martes, 23 de noviembre de 2021

Introducción a los cálculos de Ingeniería Química - Problemas 63

 La calcinación de piedra caliza, CaCO₃ → CaO + CO₂, solo se efectúa al 70% de conversión en cierto horno.

a) ¿Qué composición (% en masa) tiene el sólido que se extrae del horno?

b) ¿Cuántos kilogramos de CO₂, se producen por cada kilogramo de piedra caliza alimentada? Suponga que la piedra caliza es CaCO₃ , puro.

Respuesta

a) 43.2% CaCO₃; b) 0.305 Kg CO₂

sábado, 20 de noviembre de 2021

Introducción a los cálculos de Ingeniería Química - Problemas 62

 En una fábrica de papel se puede agregar soda (Na₂CO₃) directamente durante el proceso de caustificación para formar, mediante reacción con hidróxido de calcio, sosa cáustica (NaOH) para formar la pulpa. La reacción global es Na₂CO₃ + Ca(OH)₂ → 2NaOH + CaCO₃. La soda también puede ser útil para la producción in situ de carbonato de calcio precipitado que se usa como sellador del papel. Los cloruros que contiene la soda (que causan corrosión del equipo) tienen una concentración 40 veces menor que en la sosa cáustica (NaOH) de grado ordinario que también podría usarse, de ahí que la soda sea mas apropiada para las fábricas de pulpa. Sin embargo, un impedimento importante para efectuar el cambio a soda es la necesidad de contar con una capacidad de caustiflcación en exceso, cosa que generalmente no es posible en las fábricas más antiguas.

Hay una competencia intensa entre la soda y la sosa cáustica producida por electrólisis. El precio promedio de la sosa cáustica ascienden a unos $265 por tonelada métrica L.A.B. (libre a bordo, es decir, sin tener que pagar por la entrega al transportista ni la carga en el transporte), en tanto que los precios de la soda oscilan alrededor de $130/tonelada métrica L.A.B.

¿Qué tanto tendrían que bajar los precios de la sosa cáustica para igualar el precio de % 130/tonelada métrica con base en una cantidad equivalente de NaOH?

viernes, 12 de noviembre de 2021

Introducción a los cálculos de Ingeniería Química - Problemas 61

 Los olores de las aguas negras se deben principalmente a los productos de la reducción anaerobia de compuestos orgánicos que contienen nitrógeno y azufre. El sulfuro de hidrógeno es un componente importante de los olores de las aguas negras, pero de ninguna manera es el único productor de olores, ya que pueden percibirse olores potentes en su ausencia. Se puede usar la oxidación en aire para eliminar los olores, pero el cloro es el tratamiento preferido porque no sólo destruye el H₂S, y otros compuestos olorosos, sino que también inhibe las bacterias que producen esos compuestos. Como ejemplo específico, el HOCI reacciona con H₂S en disoluciones de pH bajo como sigue:

HOCl + H₂S → S + HCl + H₂S

Si en la práctica real se prescribe un exceso de 100% de HOCl (a fin de garantizar la destrucción del H₂S, en vista de que el HOCl también reacciona con otras sustancias), ¿cuánto HOCI (disolución al 5%) se deberá agregar a 1 L de una disolución que contiene 50 ppm de H₂S?


lunes, 8 de noviembre de 2021

Introducción a los cálculos de Ingeniería Química - Problemas 60

 Para que ocurra un incendio es preciso satisfacer tres criterios: 1) debe haber un combustible presente; 2) debe haber un oxidante presente; y 3) debe haber una fuente de ignición. Con la mayor parte de los combustibles, la combustión tiene lugar solo en la fase gaseosa. Por ejemplo, la gasolina líquida no arde; en cambio, cuando se vaporiza, arde fácilmente.

Para que un combustible arda en aire, debe estar presente por lo menos en cierta concentración mínima. Si la concentración del combustible es menor que este límite inflamable inferior (LFL, lower flammable limit), no habrá ignición. El LFL se puede expresar como un porcentaje en volumen, que sera igual al porcentaje molar en las condiciones en que se mide el LFL (presibn atmosférica y 25°C). También se requiere cierta concentración míniun porcentaje en volumen, que será igual al porcentaje molar en las condiciones en que se mide el LFL (presión atmosférica y 25°C). También se requiere cierta concentración mínima de oxígeno para la combustión, la cual esta íntimamente relacionada con el LFL y se puede calcular a partir de éste. La concentración mínima de oxígeno requerida para la ignición se puede estimar multiplicando la concentración LFL por la razón entre el numero de moles de oxígeno requeridos para una combustión completa y el número de moles de combustible quemado.

Por encima del LFL, la cantidad de energía requerida para la ignición es muy pequeña. Por ejemplo, una chispa puede encender con facilidad la mayor parte de las mezclas inflamables. También existe una concentración de combustible denominada límite inflamable superior (UFL, upperjlammable limit) por encima del cual la mezcla combustible-aire no puede encenderse. Las mezclas combustible-aire que están dentro de la región de concentración inflamable (entre el LFL y el UFL) sí pueden encenderse. Se han determinado tanto el LFL como el UFL para la mayor parte de los gases y líquidos volátiles inflamables comunes. Por lo regular, el LFL es la más importante de las concentraciones de inflamabilidad porque si un combustible está presente en la atmósfera en concentraciones por encima del UFL, ciertamente estará presente en concentraciones dentro del intervalo de inflamabilidad en algún lugar cercano. Las concentraciones LFL de muchos materiales pueden consultarse en la norma NFPA 325m, “Propiedades de líquidos inflamables”, publicada por la National Fire Protection Association.

Estime la concentración máxima permisible de oxígeno para n-butano. La concentración LFL para este gas es 1.9 moles por ciento. Este problema se basó originalmente en un problema del texto Chemical Process Safety: Fundamentals with Applications, de D. A. Crowl y J. F. Louvar, publicado por Prentice-Hall, Englewood Cliffs, NJ, y se adaptó del problema 10 de la publicación de la AIChE Safety, Health and Loss Prevention in Chemical Processes, de J. R. Welker y C. Springer, Nueva York (1990).


RESPUESTA: 12,4%


lunes, 25 de octubre de 2021

Introducción a los cálculos de Ingeniería Química - Problemas 59

EVALUACIGN DE PROPUESTA
A: J. Coadwell DEPTO.:Aaras newas FECHA, 9-29
INVITACIÓN DE PROPUESTA: 0374x
REQUISICIÓN: 135949 ARTfCULO: Sulfato ferroso
COMENTARIOS DE EVALUACIGN DEL DEPARTAMENTO
Se recomienda aceptar la propuesta de VWR de $83,766.25 por 475 toneladas de
sulfato ferroso heptahidratado, ya que fue el precio mas bajo pedido por este producto.
Ademas, se recomienda mantener la opcibn de entrega de este producto ya sea por
ferrocarril en cargas de furgón estándar de 50 toneladas o bien por el método altemativo
de remolques de camión cargados en plataformas de ferrocarril.

¿Cuál tendría que ser la cotización de otra empresa para igualar la propuesta de VWR si la
cotización que presentara fuera por sulfato ferroso (FeSO₄*H₂O)? ¿Y por (FeSO₄ *4H₂O)?

jueves, 21 de octubre de 2021

Introducción a los cálculos de Ingeniería Química - Problemas 58

 1.112. El papel fabricado con pulpa de madera envejece y se deteriora debido a los residuos ácidos que deja el proceso de fabricación. Con el fin de neutralizar el papel, un tratamiento en fase de vapor necesita un compuesto lo bastante volátil como para permear la estructura fibrosa del papel dentro de una masa de libros pero que tenga una química susceptible de ser manipulada para producir un compuesto ligeramente básico y muy poco volátil. George Kelly y John Williams lograron este objetivo en 1976 al diseñar un proceso de desacidificación en masa empleando dietil cinc (DEZ) gaseoso.

El dietil cinc es un líquido incoloro que hierve a 117°C. Cuando se combina con oxígeno, tiene lugar una reacción muy exotérmica:

Como el DEZ líquido se enciende espontáneamente al exponerse al aire, una precaución primordial al usarlo es la exclusibn del aire. En una ocasión, un incendio causado por el DEZ destruyó el centro de neutralización.

¿Está balanceada la ecuacibn que se muestra? Si no es así, balancéela. ¿Cuántos kg de DEZ deben reaccionar para formar 1.5 kg de ZnO? Si se forman 20 cm3 de agua en la reacción, y ésta fue completa, cuantos gramos de DEZ reaccionaron?


miércoles, 13 de octubre de 2021

Introducción a los cálculos de Ingeniería Química - Problemas 57

 1.111. El agua de mar contiene 65 ppm de bromo en forma de bromuros. En el proceso de recuperación Ethyl-Dow, se agregan 0.27 Ib de ácido sulfiírico al 98% a cada tonelada de agua, junto con el Cl, teórico para efectuar la oxidación; por último, se combina etileno (C₂H₄) con el bromo para formar C₂H₄Br₂. Suponiendo una recuperación completa y utilizando como base de cálculo 1 Ib de bromo, calcule los pesos de ácido, cloro, agua de mar y dibromuro que intervienen en el proceso.