Question

8. Se quema carbón de Illinois a una tasa de 750 Kg.s-1. Si el análisis elemental del carbón indica que contiene 5.00% de azufre. El azufre en la ceniza es 3% del Azufre que entra ¿Cuál es la cantidad de SO2 emitida en un año? NOTA: Tenga en cuenta que el azufre en su estado natural se encuentra como S8. Esto es importante para establecer la ecuación de combustión del azufre en forma correcta.

Answer 1

Nos tenemos que centrar en el azufre:

Cuando nos dicen que se quema o combustiona, esta refiriendo a un proceso de combustión, donde requiere oxígeno para transformar la materia. Para el azufre (ecuación balanceada):

$S_8+8O_2 \to 8SO_2$

Tenemos el flujo de carbón de Illinois que es de 750 Kg/s , si tomamos como base de cálculo 1 segundo de operación, tendremos la masa del carbón 750 Kg, donde el 5% de ello es azufre, es decir:

$m_{azufre}=750\times5\%=750\times0,05=37,5~Kg$

Pero no todo reacciona, nos dice que va a quedar una ceniza residual que contiene 3% de azufre entrante:

$m_{azufre~en~ceniza}=37,5\times3\%=37,5\times0,03=1,125~Kg$

Entonces la masa de azufre que va a reaccionar es:

$m_{azufre~que~reacciona}=37,5-1,125=36,375~Kg$

Tenemos al azufre como $S_8$, su masa molecular es de $256~g/mol$ o $256~Kg/Kmol$ , hallamos las kilomoles de $S_8$ que reacciona:

$n=\frac{m}{\overline{M}} =\frac{36,375}{256} =0,142~Kmol$

Ahora por estequiometría, si 1 Kmol de $S_8$ produce 8 Kmoles de $SO_2$ ; entonces 0,142 Kmoles de $S_8$ producirán 0,142 x 8 = 1,136 Kmol de $SO_2$

Como la masa molecular del $SO_2$ es de $64~g/mol$ o

$64~Kg/Kmol$, procedemos a hallar la masa de $SO_2$ emitida:

$1,136=\frac{m_{SO_2}}{64} ~~\to~~m_{SO_2}=72,704~Kg$

Pero no olvidar que esa masa es por 1 segundo, nos piden por 1 año:

$72,704~\frac{Kg}{s} \times\frac{3600~s}{1~h} \times\frac{24~h}{1~d}\times\frac{365~d}{1~a\~no} =2292793344~\frac{Kg}{a\~no}$

En toneladas (dividiendo entre 1000) será:

$2292793,344~\frac{Ton}{a\~no}$

Espero haberte ayudado. Saludos