Taller de Estquiometria BM Con Reaccion Quimica

ESTEQUIMETRIA Taller B.M. Por Componentes Con R. Química.
UNIVERSIDAD DE CARTAGENA Dr. Edwin Fuentes
1. En un proceso para la hidratación catalítica de etileno a alcohol etílico, se convierte únicamente

una fracción del etileno.
El producto se condensa y retira después de cada paso por el convertidor y los gases no convertidos
se recirculan.
Puede suponerse que el condensador elimina todo el alcohol y los gases de recirculación contendrán
6.5 % (molar) de vapor de agua. La conversión de etileno en cada paso por el convertidor es de 4.5
%.
La proporción molar de agua a etileno en la alimentación al convertidor, una vez mezclado el gas
recirculado con la alimentación fresca, es de 0.55.
Calcule todas las corrientes del proceso.
2. Puede producirse ácido acético mediante la reacción:
3 C2H5OH + 2 Na2Cr2O7 + 8 H2SO4 → 3 CH3COOH + 2 Cr2(SO4)3 + 2 Na2SO4 + 11 H2O
En la corriente de recirculación que se muestra en la figura se obtiene una conversión global de
C2H5OH del 90 %, con un flujo de recirculación igual al flujo de alimentación de C2H5OH fresco.
Los flujos de alimentación de H2SO4 y Na2Cr2O7 frescos son 20 % y 10 % respectivamente, de
exceso sobre las cantidades estequiométricas requeridas para la alimentación fresca de C2H5OH.
La corriente de recirculación contiene 94 % de H2SO4 y el resto C2H5OH.
Calcule el flujo de producto y la conversión de C2H5OH en el reactor.
3. La figura muestra un posible diagrama de flujo para la producción de ácido

Perclórico. La reacción sigue la estequiometría:
Ba(ClO4)2 + H2SO4 → BaSO4 + 2 HClO4
Si el H2SO4 alimentado al reactor es un 20 % de exceso sobre la cantidad estequiométrica requerida
para la reacción con la alimentación fresca de Ba(ClO4)2, y se alimentan 1000 lb/h de la corriente 1,
calcule todas las variables desconocidas de las corrientes. Suponga que todas las composiciones
están en fracción masa.
4.La reacción:
2A+5B→3C+6D
Se efectúa en un reactor con 60% de conversión de B. La mayor parte del B que no
reacciona se recupera en un separador y se recircula al reactor, como se muestra en la
figura.
La alimentación fresca al reactor contiene A y B; el A fresco está presente con un
exceso de 30 % sobre la cantidad estequiométrica necesaria para reaccionar con el B
fresco.
Si la conversión Global de B en el proceso es de 95%, calcule los flujos de producto y
recirculación, necesarios para producir 100 moles/h de C.
5. El solvente éter etílico se fabrica industrialmente mediante la deshidratación del alcohol etílico,
usando ácido sulfúrico como catalizador, mediante la siguiente reacción:
2 C2H5OH → (C2H5 )2O + H2O
Suponiendo que la recirculación es la mitad de la alimentación al proceso; que el flujo de
alimentación es de 1000 kg/h de solución de alcohol (que contiene 85% en masa de alcohol); y que la
solución de alcohol recirculada tiene la misma composición que la alimentación.
Calcule:
La velocidad de producción de éter, o r.
Las pérdidas de alcohol en la corriente 6.
La conversión en el reactor.
La conversión en el proceso.
6. La hidrodesalquilación es un proceso en el cual se eliminan cadenas laterales (de grupos alquilo)

de compuestos aromáticos mediante la reacción con hidrógeno, para formar el compuesto romático
original.
Por ejemplo, puede convertirse tolueno a benceno:
C6H5CH3 + H2 → C6H6 + CH4
Puede convertirse xileno a tolueno:
C6H4(CH3)2 + H2 → C6H5CH3 + CH4
El seudocumeno y otros hidrocarburos C9 que contienen tres grupos CH3 pueden convertirse a
xilenos:
C6H3(CH3)3 + H2 → C6H4(CH3)2 + CH4
En una aplicación determinada, se hace reaccionar con hidrógeno una corriente de reformado de
una refinería, que contiene 5 % de benceno, 20 % de tolueno, 35 % de xileno y 40 % de
hidrocarburos C9.
Si se utilizan 5 moles de H2 por mol de alimentación, se logran conversiones del 80 % para el
tolueno, 74 % para el xileno y 70 % para los hidrocarburos C9. Se observa que la corriente de
producto contiene una pequeña cantidad, 0.1 % de bifenilo, indicando que ocurrió hasta cierto
punto la reacción paralela:
2 C6H6 → C6H5C6H5 + H2
Calcule la composición completa de la corriente de salida del reactor.
7. Los elementos clave del proceso Kraft son la recuperación de Na2CO3 y su conversión a NaOH.
En el diagrama de flujo simplificado de la figura, se hace reaccionar Na2CO3 con Ca(OH)2 en el
calcinador, mediante la reacción
Na2CO3 + Ca(OH)2 → 2 NaOH + CaCO3
El CaCO3 se lava en un espesador y se convierte a CaO en un horno, según la reacción:
CaCO3 → CaO + CO2

La cal viva resultante (CaO) se hidrata de nuevo para obtener Ca(OH)2:
CaO + H2O → Ca(OH)2
Use las composiciones que muestra el diagrama de flujo y las especificaciones adicionales:
F5 = 4 F 3 F1H2O = F10
y suponga que todas las reacciones tienen conversión del 100%.
Todas las composiciones corresponden a porcentaje en masa.

a. Demuestre que las reacciones dadas son independientes.
b. Construya una tabla de grados de libertad.
c. Deduzca un orden de cálculo que pueda utilizarse para determinar todas las corrientes; presente
detalladamente su razonamiento.
d. Resuelva los balances globales del problema para determinar las libras de CaCO3 que se
requieren por libra de Na2CO3 procesado.
8. El producto P se forma a partir del reactivo R, de acuerdo con la reacción:
Desafortunadamente, tanto el reactivo como el producto P se descomponen y forman

el subproducto B según las reacciones:
Cuando se utiliza una alimentación al proceso que contiene una parte del inerte I por
11 parte de R, y se ajusta la razón de recirculación para obtener una fracción mol de
R de 0.85 en la alimentación al reactor, se observa una conversión de 50 % de R en la
planta, y un rendimiento de 80 % de P a partir de R.
a. Construya una tabla de grados de libertad para el proceso mostrado en la figura.
¿Está especificado correctamente el proceso?
b. Suponga que, gracias al uso de un nuevo catalizador, únicamente se presentan las
dos primeras reacciones. ¿Cómo afecta esto al análisis de grados de libertad de la
parte a?
c. Usando la tabla de grados de libertad para las condiciones correspondientes a la
parte b, deduzca un orden de cálculo que pueda utilizarse para determinar todas
las corrientes.
d. Resuelva el problema.
9. Puede producirse benceno mediante la desalquilación de tolueno, siguiendo la reacción:

C6H5CH3 + H2 → C6H6 + CH4
Sin embargo, esta reacción catalítica ocurre acompañada de la reacción:
2 C6H5CH3 + H2 → (C6H5)2 + 2 CH4
para obtener el subproducto indeseado bifenilo.
Debido a esta reacción paralela, debe mantenerse la conversión de tolueno abajo del 100% y deben
efectuarse una serie de separaciones con recirculación, de los reactivos no utilizados.
En el diagrama de flujo que se muestra en la figura, usando una alimentación al reactor (corriente
3) que contiene 5 moles de H2 por mol de tolueno, se alcanza una conversión de tolueno de 75%.
a. Suponiendo que la corriente de salida 6 contiene 5 % de benceno y 2 % de tolueno, calcule el
rendimiento fraccional de benceno en el reactor y las moles de H2 necesarias para reposición, por
mol de tolueno alimentado.
b. Suponiendo que, alternativamente, se especifique un contenido de 2 % de tolueno y 58 % de CH4
en la corriente 6, calcule el rendimiento fraccional de benceno.
10. El producto P se obtiene a partir del reactivo R de acuerdo con la reacción:

2R→P+W
Con las reacciones paralelas:
R→B+W
P→2B+W
Cuando se utiliza una alimentación fresca que contiene un mol de inertes I por cada 11 moles de R,
se logra únicamente una conversión de R de 50% en el reactor. El R que no reaccionó y los inertes
se separan de los productos del reactor y se recirculan.
Algo del R que no reaccionó y de los inertes se purgan, para limitar al 12 % (mol) el nivel de inertes
en la alimentación combinada al reactor. Si el análisis de la corriente de salida del reactor indica 21
% de P y 7 % de B, en base molar, calcule todos los flujos en el proceso, para un flujo de
alimentación fresca de 100 mol/h.

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1. En un proceso para la hidratación catalítica de etileno a alcohol etílico, se convierte únicamente

3. La figura muestra un posible diagrama de flujo para la producción de ácido

6. La hidrodesalquilación es un proceso en el cual se eliminan cadenas laterales (de grupos alquilo)

CaCO3 → CaO + CO2

Todas las composiciones corresponden a porcentaje en masa.

8. El producto P se forma a partir del reactivo R, de acuerdo con la reacción:

Desafortunadamente, tanto el reactivo como el producto P se descomponen y forman

9. Puede producirse benceno mediante la desalquilación de tolueno, siguiendo la reacción:

10. El producto P se obtiene a partir del reactivo R de acuerdo con la reacción:

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