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Licenciatura en Ciencia y Tecnología de los Alimentos
Asignatura: Ingeniería Química
RELACIÓN DE PROBLEMAS Nº 4
BALANCES DE MATERIA
Sistemas con reacción química
1. En un proceso químico industrial se lleva a cabo la siguiente reacción:
A B
El alimento fresco puede considerarse como A puro y, mezclado con la corriente de
recirculación, se introduce en un reactor en el que se obtiene un 40% de conversión
por paso (100% de selectividad). Los productos que salen del reactor pasan a un
separador en el que se obtiene B puro como producto y la corriente de recirculación
con un 95% en moles de A y un 5% en moles de B. Si la producción de la planta es
de 1000 kmol de B/h, calcular el caudal molar de la corriente de recirculación.
2. La siguiente reacción de dimerización: 2 A --> B se lleva a cabo en un reactor
catalítico consiguiéndose por paso una conversión del 60% con una selectividad del
100%. La mezcla que abandona el reactor se separa en dos corrientes: una formada
por B y un 3% en moles de A, y otra de A con un 1% en moles de B que se recircula
y mezcla con el A puro alimentado al reactor. Sabiendo que se alimentan a la unidad
1000 kmol/h de A puro fresco, determinar el caudal de la corriente de recirculación.
3. La glucosa y la fructosa tienen la misma fórmula empírica (C6H12O6) pero diferentes
propiedades. La glucosa se transforma en fructosa empleando una enzima glucosaisomerasa como se muestra en la figura, pero solo se convierte el 60% en una pasada
por el convertidor, de modo que el material no convertido en fructosa se recicla.
Calcúlese el flujo de reciclaje por kg de glucosa al 100% alimentada al convertidor,
así como el caudal C y su composición. Ignorar el agua que se usa como disolvente
para transportar la glucosa y la fructosa.
1
80% Glucosa
R
G = 100 kg/h
100% Glucosa
20% Fructosa
F
C
Convertidor
Separador
Cristalización
Conversión 60%
100% Fructosa
4. En una planta para producir NH3 sintético se introduce una mezcla de N2 y H2 cuya
relación molar a la entrada es de 1:3. La mezcla inicial contiene 0,2 moles de Argón
por 100 moles de mezcla. El NH3 formado se separa por condensación y los gases
que no han reaccionado se reciclan al reactor, previa purga de una parte de estos
gases. El límite máximo de tolerancia de Argón en el reactor es de 5 moles por 100
de N2+H2. Calcular los moles de producto por 100 moles de alimentación fresca,
sabiendo que la relación recirculación/purga = 10 y la conversión en el reactor es del
25%. Determinar también la composición a la salida del reactor y en la
recirculación.
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