PROBLEMAS GENERALES
1.- Conversión de unidades 2.- Reacciones de combustión y emisión de contaminantes 3.- Tratamiento de contaminantes
1.- Conversión de unidades 1.- Una norma de calidad del aire fija para el dióxido de azufre una concentración de 85 μg/m3 a 20 ºC y 1,1 bar de promedio anual. ¿Cuál será la concentración equivalente en ppb? Datos 1 bar = 0,9869 atm 2.- En una planta de producción de energía, el gas de la chimenea sale a 500 ºC y contiene las cantidades de SO2 que a continuación se indican, según sea la calidad del combustible quemado: a) 2.100 ppm y b) 1.900 ppm. Si la emisión de gas es de 30.000 m3/min, ¿cuál será la emisión en g de SO2/s? Datos: S (32,06 u.m.a.) La presión de los gases de salida de la chimenea es de 1,05 bar. 3.- La concentración de CO en el humo del tabaco alcanza niveles de 400 ppm o superiores. Para este valor
concreto, determine el % en volumen y la concentración en mg/m3 a 25 ºC y 1 atm de presión.
2.- Reacciones de combustión y emisión de contaminantes
1.- Las plantas de biogás generan metano como fuente de energía. Supongamos que en un quemador se introducen 10 kg de metano con 200 kg de aire (21% O2 y 79% N2 en volumen). Calcular la composición del gas de salida.
2.- El combustible fósil más limpio es el gas natural cuyo componente
principal
es
el
metano
(90-95%).
Supongamos un recipiente indeformable en el que se introducen sucesivamente metano y oxígeno hasta que la presión alcanza respectivamente los valores de 0,10 y 1,00 atm. A continuación se hace saltar una chispa en el interior del recipiente produciéndose la combustión total del metano. ¿Cuáles son las composiciones volumétricas
de los gases antes y después de la reacción referidas en ambos casos a 20ºC?
3.- La obtención de cloro a partir de ácido clorhídrico reaccionando con oxígeno, se llama proceso Deacon, de acuerdo con la siguiente reacción: 4 HCl + O2 2 Cl2 + 2 H2O Cuando la reacción se lleva a cabo a 773K y utiliza aire enriquecido (35% O2) con un 20% en exceso, se consigue alcanzar
una
conversión
del
65%.
Calcular
la
composición de la corriente de gases a la entrada del reactor.
4.- La composición de un propano industrial es la siguiente: 1% de CH4, 75% C3H8, 22% C4H10 y 2% CO2. Si 100L de dicho propano se quema con un exceso del 25% de oxígeno, calcular la cantidad de oxígeno consumido y la composición en base seca de los gases a la salida del quemador.
5.- Se hace pasar a través de un convertidor catalítico gas de síntesis de amoniaco compuesto por N2 27,89%, H2
71,87% y Ar 0,33%. La mezcla resultante contiene 11,5% de NH3. Determinar la composición en volumen de los gases a la salida del convertidor. 6.- Una fábrica expulsa dióxido de carbono a una temperatura de 700 ºC y contiene las cantidades que a continuación se indican 3500 ppm; siendo la reacción: CH4 + 4 NO2 → 4 NO + CO2 + 2 H2O Si la emisión de gases es de 3000 m3 /min, ¿cuál será la emisión de CO2 ? La presión de salida del gas es de 2,15 atm.
3.- Tratamiento de contaminantes
1.- Una industria quiere regular sus emisiones. Desea instalar un filtro para rebajar la emisión de partículas, que actualmente es de 15 Kg partículas/tonelada combustible. La legislación impone que la emisión debe ser inferior a 5 mg/Nm3 gas. Si se emiten 10 Nm3/Kg combustible de gas, ¿qué rendimiento mínimo habrá que exigirle al filtro?
2.- Uno de los métodos empleados en la captura de CO2 es la carbonatación con CaO. Una refinería pretende implantarlo para conseguir unas emisiones del 1 % (v/v) de CO2 /Nm3 gas. La emisión actual de la refinería es de 34,4 g CO2 por cada Nm3 de gas emitido, y emite 2000 Nm3/h de gas. ¿Cuánto CaO se necesita al día, si suponemos que se captura todo el CO2?
3.- Una mezcla de amoniaco y aire a una presión de 740 mm de Hg y una temperatura de 30ºC contiene 5,0 % de amoniaco en volumen. Para depurar este gas se hace pasar por una torre de absorción en la que se retiene el amoniaco. Los gases abandonan la torre a presión de 720 mm de Hg, 20 ºC y 0,1 % de amoniaco en volumen. El caudal de entrada es de 150 m3 /min. Calcular la velocidad de salida de los gases de la torre.