Question

El efluente de un gasificador de carbón contiene 52% molar de monóxido de carbono, 39% molar de hidrógeno y 9% molar de dióxido de carbono. La corriente se mezcla con agua antes de que entre en un reactor donde se forma el hidrógeno adicional. Se requiere una alimentación molar de agua que sea un 10% mayor que la tasa de flujo de monóxido de carbono.
a. Determinar las fracciones molares en la alimentación del reactor

Answer 1

 Para resolver el problema planteado, se considera una base de cálculo igual a 100 moles/h del efluente del gasificador de carbón (QA). En la figura anexa se muestra un esquema del problema.
- Si se denomina:  XCO = Fracción molar de CO = 52%, XH2 = Fracción molar de H2 = 39% y XCO2 = Fracción molar de CO2 = 9%
- Entonces, QA es igual a: 
QA = QCO + QH2 + QCo2 = 100 moles/h
 - De aqui, se tiene que la tasa de flujo de CO, H2 y CO2 en la corriente del efluente del gasificador de carbón, serán:     QCO = 100 moles/h  x 0.52 =  52 moles/h
  QH2 = 100 moles/h x 0.39  = 39 moles/h
  QCO2 = 100 moles/h x 0.09 = 9 moles/h
- En el mezclador se mezcla la corriente del efluente del gasificador de carbón más la corriente de agua (B), la cual será 10% mayor que la tasa de flujo de monóxido, es decir:
 QB = 1.1 QCO = 1.1 x 52 moles/h = 57.2 moles/h
- La tasa de alimentación al reactor (QR) , es la suma del flujo del efluente del gasificador de carbón más el flujo de agua, esto es:
QR = QA + QB = 100 moles/h + 57.2 moles/h = 157.2 moles/h
- La fracción molar de la corriente de alimentación al reactor, esta dada por la tasa de flujo de cada componente sobre la tasa de flujo total de la Corriente, como sigue:
 - XCO al reactor = QX/QR = 52 moles/h /1 57.2 moles /h = 0.3307 
⇒ XCO = 33.07 %
- XH2 = QY/QR = 39 moles/h/157.2 moles/h = 0.2481 
⇒ XH2 = 24.81 %
- XCO2 = QZ/QR = 9 moles/h/157.2 moles/h = 0.0573
⇒ XCO2 = 5.73 %
-XH2O = QB/QR = 57.2 moles/h /157.2 moles/h = 0.3639
⇒ XH2O = 36.39 %