Problemas T.5

PROBLEMAS ÓXIDOS DE NITRÓGENO 1. Una industria química de fabricación de HNO3 tiene unos efluentes gaseosos que contienen más de 2.500 ppm de NO. Según la EPA, el límite está en 200 ppm. Para alcanzar este valor, se usa la reducción catalítica no selectiva (NSCR) que mediante gas natural (metano) reduce el NO según la reacción siguiente: CH4 + 4NO  2N2 + 2H2O +2CO2 Si el gas natural utilizado contiene un 96% en peso de metano, ¿qué cantidad de combustible será necesario por cada Nm3 de gases de escape emitidos?

Necesitamos eliminar: 2.500 ppm – 200 ppm (permitidos) = 2.300 ppm de NO Si 2.300 ppm

2.300 cm3 NO , necesitamos el volumen que ocupa el NO en c.n.: Nm 3 gases V m

R·T P·M

0,082 ·273 1·30

0,746

l g NO

Ahora:

2.300 cm3 NO 1l 1 g NO 1 mol NO 1 mol CH 4 16 g CH 4 100 g gas natural x 3 3x x x x x 3 96 g CH 4 Nm gases 10 cm 0,746 l 30 g NO 4 mol NO 1 mol CH 4 g gas natural 0,428 Nm 3 gases emitidos 2.- Una industria emite 3500 Nm3/h de gases de escape. Sabiendo que los límites de emisión para NO2 es de 75 mg/ Nm3, y que del proceso se sabe que produce un 1,5 % en NO2 del peso total de los gases de emisión, ¿cuánto ha de retener el filtro ubicado en la chimenea para cumplir la normativa vigente?

0,015 3500

52,5

Nm3 de NO2 h

Valdría la pena mirar otro método, ya sea en la emisión o en el proceso en sí, ya que este exige un rendimiento muy alto del filtro.

3.- Actualmente, el primer proceso para la obtención industrial de ácido nítrico consiste en la oxidación de amoniaco con oxígeno, sobre un catalizador de platino, para producir óxido nítrico y vapor de agua, con un porcentaje de conversión de amoniaco de 90%. Si se alimenta el reactor con 40 moles de amoniaco y 60 moles de oxígeno, determinar la composición en % en volumen de la mezcla de gases a la salida del reactor.

4 NH3 + 5 O2  4 NO + 6 H2O 40

60

Como la conversión es del 90%, han reaccionado de amoniaco 40·0,90 = 36 moles, quedando 4 moles sin reaccionar.

NO2 = (5/4)·36 = 45 quedando 60 - 45 = 15 moles sin reaccionar NNO = 36 moles

nH2O = (6/4)·36 = 54 moles

Moles totales = 4 + 15+ 36 + 54 = 109 moles % NH3 = (4/109)·100 = 3,7 %

% O2 = (15/109)·100 = 13,7%

% NO = (36/109)·100 = 33,0%

% H2O = (54/109)·100 = 49,5%

4.- El término NOx engloba al monóxido de nitrógeno u óxido nítrico NO y el dióxido de nitrógeno NO2 y su presencia en la atmósfera es consecuencia fundamental de los procesos de combustión. Una central térmica emite 9kg de NOx /t carbón incinerado, con un volumen de gas generado de 15 Nm3/kg carbón.

Determinar la concentración de NOx en ppm suponiendo un peso molecular promedio de 46,01 u.m.a.

Hemos de determinar primero la masa de NOx por cada Nm3 de gas emitido: 9kg NO x t carbón 1kg carbón · · 0,60 kg NO x / Nm 3 t carbón 10 3 kg 15 Nm 3 Ahora hay que calcular esos 0,60 kg de NOx qué volumen ocupan en condiciones normales: m·R·T 0,60·0,082 ·273 10 3 cm 3 V · 291,9 cm 3 M ·P 46 ,01·1 1L Luego la concentración en ppm es 291,9 cm3/Nm3 = 291,9 ppm