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Balance de materia para el diseño de una línea de proceso industrial basada en los
combustibles fósiles.
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descripcion del problema. Proceso para la obtención de Diésel
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En una refinería del país al día se procesa 963000 litros de petróleo crudo, por medio de su densidad se define que el flujo de extracción del petróleo es de 789660 kg/día, con una composición de 85.5% de C, 12.30 % de H, 1% de S, 0.20% N, 0.4% de H2O y un 0.60% de sales. El cual es almacenado y cuando se envía para su debida refinación. Este es enviado por medio de bombas. Para entrar a la desalinizadora el petróleo no debe tener agua por lo que se calienta para evaporar el agua del petróleo crudo donde se extrae 3150 kg/día, en la desalinizadora entra 786510 kg/día de petróleo que en donde se extrae la mayor cantidad de sales donde salen 4640.409 queda un porcentaje mínimo de sales. El crudo ingresa a las torres donde encontraremos los diferentes derivados del petróleo y en este proceso se establece que se obtienen 2% de hidrocarburos ligeros, 17% de gasolina, 17 % de nafta, 13% de queroseno, 30% de diésel 10% de lubricantes y un 11% de alquitrán. El diésel y los demás derivados del petróleo tienen un porcentaje de compuesto A sulfurado. En esta etapa el diésel este conformado por 74% de parafina un 24% de aromáticos y un 2% de compuesto sulfuradp. Al diésel se le practica un proceso de hidrosulfurado donde el compuesto sulfurado reacción con H2 y se encuentran las reacciones:
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Mercaptanos𝐶4𝐻10𝑆 + 𝐻2 → 𝐶4𝐻10 + 𝐻2S
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Sulfuros𝐶4𝐻10𝑆 + 2𝐻2 → 2𝐶2𝐻6 + 𝐻2𝑆
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Di sulfuros𝐶4𝐻10𝑆2 + 3𝐻2 → 2𝐶2𝐻6 + 2𝐻2𝑆
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Sulfuros cíclicos𝐶4𝐻8𝑆 + 2𝐻2 → 𝐶4𝐻10 + 𝐻2𝑆
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Trofenos𝐶4𝐻4𝑆 + 4𝐻2 → 𝐶4𝐻10 + 𝐻2𝑆
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encontrar la cantidad de Diesel que saldrea del proceso y cuantos barriles se obtienen si estos tienen una presentacion de 150 L
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OBJETO
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1) Determinar la cantidad de diesel obtenido al final del proceso4) Determinar la cantidad de H2 que se requiere para producir las reacciones quimicas
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2) Determinar la cantidad de barriles que se obtienen a partir de la cantidad de diesel encontrado
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3) Determinar la cantidad de Materia que no se convierte en diesel encontrado
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DIAGRAMA DE FLUJO DEL PROCESO (ESQUEMA)
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DATOS DEL PROBLEMA
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NOMBRECANTIDADUNIDADESSIMBOLOPETROLEO CRUDO
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produccion963000litrosLcarbono85,5%C
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densidad820kg/m3ρhidrogeno12,30%H
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conversion 1000L1m3azufre1%S
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963000L963m3nitrogeno0,20%N
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agua0,40%H2O
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sale0,60%
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TOTAL100,00%
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Masa
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m= ρ*v
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789660Kg
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en le sistema entra una mas de 789660 kg al dia
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1 recepcion de materia prima
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en este punto analizaremos la entrada de materia prima (petroleo crudo) desde que se estrae hasta que sale del pozo y se trasporta por tuberias a la siguiente etapa
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BALANCE GENERAL
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FORMULAsimplificada
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F1789660kg/diaF2789660kg/dia
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petroleo crudo
petroleo crudo
789660kg789660kg
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composicion del petroleo crudomasa de los componentespetroleo crudo que entraPetroleo crudo que sale
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carbono85,5%675159,3kg/diacarbono85,5%675159,3kg/dia
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carbono85,5%675159,3kg/diahidrogeno12,3%97128,18kg/diahidrogeno12,3%97128,18kg/dia
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hidrogeno12,3%97128,18kg/diaazufre1,0%7896,6kg/diaazufre1,0%7896,6kg/dia
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azufre1,0%7896,6kg/dianitrogeno0,2%1579,32kg/dianitrogeno0,2%1579,32kg/dia
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nitrogeno0,2%1579,32kg/diaagua0,4%3158,64kg/diaagua0,4%3158,64kg/dia
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agua0,4%3158,64kg/diasale0,6%4737,96kg/diasale0,6%4737,96kg/dia
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sale0,6%4737,96kg/diaTOTAL100,0%789660kg/diaTOTAL100,0%789660kg/dia
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TOTAL100,0%789660kg/dia
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en esta etapa no se producen cambios en la materia por lo tanto lo que entra es lo que sale sin afectarce la compocision quimica del petroleo crudo, de esta etapa pasamos a la siguiente
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2 ALMACENAMIENTO
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contamos con un almacenamiento que consta de una entrada y una salida
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BALANCE GENERAL
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FORMULAsimplificada
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F2789660kg/diaF3789660kg/dia
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petroleo crudo
petroleo crudo
789660kg=789660kg
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Petroleo crudo que entra al almacenamientoPetroleo crudo que sale al almacenamiento
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carbono85,5%675159,3kg/diacarbono85,5%675159,3kg/dia
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hidrogeno12,3%97128,18kg/diahidrogeno12,3%97128,18kg/dia
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azufre1,0%7896,6kg/diaazufre1,0%7896,6kg/dia
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nitrogeno0,2%1579,32kg/dianitrogeno0,2%1579,32kg/dia