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    Parcial1 1 2021 (Solución)

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    Ariel Luis Sacaca
    El documento describe un proceso químico para producir hierro a partir de óxido de hierro usando hidrógeno como reactante. Se debe limitar el contenido de CO2 en la corriente de alimentación al reactor al 3.5% debido a la presencia de CO2 como impureza en el hidrógeno de alimentación. El orden de cálculo es: mezclador, proceso global, divisor y condensador.

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    Ariel Luis Sacaca
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    El documento describe un proceso químico para producir hierro a partir de óxido de hierro usando hidrógeno como reactante. Se debe limitar el contenido de CO2 en la corriente de alimentación al reactor al 3.5% debido a la presencia de CO2 como impureza en el hidrógeno de alimentación. El orden de cálculo es: mezclador, proceso global, divisor y condensador.

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    El documento describe un proceso químico para producir hierro a partir de óxido de hierro usando hidrógeno como reactante. Se debe limitar el contenido de CO2 en la corriente de alimentación al reactor al 3.5% debido a la presencia de CO2 como impureza en el hidrógeno de alimentación. El orden de cálculo es: mezclador, proceso global, divisor y condensador.

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    El documento describe un proceso químico para producir hierro a partir de óxido de hierro usando hidrógeno como reactante. Se debe limitar el contenido de CO2 en la corriente de alimentación al reactor al 3.5% debido a la presencia de CO2 como impureza en el hidrógeno de alimentación. El orden de cálculo es: mezclador, proceso global, divisor y condensador.

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    Primer Parcial: BALANCE DE MATERIA Y ENERGIA 1/2021

    Se utiliza hidrógeno para producir 1 Tn/h de óxido de hierro hasta producir hierro metálico: 𝐹𝐹𝐹𝐹2𝑂𝑂3+3𝐻𝐻2→2𝐹𝐹𝐹𝐹 + 3𝐻𝐻2𝑂𝑂. El
    agua se condensa y se recircula el hidrógeno que no reacciona. Debido a que el 𝐻𝐻2 en la alimentación fresca contiene 1% de
    𝐶𝐶𝐶𝐶2 como impureza, debe purgarse algo de hidrógeno que no reacciona (ver figura). Considerando que se debe limitar a
    3.5% el 𝐶𝐶𝑂𝑂2 en la alimentación al reactor y que la proporción de recirculación a alimentación fresca es de 5 a 1 en base
    molar, determinar:
    a) (20%) Grados de libertad y orden de cálculo
    b) (60%) Flujos (Kmol/h) y Composiciones (%mol) de las corrientes
    c) (20%) La conversión de H2 en el Reactor y en el proceso global
    H2 2 Recirculación
    CO2

    1 3 4 7 9
    Pur ga
    M Reactor Condensador D
    H2: H2: H2
    CO2:1% CO2:3.5% CO2
    Alimen tación
    fresca
    8 H2O
    5 6
    Fe2O3: 1 tn/h Fe
    Reacción en el Reactor:
    𝐹𝐹𝐹𝐹2𝑂𝑂3+3𝐻𝐻2→2𝐹𝐹𝐹𝐹 + 3𝐻𝐻2𝑂𝑂
    SOLUCION
    a) Grados de Libertad

    H2 2 Recirculación
    CO2

    1 3 4 7 9
    Pur ga
    M Reactor Condensador D
    H2: H2: H2 H2 H2
    CO2:1% CO2:3.5% CO2 CO2 CO2
    Alimen tación
    H2 O
    fresca
    8 H2O
    5 6
    Fe2O3: 1 tn/h Fe 2
    𝑁⬚ 5
    Reacción en el Reactor: 1 =1
    𝑁⬚
    𝐹𝐹𝐹𝐹2𝑂𝑂3+3𝐻𝐻2→2𝐹𝐹𝐹𝐹 + 3𝐻𝐻2𝑂𝑂

    GRADOS DE LIBERTAD
    M React Cond Divisor Proceso Global
    PARAMETROS
    BC BC BC BC BC BC
    Nº Variables Ind. 6 7 6 6 16 7
    Nº Reacciones Independientes - 1 - - 1 1
    Nº Balances de Materia por Comp. -2 -5 -3 -2 -12 -5
    Nº Composiciones Esp. -2 -1 - - -2 -1
    Nº Flujos Esp. - -1 - - -1 -1
    Nº Relaciones de Flujo -1 - - - -1 -
    Nº Relaciones de Composición - - - - - -
    Nº Restricciones del Divisor - - - -1 -1 -
    Nº Conversión - - - - - -
    Grados de Libertad (GL) 1 1 3 3 0 1
    Cambio de Base: N3=100 kmol/h -1 1
    Nuevo Grado de Libertad (GL) 0 1 3 3 0 2
    Orden de Cálculo: Mezclador → Global → Divisor → Condensador
    H2 2
    125 kmol/h CO2 Recirculación

    25 kmol/h 150 kmol/h 150 kmol/h 131.25 kmol/h


    6.25 kmol/h
    1 3 4 7 9
    Pur ga
    M Reactor Condensador D
    H2: H2:
    H2 :84% H2 :96% H2 :96%
    CO2:1% CO2:3.5%
    CO2 :3.5% CO2 :4% CO2 :4%
    Alimen tación H2 O: 12.5%
    fresca
    12.5 kmol/h 8 H2O
    5 6
    6.25 kmol/h 18.75 kmol/h
    Fe2O3: 1 tn/h Fe
    2
    Reacción en el Reactor: 𝑁⬚ 5
    1 =1
    𝐹𝐹𝐹𝐹2𝑂𝑂3+3𝐻𝐻2→2𝐹𝐹𝐹𝐹 + 3𝐻𝐻2𝑂𝑂 𝑁⬚

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