BALANCE DE MATERIA

EJERCICIO.

Un gas procedente de una planta de tostación de piritas, cuya composición en volumen es 8% de SO₂, 15% de O₂, 76% de N₂ y 1% H₂O, se lava con agua en una columna de absorción- el gas abandona la columna a 298K y 0,96 atmósferas, saturado de agua y con un contenido en SO₂ del 0,48%. Sabiendo que el gas de tostación se alimenta a 353K y presión atmosférica y que la corriente acuosa efluente contiene un 2,5% en peso de SO₂, calcular:

A.      La composición del gas que sale de la columna en base seca y en base húmeda.

B.      El volumen de gas efluente por cada m³  de gas tratado.

C.      La cantidad de agua necesaria para tratar 1 m³ de gas de tostación.

Datos de importancia: presión de vapor de agua a 298K= 0,03 atm

A) LA COMPOSICIÓN DEL GAS QUE SALE DE LA COLUMNA EN BASE SECA Y EN BASE HÚMEDA.

·         BALANCE DE MATERIA.

Procedemos a calcular el número de moles totales de entrada, para luego obtener el número de moles de cada componente:

·         BALANCE SALIDA.

BASE HÚMEDA.

Vamos a calcular el porcentaje de agua que está en estado vapor. Para ello utilizamos las dos presiones que nos dan en el enunciado:

P_{VAPOR DE AGUA} (298 K)= 0,03 atm

P _AGUA (298 K)= 0,96 atm

Si del 100% el 3,13% está en estado vapor, el 96,87% es de O₂, N₂ y SO₂. Entonces deducimos que:

H₂O+SO₂= 3,13%+0,48%= 3,61%

Entonces al 100% le restamos el 3,61% y sería la suma de O₂ y N₂:

100-3,61= 96,39% de O₂ y N₂

Ahora sumamos el número de moles de O₂ y N₂:

Con estos datos obtenidos podemos calcular el porcentaje de cada componente en base húmeda:

BASE SECA.

Primero calculamos la cantidad agua que hay para poder restarla al total:

Moles totales en base seca = 31,4405-0,984 = 30,4565 mol

Ya sabemos cuántos son los moles que corresponden a los componentes en base seca, ahora calculamos cuantos corresponden a cada uno:

B) EL VOLUMEN DE GAS EFLUENTE POR CADA M³ DE GAS TRATADO. B.C= 1000 LITROS

n= 34,57 mol entrada

A la salida serían:

V= 829,04 litros

Salen 0,83 m³ de efluente por cada m³ de gas tratado.

C) LA CANTIDAD DE AGUA NECESARIA PARA TRATAR 1 M³ DE GAS DE TOSTACIÓN.

2,5% en peso de SO₂

P_MOLECULAR(SO₂)= 2·16+32=64 g/mol

Moles SO₂ salida= (3,45·0,08)-0,15= 2,61 mol

2,61 mol·64 g/mol= 167,04 g SO₂

Por cada m³ de gas de tostación son necesarios unos 6,5327 litros de agua.