FELDER_PROBLEMA_4_53

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Problema 4.53 pág. 175
Marisol Cruz Rivera
Primavera 2016
BALANCE DE MATERIA
 Y ENERGÍA
FELDER 4.53
El clorobenceno (C6H5Cl), un solvente e intermediario importante en la producción de muchos otros productos químicos, se obtiene burbujeando cloro gaseoso en benceno liquido en presencia de un catalizador de cloruro férrico. En una reacción secundaria indeseable, el producto se clora aun mas para dar C6H4Cl2, y en una tercera reacción, el C6H4Cl2 se clora hasta C6H3Cl3.
La alimentación a un reactor de cloración consiste en benceno casi puro y cloro gaseoso de grado técnico (98% por peso de Cl2 y el balance de impurezas gaseosas con peso molecular promedio de 25.0).El líquido que sale del reactor contiene 65.0% por peso de C6H6, 32.0% por peso de C6H5Cl, 2.5% por peso de C6H4Cl2 y 0.5% por peso de C6H3Cl3. El gas de salida solo contiene HCL y las impurezas que entraron con el cloro.
A) Desea determinar (i) el porcentaje en exceso de benceno que se alimenta, (ii) la fracción de conversión del benceno, (iii) la fracción del rendimiento de monoclorobenceno, y (iv) la relación de masa de gas de alimentación respecto del liquido de alimentación. Compruebe, sin realizar cálculos, que tiene suficiente información sobre el proceso para determinar estas cantidades.
B) Lleve a cabo los cálculos.
C) ¿Por qué se alimenta benceno en exceso y se mantiene baja la fracción de conversión?
D) ¿Qué se podría hacer con el efluente gaseoso?
E) Es posible usar cloro 99.9% puro (grado reactivo) en lugar del grado técnico que se usa en el proceso. ¿Por qué es probable que no se haga esto? ¿En que condiciones seria necesario emplear reactivos de pureza extrema para un proceso comercial? (sugerencia: considere los posibles problemas asociados con las impurezas de los reactivos de grado técnico.)
Diagrama
Reacciones involucradas en el proceso:
1) + Cl + HCl
2) Cl + + HCl
3) + + HCl
Suponiendo 
 = 100 kg
4
Entonces: