Guillermo Zamorano M
IESA
Control Balance de Materia y Energia
El siguiente proceso comprende 4 operaciones unitarias en el que se desea obtener KNO3 puro a la salida. Al sistema ingresa
un flujo desconocido de KNO3 y agua (únicos componentes) y hay un proceso de recirculado. Se conoce que el flujo de KNO3
a la salida del proceso es de: 750 kg/h y el proceso se ve d ala siguiente manera:
H2O 5000 kg/h
H2O
1750 kg/h
4
7
27500 kg/h
22500 kg/h
2500 kg/h
1
3
5
6
10% KNO3
By pass
18% KNO3
Evaporador
22% KNO3 Cristalización 30%
Secador
7500 kg/h
KNO3
2
Recirculación
8
21% KNO3
20000 kg/h
KNO3
750 kg/h
𝐵𝑎𝑙𝑎𝑛𝑐𝑒 𝐺𝑙𝑜𝑏𝑎𝑙 𝐾𝑁𝑂3 → (1) = (4) + (7) + (8)
kg
𝐶𝑜𝑚𝑝𝑜𝑠𝑖𝑐𝑖ó𝑛 𝐾𝑁𝑂3
flujo KNO3 → 1 = x; 4) = ? ; (7 = ? ; 8 = 750
h
x 𝐾𝑁𝑂3 1 ∗ (1) = 𝑥 𝐾𝑁𝑂3 4 ∗ 4 + 𝑥 𝐾𝑁𝑂3 7 ∗ 7 + 𝑥 𝐾𝑁𝑂3 8 ∗ 8
(1)=
1
750
𝑘𝑔
10%
𝑥 𝐾𝑁𝑂3 1 ∗ 1 = 𝑥 𝐾𝑁𝑂3 8 ∗ 750
ℎ
(1)=
7500 kg/h
0,1 ∗ 1 = 1 ∗ 750
𝐵𝑎𝑙𝑎𝑛𝑐𝑒 𝐵𝑦 𝑃𝑎𝑠𝑠
1 + 2 = 3
𝐾𝑁𝑂3 𝐸𝑐. 1 → 𝑥 𝐾𝑁𝑂3 1 ∗ 1 + 𝑥 𝐾𝑁𝑂3 2 ∗ 2 = 𝑥 𝐾𝑁𝑂3 3 ∗ 3
𝐻2 𝑂 𝐸𝑐. 2 → 𝑥 𝐻2 𝑂 1 ∗ 1 + 𝑥 𝐻2 𝑂 2 ∗ 2 = 𝑥 𝐻2 𝑂 3 ∗ 3
x H2 O 3 ∗ 3 − x H2 O 1 ∗ 1
𝐷𝑒𝑠𝑝. 2 𝐸𝑐. 3 → 2 =
x H2 O 2
𝐷𝑒𝑠𝑝. 2 𝑒𝑛 𝐸𝑐. 1 𝑦 𝑠𝑎𝑐𝑎𝑚𝑜𝑠 (3)
𝑥 𝐻2 𝑂 3 ∗ 3 − 𝑥 𝐻2 𝑂 1 ∗ 1
𝑥 𝐾𝑁𝑂3 1 ∗ 1 + 𝑥 𝐾𝑁𝑂3 2 ∗
= 𝑥 𝐾𝑁𝑂3
𝑥 𝐻2 𝑂 2
0,82 ∗ 3 − 0,90 ∗ 7500
0,10 ∗ 7500 + 0,21 ∗
= 0,18 ∗ 3
0,79
0,82 3
750 + 0,21 ∗
− 1794 = 0,18 3
0,79
0,17 3
− 1044 = 0,18 3 → 0,22 3 − 1044 = 0,18(3)
0,79
1044
0,22 3 − 0,18 3 = 1044 → 0,04 3 = 1044 → 3 =
0,04
𝑘𝑔
3 = 27500
ℎ
𝑎ℎ𝑜𝑟𝑎 𝑠𝑎𝑐𝑎𝑚𝑜𝑠 𝑓𝑙𝑢𝑗𝑜 𝑑𝑒 2 con KNO3
𝑥 𝐾𝑁𝑂3 1 1 + 𝑥 𝐾𝑁𝑂3 2 2 = 𝑥 𝐾𝑁𝑂3 3 3
0,10 ∗ 7500 + 0,21 ∗ 2 = 0,18 ∗ 27500
4200
𝑘𝑔
0,21 ∗ 2 = 4950 − 750 → 2 =
→ 2 = 20000
0,21
ℎ
𝐵𝑎𝑙𝑎𝑛𝑐𝑒 𝑑𝑒𝑙 𝐸𝑣𝑎𝑝𝑜𝑟𝑎𝑑𝑜𝑟
𝑈𝑠𝑎𝑚𝑜𝑠 𝑐𝑜𝑚𝑝𝑜𝑠𝑖𝑐𝑖ó𝑛 𝐾𝑁𝑂3
KNO3 → 3 = 4 + 5
𝑥 𝐾𝑁03 3 3 = 𝑥 𝐾𝑁𝑂3 4 4 + 𝑥 𝐾𝑁𝑂3
0,18 ∗ 27500 = 0 4 + 0,22 ∗ 5
4950
= 5 → 5 = 22500
0,22
5
3
∗ 3
5
𝐵𝑎𝑙𝑎𝑛𝑐𝑒 𝐶𝑟𝑖𝑠𝑡𝑎𝑙𝑖𝑧𝑎𝑑𝑜𝑟
5 = 2 + 6
22500 = 20000 + 6
𝑘𝑔
2500
= (6)
ℎ
𝐵𝑎𝑙𝑎𝑛𝑐𝑒 𝑆𝑒𝑐𝑎𝑑𝑜𝑟
6 = 7 + 8
2500 = 7 + 750
𝑘𝑔
1750
= 7
ℎ
𝑃𝑟𝑜𝑐𝑒𝑛𝑡𝑎𝑗𝑒 𝑑𝑒 𝑓𝑙𝑢𝑗𝑜 𝑑𝑒 𝐾𝑁𝑂3
𝑥 𝐾𝑁𝑂3 6 6 = 𝑥 𝐾𝑁𝑂3 7 7 + 𝑥 𝐾𝑁𝑂3
𝑥 𝐾𝑁𝑂3 6 ∗ 2500 = 0 ∗ 1750 + 1 ∗ 750
750
𝑥 𝐾𝑁𝑂3 6 =
2500
𝑥 𝐾𝑁𝑂3 6 = 0,3
0,1
7500
750
0,9
7500
0,79 8544,3
0,21 1794,3
0,82 -1044,3
0,172 1044,3
0,218
0,18
0,038
27500
27500
0,18
4950
750
4200
20000
0,21
0,18
4950
27500
0,22
22500
2500
750
1750
0,3
8
8
Flujo Total de Recirculación
𝐹𝑙𝑢𝑗𝑜 6
𝑘𝑔
𝑘𝑔
20000
2500
ℎ
ℎ
30% 𝑑𝑒 𝐾𝑁𝑂3
𝑘𝑔
750 𝑑𝑒 𝐾𝑁𝑂3
ℎ
70% 𝑑𝑒 𝐻2 𝑂
𝑘𝑔
1750
𝑑𝑒 𝐻2 𝑂
ℎ
750
1750