Pregunta: En los balances de materia en los cuales hay corrientes de recirculacium -reacción química existen dos definiciones de conversión:Conversión fraccional total = moles (o masa) de reactivo en la alimentación fresca - moles de reactivo a la salida del procesoMoles (masa) de reactivo en la alimentación frescaConversión fraccional por paso = moles (o

En los balances de materia en los cuales hay corrientes de recirculacium

$-$

reacci

$ó$

n qu

$í$

mica existen dos definiciones de conversi

$ó$

n:

Conversi

$ó$

n fraccional total

$=$

$$moles

$($

o masa

$)$

$$de reactivo en la alimentaci

$ó$

n fresca

$-$

$$moles de reactivo a la salida del proceso

Moles

$($

masa

$)$

$$de reactivo en la alimentaci

$ó$

n fresca

Conversi

$ó$

n fraccional por paso

$=$

$$moles

$($

o masa

$)$

$$de reactivo alimentados al reactor

$-$

$$moles de reactivo a la salida del reactor

Moles

$($

masa

$)$

$$de reactivo alimentados al reactor

Considerando lo anterior, resuelva el siguiente problema:

En la figura se muestra el proceso de s

$í$

ntesis para metano. Las reacciones qu

$í$

micas

involucradas son:

$�$

$�$

$4$

$+$

$2$

$�$

$2$

$�$

$->$

$�$

$�$

$2$

$+$

$4$

$�$

$2$

$�$

$�$

$4$

$+$

$�$

$2$

$�$

$->$

$�$

$�$

$+$

$3$

$�$

$2$

$2$

$�$

$�$

$2$

$+$

$�$

$2$

$->$

$2$

$�$

$�$

$2$

$�$

$�$

$2$

$+$

$3$

$�$

$2$

$->$

$�$

$�$

$3$

$�$

$�$

$+$

$�$

$2$

$�$

Las dos primeras reacciones ocurren en el reformador, siendo la principal, la primera de

ellas.

La tercera reacci

$ó$

n corresponde a la que ocurre en el convertidor y la

$ú$

ltimas es la

reacci

$ó$

n de s

$í$

ntesis para el metanol

Se alimenta al reformador vapor en un

$1$

$0$

$\%$

$$de exceso

$($

basado en la primera reacci

$ó$

n

$)$

$$y la

conversi

$ó$

n de metano es del

$1$

$0$

$0$

$\%$

$,$

$$con un rendimiento del

$9$

$0$

$\%$

$$de

$�$

$�$

$2$

$.$

$$La conversi

$ó$

n por

paso en el reactor de metanol es del

$5$

$5$

$\%$

$.$

Se alimenta al convertidor una cantidad estequiom

$é$

trica de ox

$í$

geno y el

$�$

$�$

$$se convierte

completamente a

$�$

$�$

$2$

$.$

$$Se alimenta

$�$

$�$

$2$

$$adicional para establecer una relaci

$ó$

n

$�$

$2$

$$a

$�$

$�$

$2$

$$de

$3$

$$a

$1$

$$en la corriente de entrada al reactor de metanol.

El efluente del reactor de metanol se enfr

$í$

a para condensar todo el metanol y el agua, los

gases no condensables se recirculan a la alimentaci

$ó$

n del reactor de metanol. La relaci

$ó$

n

$�$

$2$

$�$

$�$

$2$

$$en la corriente de recirculaci

$ó$

n se mantiene como

$3$

$$a

$1$



$.$

Debido a que la alimentaci

$ó$

n de metano contiene

$1$

$\%$

$$de nitr

$ó$

geno como impureza, una

porci

$ó$

n de la corriente de recirculaci

$ó$

n debe purgarse para prevenir la acumulaci

$ó$

n de

nitr

$ó$

geno en el sistema. El an

$á$

lisis del gas de purga indica un contenido de nitr

$ó$

geno del

$5$

$\%$

$.$

a

$)$

$$Realice el an

$á$

lisis de GL y bosqueje la soluci

$ó$

n

$($

$10$

$$puntos

$)$

Tomando una base de

$7$

$0$

$0$

mol de metano impuro alimentado calcule:

b

$)$

$$Cu

$á$

ntos moles de H

$2$

$$se pierden en la purga

$($



$2\mathrm{.}5$

$$puntos

$)$

c

$)$

$$Cu

$á$

ntos moles de

$�$

$�$

$2$

$$adicional se requieren

$($



$2\mathrm{.}5$

$$puntos

$)$

d

$)$

$$La relaci

$ó$

n molar reciclo

$/$

purga

$($

$2\mathrm{.}5$

$$puntos

$)$

e

$)$

$$Cu

$á$

nta soluci

$ó$

n de metanol

$($

en

$�$

$�$



$)$

$$y con que pureza se produce

$($



$2\mathrm{.}5$

$$puntos

$)$