RC Ejemplo 11

BM+RC Ejemplo 11

Una planta de ácido sulfúrico que utiliza el proceso de cámaras quema piritas (mezcla de FeS₂ e inertes) que contienen 46.5% en masa de azufre. La escoria del quemador contiene Fe₂O₃, SO₃ e inertes. Se encuentra que el contenido de azufre en la escoria es el 2.03% en masa. Del quemador salen dos corrientes gaseosas: una de SO₃ puro y otra con 9.58% molar de SO₂, 7.51% molar de O₂ y 82.91% molar de N₂. Estas dos corrientes gaseosas alimentan las cámaras, las cuales también reciben agua y se obtienen dos corrientes: una que consiste en 60% de H₂SO₄ y 40% de agua y la otra con SO₂ (4.87% molar), O₂ (5.37% molar) y N₂ (89.76% molar).  Base de cálculo:100 lb de pirita a la entrada.

Calcúlese:

1. La masa de SO3 que alimenta las cámaras.
2. La masa producida de solución acuosa de H2SO4.

ESQUEMA:

SOLUCIÓN:

Reacciones que ocurren:

Masa de azufre en 1:

Masa de Fe₂O₃:

Masa de Fe₂O₃ + inertes:

57.96 lb + 13 lb = 70.96 lb.

Masa de la corriente 3:

Moles de FeS₂:

BALANCE DE QUEMADOR:

Se tienen 3 incógnitas (m₂, m₄ y m₈). Las composiciones de las 5 corrientes se conocen.

Resolviendo el anterior sistema de ecuaciones algebraicas:

Se calculan las masas de las corrientes 2 y 4, es decir de m₂ y m₄.

Masa corriente 4:

Masa corriente 2:

BALANCE DE LA PRIMERA CÁMARA:

Conversión de composición molar a composición másica en la corriente 6:

Se tienen tres incógnitas: m₅, m₆ y m₇.

S:

H:

N₂:

Resolviendo este sistema de ecuaciones algebraicas: