Tema: Balance de MasasDocente: Dr José Vanegas.

Estudiante: Cristhian Chicaiza

REACTOR SEPARADOR

2.61 El yodo puede obtenerse comercialmente a partir de algas marinas tratándolas con MnO2 y 20%

de exceso de H2SO4 de acuerdo con la reacción

2NaI + MnO2 + H2SO4Na2SO4 + MnSO4 +2H2O + I2

Todo el H2O, Na2SO4, MnSO4, y el I2, así como los materiales inertes, se recogen en el

separador. Las algas contienen 5% de NaI, 80% de H2O y el resto puede considerarse

materiales inertes. El producto contiene 54% de I2 y 46% de H2O. Suponiendo que la

reacción se consuma en un 80%, calcúlese lo siguiente:

(a) Las libras de I2 producidas por tonelada de algas marinas.

(b) La composición en porcentaje de los productos de desperdicio.

(c) La composición en porcentaje del material recirculado.

H 2SO 4 54 % I2

MnO2

46 %H 2O

Algas

2NaI + MnO2 + H2SO4Na2SO4 + MnSO4 +2H2O + I2

PESOS MOLECULARES: 300 g 87 g 196 g 142 g 151 g 36 g 254 g

Base del cálculo: 1 ton=1000kg de algas

NaI)TOT 0.05 (1000+Jr) MnO2)TOT 0.05∝[ 87 kg300kg ]=0.0145∝

NaI)TOT 1000+jR=∝ MnO2) si Rx 0.0145(0.80)=0.0116∝NaI)si Rx 0.05∝ (0.80)=0.04∝ MnO2)no Rx 0.0145(0.20)=0.0029∝NaI)no Rx 0.05∝ (0.20)=0.01∝

Recirculación

REACTOR SEPARADORa kgI 2/kgbkgH 2O /kgc kgMn SO4/kgd kgNa2SO4 /kg

e kgNaI /kg

f kg H 2SO4/kggkgMnO2/kgmkgInertes /kg

hkg H 2SO 4/kgi kgMnO2/kgj kgAlgas /kg

f kg H 2SO4 /kg

gkgMnO2/kg

ALGAS

0.05kgMnO 2/kg0.80kg H 2O /kg0.15kgInerte /kg

0.54 kg I2/ kg

0.46kg H 2O /kgP

D

A

M

B

R

Sistema I

Sistema II

El H2SO4 presenta un exceso del 20%

H2SO4)necesario 0.05∝[ 196kg300kg ]=0.0326∝

H2SO4)exceso 0.0326(0.20)=6.53x10-3αH2SO4)TOT 0.0326∝+¿6.53x10-3α=0.0391αH2SO4) si Rx 0.0326α(0.80)= 0.0260αH2SO4) no Rx 0.0326α(0.20)= 6.52x10-3α

Cálculo de los productos 80%

Na2SO4) 0.04∝[ 142kg300kg ]=0.0189∝

MnSO4) 0.04∝[ 151kg300kg ]=0.0201∝

H2O) 0.04∝[ 36kg300kg ]=4.8 x1 0−3∝

I2) 0.04∝[ 254kg300kg ]=0.0338∝

Sistema IEntrada+Generación−Consumo=Salida

A + M + B = P + DH2SO4) A- 0.0260α = 0MnO2) M – 0.0116α= 0NaI) 50 – 0.04α = 0H2O) 800 = 0.46P + xDIner) 150= wDI2) 0.0338α= 0.54PMnSO4) 0.0201α = yDNa2SO4) 0.0189α = zD

x+ y + z + w = 1

Despejar α de NaI):0.04 α=50

α= 500.04

α = 1250kg

Sustituir α y obtener: A = 0.0260 (∝ )=0.0260 (1250)=32.5 kg

M= 0.0116 (∝)=0.0116 (1250)=14.5 kg

Cálculo de x,y,z,w800 = 0.46P + xD800 = 0.46(78.24)+ x(968.76)

x=764

968.76 =0.7886 = 78.86%

0.0201α = yD0.0201(1250) = y(968.76)

y=25.125968.76

=0.0259 = 2.59%

0.0189α = zD0.0189(1250) = z(968.76kg)

y=32.375968.76

=0.0334 = 3.34%

w=1-x-y-zw=1-0.7886-0.0259-0.0334

P= 0.0338∝

0.54=

0.0338(1250)0.54

=¿78.24 kg

D = A + M + B - PD=32.5+14.5+1000-78.24D= 968.76kg

Análisis de la RecirculaciónH2SO4)Total 0.0391α= A + hRMnO2)Total 0.0145α= M + iRNaI)Total 50 + 0.05jR= 0.05αObtener:hR=0.0391(1250)-32.5hR= 16.375 kgiR = 0.0145(1250)-14.5 iR = 3.625 kg

jR = 0.05(1250)−50

0.05jR =250 kg

(h+i+j=1)RR=hR+iR+jR R=16.375+3.626+250R=270 kg

Sistema II

A + M + B + R = TEntrada−Consumo=Salida

H2SO4) 0.0391α- 0.0260α= fT MnO2) 0.0145α – 0.0116α = gT= 3.625 kg NaI) (50 + 0.05 jR) – 0.04α = eT= 12.56 kg H2O) 800 + 0.80jR = bT = 1000.88 kg Iner) 150 + 0.15 jR = mT= 187.67 kg I2) 0.0338α= aT= 42.5 kg MnSO4) 0.0201α = cT= 16.375 kgNa2SO4) 0.0189α = dT= 3.626 kg

a + b + c + d + e + f + g + m = 1

Cálculo de T:

A + M + B + R = TT = 32.5+14.5 + 270 T =1317 kg

Respuestas:

a¿0.54 P=0.54 (78.24 kg )=42.249kg [ 1 lb0.454 kg ]=93.06 lb

Se producen 93.05 lb de I2 por cada tonelada de algas marinas.

Cálculo de h,i,j

hR= 16.375 kgh(270)= 16.375 kg

h=16.375

270=0.0606=6.06%

iR = 3.625 kgi(270)=3.625

i=3.625270

=0.0134= 1.34%

50 + 0.05jR= 0.05α50 + 0.05j(270)= 0.05(1250)

jR = 0.05(1250)−50

0.05(270)=0.9259=92.59 %

b) x= 78.86% c) h= 6.06% y= 2.59% i= 1.342% z= 3.34% j= 92.59% w= 15.21%