactivos + calor añadido por la reacción = 0 + 13528 = 13528 cal.
CO2 en la corriente de productos = 0.2 gmol
O2 necesario teóricamente = 0.2 x 0.5 = 0.1 gmol.
O2 que ingresa realmente (150% exceso) = 0.1 x 2.5 = 0.25 gmol
N2 entrando junto con O2 en el aire = 0.25 x 79/21 = 0.9405 gmol
O2 en los gases de salida (asumiendo combustión completa de CO a CO 2) = 0.25 - 0.1 = 0.15 gmol
N2 en los gases de salida = 0.9405 + 0.8 = 1.7405 gmol.
La temperatura adiabática (T) se calcula como sigue:
13528 = 0.2 x 12 x (T - 25) + 0.15 x 7.9 x (T - 25) + 1.7405 x 7.55 x (T - 25)
Entonces, 13528 = 16.726 (T - 25)
808.8 = T – 25
o
T = 808.8 + 25 = 833.8 C
Temperatura adiabática o teórica de llama: 833.8oC
10. En un proceso continuo y estacionario para la fabricación de ácido nítrico, según la reacción:
NO + 3/4O2 + 1/2H2O = HNO3
Se logra una conversión del 90% del NO alimentado al reactor. La mezcla gaseosa que se introduce al reactor a 125°C, que proviene
de la oxidación catalítica del amoníaco, tiene la siguiente composición molar: 7.68% de O2. 7.52% de NO, 14.05% de H2O y 70.75% de
N2. Por otra parte se introduce agua necesaria para la reacción a 125°C. La mezcla que sale del reactor se lleva a un separador del
que se obtiene dos corrientes, una gaseosa que puede considerarse libre de agua y otra líquida con 65% de HNO 3, a razón de 55000
Kg/día. El reactor está dotado de un sistema de refrigeración que es capaz de eliminar del reactor 475000 kcal/h. Determinar las
composiciones y todas las corrientes. Y la temperatura de salida de los gases del reactor.
Esquema:

6. 7.68 kmol O2
7.52 kmol NO
14.05 kmol H2O 2.604 kmol O2
70.75 kmol N2 A NO + 3/4O2 + 1/2H2O =HNO3 S Separador T 0.752 kmol NO
70.75 kmol N2
6.768 kmoles HNO3 2.604 kmol O2
2.604 kmoles O2 0.752 kmol NO
0.752 kmles NO 70.75 kmol N2 S
P 70.75 kmoles N2
?? kmoles H2O X H2O
Base de cálculo : 100 kmoles/h de A
CORRIENTE DE SALIDA, S:
HNO3: (7.52)(0.9) = 6.768 kmoles
O2 : (7.68 - (3/4) 6.768) = 2.604 kmoles
NO : (7.52)(0.1) = 0.752 kmoles
N2 : 70.75 kmoles
H2O : (14.05 + x ) - (1/2)(6.768) = ?
CORRIENTE T:
O2 : 2.604 kmoles
NO : 0.752 kmoles
N2 : 70.75 kmoles
TOTAL : 74.106 kmoles
CORRIENTE P:
HNO3: 6.768 kmoles<> (6.768)(63) = 426.38 kg
H2O : (426.38)(0.35/0.65) = 229.59 kg <> (229.59)/(18) = 12.75 kmoles
Balance de agua :
(14.05 + x ) - (1/2)(6.768) = 12.75 kmoles; luego x = 2.084 kmol H2O/100 kmol A
Producción de P = (229.59 + 426.38) = 655.97 kg
Para una producción de 55000 kg/día, es decir 2291.66 kg/h, hay que recalcular las corrientes teniendo en cuenta el
factor:
(2291.6/655.97) = 3.493
El resultado final es:
A = 349.35 kmol/h <> 9449.47 kg/h
X = 7.279 kmoles<> 131.03 kg/h
S = 327.03 kmoles<> 9580.50 kg/h
T = 258.85 kmol/h <> 7289.50 kg/h
P = 68.18 kmol/h <> 2291.00 kg/h
Entonces, recalculando todo, nos queda un factor de conversión para usar en el balance de energía; igual a 3.493
23.64kmoles HNO 9.09kmoles O
28.82 kmol O2 (8.82%) 3 2
2.63kmoles NO 247.13kmoles N
2
26.26 kmol NO (7.5%)
44.53kmoles H O
49.07 kmol H2O (13.95%) 2
247.13 kmol N2 (70.91%)
NO + 3/4O2 + 1/2H2O =HNO3 Separador
9.09 kmol O (3.51%)
2
125ºC 2.63 kmolNO(1.02%)
1489.34 kg HNO3 247.13 kmol N2 (95.43%)
800.24 kg H O
125ºC 7.26kmol H2O 2

7. b) Balance de Energía: HProductos - HReactivos + Hreacción= Q
Hproductos = (3.493) (6.768)(32.445) + (0.752)(8.05) + (2.604)(8.27) + (70.75)(6.5) + (12.75)(8.22) (T- 25) = 2835.8 T -
70895
Hreactivos = (3.493) (7.68)(8.27) + (7.52)(8.05) + (14.05)(8.22) + (70.75)(6.5) + (2.084)(8.22) (125 - 25) = 250289.55
Kcal/h
Hreacción25°C = (3.493)(6.768) (-41350)-(21600-( 68317/2)) = - 680649 kcal/h
2835.8 T - 70895 – 250289.55 - 680649 = -475000
T = 185.78 °C
11. En una fábrica de conservas de pescado se va a procesar 5000 kg de pescado por hora. Durante la etapa de
cocción se controlan los siguientes datos:
TEMPERATURA INICIAL DEL PESCADO: 20°C
TEMPERATURA FINAL DEL PESCADO: 100°C (después de cocinado)
TEMPERATURA DEL VAPOR ALIMENTADO: 104°C
Ce del vapor: 0.48 Kcal/Kg * °C
de vaporización: 536.8 Kcal/Kg
TEMPERATURA DE SALIDA DEL VAPOR: 100°C (0% de calidad)
Determinar: Cantidad de vapor a utilizar
DATO FALTANTE: - Ce pescado = 1 kcal/kg°c
SOLUCIÓN:
12. Puré de durazno está saliendo concentrado de un evaporador continuo al vacío a una velocidad de 50Kg/h, El
material de alimentación tiene una temperatura inicial de 13°C y un contenido de sólidos totales del 12%. El producto
concentrado sale con un 45% de sólidos totales, a 40°C. El vapor producido pasa por un condensador del cual sale a
38°C. Dato: calor específico de los sólidos 0.5 Kcal/Kg°C.

8. Elabore el diagrama de flujo respectivo. Calcule: a) velocidad de flujo del producto y del condensado; b) Si el vapor
saturado usado para producir la evaporación, entra a 120°C, calcule el consumo de vapor de servicio en Kg/h.
Diagrama de flujo
Entalpía de vaporización del agua a 120°C:
vap= 425,7 kcal/kg
Cp vapor=0,5kcal/kg*°C
a) Velocidad del producto y del condensado
Balance de masa GLOBAL: P1=P2+V4=50+V4
Balance de masa de S: 0.12*P1=0.45*P2=0.44*50; Entonces, P1=22/0.12=187.5kg/h; entonces, V4=187.5-50=137.5kg/h
Velocidad del producto: 50 kg/h (ya nos lo decía el enunciado); velocidad del condensado es 187.5 kg/h
b) Consumo de vapor
Balance de energía: Q consumido por el vapor producido = Q cedido por el vapor de servicio
Q cedido= Q consumido
V7*Cpv*( T v) +V7*CpL*( T L) +V7 * cond=[0.12*P1*Cpsólidos+0.88*P1*Cpagua] *( T puré) + V3* evap
V7= {[187.5*0.12*0.5 + 187.5*0.88*1]*(40-13)°C + 137.5*425.7}/[0.5*(120-100)+1*(100-40)+425.7] = 127.68 kg/h
13. Se requiere calentar 1000 L/h de pasta de tomate desde 20°C hasta 80°C. El vapor disponible es vapor saturado a
130°C, que luego del proceso sale a como líquido saturado a 100°C. Si el cp de la pasta de tomate es 0.85 Kcal/Kg°C y su
densidad es 1.09 Kg/L, ¿Cuánto vapor se necesita?
SOLUCIÓN:

9. 14. When 1 mol of methane is burned at constant pressure, 890.3kJ of energy is released as heat. Calculate ΔH for a
process in which a 5.8 gram sample of methane is burned at constant pressure.
CH4(g) + 2O2(g) CO2(g) + 2H2O(l) + 890.3 Kj
H = -321 kJ
15. A sample of 1.16 kg of ethyl alcohol (Specific Heat = 0.587 Cal/g°*C) is at a temperature of 79.4 oC;What is the
final temperature of the sample if 895 calories of energy are removed from it?
Solution:
ΔT=-1.31°C
So,
Answer: The final temperature of the sample is 78.1°C
16. When a student mixes 50 mL of 1 M HCl and 50 mL of 1 M NaOH in a coffee cup calorimeter, the temperature of
the resultant solution increases from 21 to 27.5°C. Calculate the enthalpy change for the reaction in kJ/molHCl,
assuming that the calorimeter loses only a negligible quantity of heat, that the total volume of the solution is 100 mL,
that its density is 1 g/mL, and that its specific heat is 4.18 J/g - K
Solución
Como la densidad es 1 g/mL, entonces la masa es: 100 mL*1g/mL = 100 g
El cambio de temperatura es: 27.5°C - 21.0°C = 6.5°C = 6.5 K. Ya que la temperatura aumenta, la reacción es exotérmica:
QrXn = - (Calor específico de la solución)*(Gramos de solución)* T
Ya que el proceso ocurre a presión constante, ΔH = qP = -2.7 kJ. Para poner la entalpia en función de las moles,se usa el
hecho de que el número de moles deHClyNaOHestá dadoporel productodelos volúmenes de solución respectivos (50 mL
= 0.050 L) ylas concentraciones, así: 0.05L*1 mol/L = 0.05 mol
Entonces, el cambio de entalpia molar del HCl (o delNaOH) (enthalpychange)es:
H=-2.7kJ/0.05 mol = -54 kJ/mol
Respuesta: El cambio de entalpía de la reacción, es el mismo para el NaOH o para el HCl, siendo -54 kJ/mol, el
molar, o 2.7 kJ el total.

10. 17. Se quema monóxido de carbono a 300 ºC bajo presión atmosférica con aire seco a 600 ºC en un exceso del 50 %
del necesario teóricamente para asegurar la combustión completa. Los productos de combustión abandonan la cámara
de reacción a 1200 ºC. Calcular el calor desprendido en la cámara de reacción. (Datos:ΔHc(CO) 18 ºC= -67410
Kcal/Kmol. Cpco 300ºC = 7.06 Kcal/KmolºC; CpO2 300ºC = 7.59 Kcal/KmolºC; CpN2 300ºC = 7.17 Kcal/kmolºC;
Cpco2 1200ºC = 12.18 Kcal / KmolºC; CpO2 1200ºC = 8.04 Kcal / Kg ºC; CpN2 1200ºC = 7.58 Kcal / KmolºC)
Solución:
O2
CO + 1/2O2→CO2
CO2 (1200°C)
CO (300°C) N2
Aire seco
(600°C)
Tomando base de cálculo de 1 mol de CO:
Respuesta: Q=-42.443 Kcal
18. 1500 Kg/h de un combustible que contiene un 88% de C y un 12% en peso de H se queman en un horno dando un
gas de chimenea que contiene CO2, O2, N2 y H2O, con la siguiente composición molar en base seca:
CO2: 13.1%, O2: 3.7 %, N2: 83.2%
El aire y el combustible entran al horno a 25°C y el horno pierde por las paredes 4.5*106 kcal/h. Calcular:
a) Los kmol de gas de chimenea producidos.
b) Los kmoles de agua de combustión en el gas de chimenea por cada 100 kmoles de gas de chimenea seco.
c) El exceso de aire empleado
d) La temperatura de salida de los gases de chimenea.
DATOS:
Calores específicos de los gases (kcal/kmol °C):
CO2: 10.2; O2: 7.3; N2: 7.9; H2O (v): 8.3
Variación entálpica de la reacción a 25°C: C + O2 => CO2 H0=-94502 kcal/kmol
Entalpía de formación de H2O(L) a 25°C : -68320 kcal/kmol
Calor latente de vaporización del H2O a 25°C: 10600 kcal/kmol
Solución:
C + O == CO H2O
2 2
1500 kg/h Fuel oil H2 + 1/2O2 == H2O
88% C 3.7 % O
Aire, 25ºC
Y 2
12 % H 13.1 % CO
(0,21O2 y 0,79N2) 2
X 83.2 % N
2

11. Moles de reactivos:
0,88*1500=1320/12=110 kmoles de C
12
0,12*1500=180/2= 90 kmoles de H2 (o 180 kmoles de H)
2
Balance por elementos:
Entra Sale
C: 110 kmol 0.131Y
N: 0.79*2X 0.832*2Y
Solucionando este sistema de ecuaciones, Y: 839.69 kmoles; X: 884.34 kmoles de aire.
Entonces, moles de oxígeno en el Aire: 0.21*884.34=185.71 kmoles de O2; moles de nitrógeno: 698.62 kmoles de N2.
Moles de oxígeno que reaccionan: [110 kmol de C*1 kmol O 2/1 kmol de C]+[90 kmol de H2*1/2kmol O2/1 kmolH2]=155kmol O2;
Entonces, moles de O2 que salen sin reaccionar: 185.71-155 = 30,71 kmol O2.
Balance de H: 90*2 kmol de H 90*2 kmol de H
Entonces la salida de agua es también 90 kmoles.
Composición de los gases de salida:
Compuesto Base húmeda Base Seca
CO2 110 110
O2 30.71 30.71
N2 698.62 698.62
H2O 90 ---
TOTAL 929.33 kmoles 839.33 kmoles
Respuestas:
a) Los kmol de gas de chimenea producidos: 929.33 kmoles
b) Los kmoles de agua de combustión en el gas de chimenea por cada 100 kmoles de gas de chimenea seco:
(90/839.33)*100 = 10.72 kmol de agua para cada 100 kmoles de gas de chimenea seco
c) El exceso de aire (U oxígeno) empleado:
% E = [O2 real – O2 consumido / O2 consumido]*100 = [(185.71 – 155) / 155]*100 = 19.81% de exceso
Balance de energía para ver la temperatura de salida de los gases:
Balance de energía: HProductos - HReactivos + Hreacción= Q
Hproductos = (110) (10.2) + (30.71)(7.3) + (698.62)(7.0) + (90)(8.3) (T- 25) + [(10600)(90)] = 6983.52 (T - 25)kcal +
954000 kcal
Hreactivos = 0
Hreacción25°C = (110)(-94502) + (90)(-68320) = - 16544020kcal
Q = -4.5 106kcal
6983.52 T - 174588 + 954000 - 16544020= - 4.5 *106
6983.52 T = 11264608
Respuesta: T = 1613.03°C