Para la misma reacción de combustión anterior, al tanque de reacción entran 15 kg de c3h8 y 60 kg de aire (composición del aire : 79% n2 , 21%o2). Determine composición de la corriente de salida del reactor en porcentaje másico.
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En resumen
La composición de la corriente de salida del tanque de reacción en porcentaje másico es : CO₂ = 15. 32%H₂O = 8. 43%C₃H₈ = 14. 77%N₂ = 61.
La composición de la corriente de salida del tanque de reacción en porcentaje másico es : CO₂ = 15.
32%H₂O = 8.
43%C₃H₈ = 14.
77%N₂ = 61.
48%Explicación : La reacción que tiene lugar es : C₃H₈ + 5O₂ ⇒ 3CO₂ + 4H₂OMoles de los reactivos : C₃H₈ : Considerando la masa molar : M(C₃H₈) = 44.
1 kg / kmolMoles C₃H₈ = 15 kg * (1 kmol / 44.
1 kg) = 0.
34 kmolAire : Las fracciones molares de oxígeno y nitrógeno en el aire son : Xnitrógeno = 0.
79Xoxígeno = 0.
21Considerando la masa molar : M(N₂) = 28 kg / kmolM(O₂) = 32 kg / kmolLa masa molar del aire es : M(aire) = 28 * 0.
79 + 32 * 0.
21 = 28.
84 kg / kmolMoles de aire = 60 kg * (1 kmol / 28.
84 kg) = 2.
08 kmolMoles de oxígeno = 2.
08 * 0.
21 = 0.
44 kmol O₂Moles de nitrógeno = 2.
08 * 0.
79 = 1.
64 kmol N₂Para determinar la cantidad de producto que se forma se debe saber cual es el reactivo límite, el cual se obtiene dividiendo la cantidad de moles entre el coeficiente estequiométrico : Para C₃H₈ : 0.
34 / 1 = 0.
34Para O₂ : 0.
44 / 5 = 0.
09El reactivo límite corresponde al menor valor, en este caso el oxígeno.
Cantidad de producto formado : CO₂ : Moles de CO₂ = 0.
44 kmol O₂ * (3 kmol CO₂ / 5 kmol O₂) = 0.
26 kmol CO₂Considerando la masa molar : M(CO₂) = 44.
01 kg / kmolMasa de CO₂ = 0.
26 kmol * 44.
01 kg / kmol = 11.
44 kg CO₂H₂O : Moles de H₂O = 0.
44 kmol O₂ * (4 kmol H₂O / 5 kmol O₂) = 0.
35 kmol H₂OConsiderando la masa molar : M(H₂O) = 18 kg / kmolMasa de H₂O = 0.
35 kmol * 18 kg / kmol = 6.
3 kg H₂OEl oxígeno, al ser el reactivo límite, se consume completamente en la reacción.
La cantidad que queda sin reaccionar de C₃H₈ es igual a : moles iniciales - moles que reaccionanMoles que reaccionan : Moles de C₃H₈ : 0.
44 kmol O₂ * (1 kmol C₃H₈ / 5 kmol O₂) = 0.
09 kmol C₃H₈Cantidad que queda sin reaccionar : 0.
34 - 0.
09 = 0.
25 kmol C₃H₈Teniendo en cuenta la masa molar : M(C₃H₈) = 44.
1 kg / kmolMoles C₃H₈ = 0.
25 kmol * 44.
1 kg / kmol = 11.
03 kg C₃H₈El nitrógeno es un inerte, por lo tanto la cantidad que entra es igual a la que sale : Masa de N₂ = 1.
64 kmol * 28 kg / kmol = 45.
92 kg N₂Composición másica de la corriente de salida : Masa total : masa CO₂ + masa H₂O + masa C₃H₈ + masa N₂Masa total : 11.
44 + 6.
3 + 11.
03 + 45.
92 = 74.
69 kg% CO₂ = (masa CO₂ / masa total) * 100 = (11.
44 / 74.
69) * 100 = 15.
32 %% H₂O = (6.
3 / 74.
69) * 100 = 8.
43 %% C₃H₈ = (11.
03 / 74.
69) * 100 = 14.
77 %% N₂ = (45.
92 / 74.
69) * 100 = 61.
48 %.
La composición de la corriente de salida del tanque de reacción en porcentaje másico es : CO₂ = 15. 32%H₂O = 8. 43%C₃H₈ = 14. 77%N₂ = 61.
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