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Se hace pasar un gas manufacturado de 50% de hidrógeno y 50% de monóxido de carbono por un reactor catalítico a 100 kPa y 400 K, observándose la aparición de metanol (además de las sustancias de aporte). Se pide:
a) Composición de salida de equilibrio.
b) Modificaciones en las condiciones de operación que incrementarían la producción de metanol c) Proporción de metanol en una mezcla saturada con el gas manufacturado en condiciones ambiente.

Datos:

>	read`../therm_chem.m`:with(therm_chem):with(therm_proc):

>	su1:="CH4O":su2:="H2O":su3:="CO":su4:="H2":dat:=[b_a=1,p1=100e3*Pa_,T1=400*K_];

Esquema:

>

Eqs. const.:

>	Wdat:=get_gas_data(su2),get_liq_data(su2):gdat:=get_gas_data(su1):ldat:=get_liq_data(su1):get_pv_data(su2):pvH2O:=pv(T);dat:=op(dat),gdat,ldat,op(subs(g=g0,[Const])),SI2,SI1:get_pv_data(su1):COdat:=get_gas_data(su3):H2dat:=get_gas_data(su4):

a) Composición de salida de equilibrio.

a 100 kPa y 400 K el metanol es gas (Tb=338 K), luego hay que pasar de los datos de líquido a los de gas ideal.

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eqESTEQ:=eq_fit(a*CO+b*H2=CH4O);h[CH4O(g)]:=h[CH4O(l)]+h[lv,CH4O]+(pvT25-p0)/rho;pvT25:=subs(dat,evalf(subs(dat,pv(T25)))):'pvT25'=evalf(%,2);h[CH4O(l)]:=h24_;h[lv,CH4O]:=subs(dat,h[lv0]);h[lv,CH4O]:=%*subs(dat,M);h[CH4O(g)]:=h24_+h[lv,CH4O]+subs(dat,M*(pvT25-p0)/rho):'h[CH4O(g)]'=evalf(%,2);hr(g):='h[CH4O(g)]-h[CO]-2*h[H2]';hr(g):=h[CH4O(g)]:'hr(g)'=evalf(%,2);gr(g):='g[CH4O(g)]-g[CO]-2*g[H2]';gr(g):=g1_+subs(dat,h[lv0]*M/T25):'gr(g)'=evalf(%,2);

a) Composición de salida de equilibrio.

a 100 kPa y 400 K el metanol es gas (Tb=338 K).

>	eqMIX(a*CO+b*H2=[7,8,25]):eqEQ:=eqEQ(eqESTEQ);eqEQ_:=evalf(subs(gr25=gr(g),hr25=hr(g),Const,p=p1,T=T1,dat,eqEQ)):'eqEQ'=evalf(%,2);eqDat:=b/a=subs(dat,b_a);sol1:=solve({eqNX,eqBC,eqBH,eqBO,eqBN,eqDat,eqEQ_},{a,b,x[CO],x[H2],x[CH4O]})[1]:'sol1'=evalf(%,2);i:='i':

b) Modificaciones en las condiciones de operación que incrementarían la producción de metanol

Al ser la reacción exotérmica, conviene operar a baja temperatura, aunque condensaría.

Al ser Sum(nu.i_esteq)=1-3=-2 < 0 conviene operar a alta presión (suele hacerse a unos 5 MPa).

Al ser mayor la implicación del H2, conviene operar con mayor porcentaje de hidrógeno.

>	eqNU[i]:=-nu[i]+1*x[CH4O]-1*x[CO]-2*x[H2];eqNU[CO]:=subs(nu[i]=-1,sol1,eqNU[i]):'eqNU[CO]'=evalf(%,2);eqNU[H2]:=subs(nu[i]=-2,sol1,eqNU[i]):'eqNU[H2]'=evalf(%,2);

c) Proporción de metanol en una mezcla saturada con el gas manufacturado en condiciones ambiente.

>	Mva_old:=evalf(subs(dat,Mva),3);Mva:=M[v]/M[rest];M[rest]:=(M[CO]+b_a*M[H2])/(1+b_a);M[rest]:=subs(dat,(subs(COdat,M)+b_a*subs(H2dat,M))/(1+b_a)):'M[rest]'=evalf(%,2);Mva:=subs(Wdat,M)/M[rest]:'Mva'=evalf(%,2);eqRaoult:=x[sat]='pv(T)/p';evalf(subs(p=p0,T=T0,dat,%)):evalf(%,2);

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