Deshidrogenación del propano
Balance de Materia con Reacción Química
En términos de las variables marcadas,las cantidades a calcular son las fracciones molares de los componentes de la corriente de producto[n6/(n6+n7+n8)],...,la relación de recirculacion [(n9+n10)/100],y la conversión en un paso [(100% x (n1-n3)/n1].por consiguiente es necesario calcular n1,n3y de n6 a n10.como siempre comenzamos con el analisis de grados de libertad para determinar si el problema esta bien especificado( es decir,si es posible resolverlo).
Analisis de grados de libertad
Al analizar subsistemas en los cuales ocurren reacciones (el sistema total y el reactor),se contaran los balance atomicos ;en los subsistemas no reactivos (el punto de mezcla de la recirculacion y la unidad de separacion)contaremos los balances de especies moleculares.
*sistema total(el cuadro mas grande en lineas punteadas del diagrama de flujo).Tres variables desconocidas(n6,n7,n8)-2 balances atomicos independientes(Cy H)-1 relacion adicional (95%de conversion total de propano)->0 grados de libertad.Por tanto,podremos determinar n6,n7 yn8 analizando el sistema total.De momento consideremos que estas tres variables son conocidas.
*Punto de mezcla de la recirculacion con la alimentacion fresca.Cuatro variables desconocidas(n9,n10.n1,n2)-2 balances (C3H8,C3H6)->2 grados de libertad.Como no tenemos suficientes ecuaciones para despéjar las incognitas asociadas a este subsistema,analizaremos al siguiente.
*Reactor:Cinco variables desconocidas(n1 a n5) -2 balances atomicos(CyH)->3 grados de libertad.Esto no ayudara;por consiguiente ,consideraremos la unidad de restante.
*Separador:Cinco variables desconocidas (n3,n4,n5,n9,n10)(n6 a n8 se conocen por el analisis del sistema total)-3 balances(C3H8,C3H6,H2)-2 relaciones adicionales(n6=0,00555n3,n10=0,05n7)->0 grados de libertad.
En consecuencia ,podemos determinar las cinco variables dadas que se asocian con el separador y luego volver para analizar con el separador y luego volver para analizar ya sea el punto de mezcla o el reactor;en cualquier caso,es posible escribir dos balances atomicos para despejar las dos incognitas restantes(n1 y n2),completando así la solución .(De hecho ,el enunciado no solicita todas las variables del sistema,de modo que no es necesario realizar un análisis completo.)
En términos de las variables marcadas,las cantidades a calcular son las fracciones molares de los componentes de la corriente de producto[n6/(n6+n7+n8)],...,la relación de recirculacion [(n9+n10)/100],y la conversión en un paso [(100% x (n1-n3)/n1].por consiguiente es necesario calcular n1,n3y de n6 a n10.como siempre comenzamos con el analisis de grados de libertad para determinar si el problema esta bien especificado( es decir,si es posible resolverlo).
Analisis de grados de libertad
Al analizar subsistemas en los cuales ocurren reacciones (el sistema total y el reactor),se contaran los balance atomicos ;en los subsistemas no reactivos (el punto de mezcla de la recirculacion y la unidad de separacion)contaremos los balances de especies moleculares.
*sistema total(el cuadro mas grande en lineas punteadas del diagrama de flujo).Tres variables desconocidas(n6,n7,n8)-2 balances atomicos independientes(Cy H)-1 relacion adicional (95%de conversion total de propano)->0 grados de libertad.Por tanto,podremos determinar n6,n7 yn8 analizando el sistema total.De momento consideremos que estas tres variables son conocidas.
*Punto de mezcla de la recirculacion con la alimentacion fresca.Cuatro variables desconocidas(n9,n10.n1,n2)-2 balances (C3H8,C3H6)->2 grados de libertad.Como no tenemos suficientes ecuaciones para despéjar las incognitas asociadas a este subsistema,analizaremos al siguiente.
*Reactor:Cinco variables desconocidas(n1 a n5) -2 balances atomicos(CyH)->3 grados de libertad.Esto no ayudara;por consiguiente ,consideraremos la unidad de restante.
*Separador:Cinco variables desconocidas (n3,n4,n5,n9,n10)(n6 a n8 se conocen por el analisis del sistema total)-3 balances(C3H8,C3H6,H2)-2 relaciones adicionales(n6=0,00555n3,n10=0,05n7)->0 grados de libertad.
En consecuencia ,podemos determinar las cinco variables dadas que se asocian con el separador y luego volver para analizar con el separador y luego volver para analizar ya sea el punto de mezcla o el reactor;en cualquier caso,es posible escribir dos balances atomicos para despejar las dos incognitas restantes(n1 y n2),completando así la solución .(De hecho ,el enunciado no solicita todas las variables del sistema,de modo que no es necesario realizar un análisis completo.)
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