1. En una central térmica se queman 6.000 t/día de carbón con un contenido en azufre de un 2,4%. Calcular: a) Toneladas de SO2 generadas al año. b) Cuál sería la concentración de dióxido de azufre sin depurar expresada en ppm y en mg/m3 si el volumen total de gases producidos es de 4.107 Nm3/dia c) ¿Qué cantidad diaria de carbonato cálcico será necesario añadir a los gases de combustión para reducir un 70% las emisiones de dióxido de azufre, precipitándolo en forma de sulfato de calcio?
2. En una zona industrial en el Departamento del Valle del Cauca de 80 Ha; se evidencia una capa de aire contaminado que tiene un espesor aproximado de 40 m, sobre la chimenea más alta que se encuentra a 25 m de altura. Un ingeniero ambiental propone bombear diariamente el aire contaminado a una zona de bosque, para que ésta sea descontaminada naturalmente. Calcular: a. El caudal de aire inicialmente en litros/s que debería bombearse diariamente. b. El caudal de air
Respuestas
a) Toneladas de SO2 generadas al año.
Cada día genera: 6000t al año son:
Al año = 6000 t* 365 = 2 190 000 Toneladas al año.
2 190 000 * 2,4% = 52560 Toneladas de azufre al año.
Para producir SO2 se necesitan de 1/2 partes de asufre, de modo que, con 52 560 toneladas de asufre se producen = 105 120 toneladas de SO2
b) Cuál sería la concentración de dióxido de azufre sin depurar expresada en ppm y en mg/m 3 si el volumen total de gases producidos es de 4.10 7 Nm 3 /dia
Al año = 105 120/ 4,10 * 10 ⁷ = 2,56*10⁻³
Diario= 2,56*10⁻³ /365 = 7,02 * 10⁻⁶ T
Ahora, sabemos que 1 tonelada equivale a 10⁹ mg:
Diario= 7,02 * 10³ mg. / m³.
Para calcular la concentración en ppm:
V= nRT/P
V=2 (2,4)* (0,082)* 273
V= 1,67 L
lo que equivale a :
Ppm = 1670 ppm SO₂
c) ¿Qué cantidad diaria de carbonato cálcico será necesario añadir a los gases de combustión para reducir un 70% las emisiones de dióxido de azufre, precipitándolo en forma de sulfato de calcio?
La reacción química descrita anteriormente viene dada por:
CaCO₃ +SO₂ +1/2 O₂ = CaSO₄ + CO₂
SO₂ = 105 120 ton * 0,7 = 73 584 toneladas.
Peso molecular de CaCO₃ = 100,0869 g/molPeso molecular de SO2 = 64,066 g/mol.
100,0869/64,066 = 1,56.
Por cada parte de SO2 se necesita 1,56 veces de CaCO3, por lo tanto:
CaCO3 = 1,56 * 73 584 = 114 956,36 toneladas de CaCo3
2.- Respuesta:
Volumen de aire contaminado= 80 (1000 m²) * (40-25 m) = 1,2* 10 ⁶ m³.
Volumen que debe ser drenado diariamente= 1,2* 10 ⁶ m³
Primer Problema:
a) Toneladas de SO2 generadas al año
6000 ton carbón / día (365 días / 1 año) ( 2,4% ton S /ton carbón) (64 ton SO2 / 32 ton S)= 105120 ton SO2 / año
b) Cuál sería la concentración de dióxido de azufre sin depurar expresada en ppm y en mg/m³ si el volumen total de gases producidos es de 4*10∧7 Nm³/día:
105120 ton SO2 / año (1 dia /4*10∧7 m³ gases) (1 año /365 días) (10∧9mgSO2/ton SO2) = 7,2 *10∧17 mg SO2 /m³ gases
P. V = n*R* T
Transformamos:
1 atm V = 2 (2,4 gr)/64 gr /mol * (0,082 atm * L/ mol K )* 273K
V = 1,68 L SO2
SO2 ppm = 1,68 L SO2 /m³ gases * 1000 m³ SO2 / L SO2 = 1680 ppm
c) ¿Qué cantidad diaria de carbonato cálcico será necesario añadir a los gases de combustión para reducir un 70% las emisiones de dióxido de azufre, precipitándolo en forma de sulfato de calcio?
Ca CO3 +SO2 +1/2 O2 = CaSO4 + CO2
105120 ton SO / Año (70% ton reducida /ton SO2) (1 año / 365 días) (10∧6 gr SO2/ ton SO2) (1 mol SO2 /64 gr SO2) (1 mol CaCO3 /1 mil SO2) (100 gr CaCO3 / 10∧6 gr Ca CO3 = 3,15 *10∧14 ton CaCO3 / Día
2.- El caudal de aire inicialmente en litros/s que debería bombearse diariamente
Volumen de aire contaminado= 80 (1000 m²) * (40-25 m) = 1,2* 10 ∧6 m³.
Volumen que debe bombearse diariamente= 1,2* 10∧6 m³.