diagrama de estireno

1. Ejercicio propuesto 2, Introducción a la Ingeniería Química 2010/11
Producción de estireno
El estireno se obtiene a partir de etil benceno mediante una reacción catalítica en fase gaseosa:
C8H10(g) → C8H8(g) + H2 ΔHR(600ºC) = +124,5 kJ/mol
El proceso se lleva a cabo a 1 atm. La alimentación fresca se mezcla al etil benceno recirculado
resultando una corriente líquida a 25ºC, que se calienta hasta 500ºC en el evaporador A. El etil benceno,
ahora en fase gaseosa, se mezcla con vapor de agua a 700ºC y es introducido en el reactor a 600ºC (el
vapor se añade para evitar reacciones laterales indeseables y eliminar residuos de catalizador). La salida
del reactor se enfría hasta 25ºC en el condensador (D), requiriendo 10 MW de refrigeración, de forma que
estireno, etil benceno y agua condensan, mientras el hidrógeno se elimina como una corriente gaseosa. El
agua y los hidrocarburos son inmiscibles, y se separan en el separador de fases líquidas E. El agua se
evapora (en F) y retorna al reactor. La corriente de hidrocarburos se separa en una columna de destilación
en etil benceno puro (que se recircula) y estireno puro. El flujo de estireno que se produce es 1 kg/s.
Datos:
Etil benceno: CPL=182 J/(mol·K) ; ΔHVAP=36,0 kJ/mol (Tb=136ºC); CPG [J/(mol·K)]=118+0,3·T [ºC]
Estireno: CPL=209 J/(mol·K) ; ΔHVAP=37,1 kJ/mol (Tb=145ºC); CPG [J/(mol·K)]=115+0,27·T [ºC]
Agua: CPL=75,3 J/(mol·K) ; ΔHVAP=40,7 kJ/mol (Tb=100ºC); CPG [J/(mol·K)]=33,4+0,01·T [ºC]
Hidrógeno: CPG =29,1 [J/(mol·K)]
Calcular:
1. Los flujos de alimentación fresca y recirculación (kg/s).
2. El flujo de agua que circula en el sistema de reacción (kg/s).
3. Las cargas térmicas en los evaporadores (A,F) y en el reactor (C) (kW).
Una corriente de refresco de agua (no se muestra en el diagrama) se hace necesaria para reponer las
pérdidas en la corriente de hidrógeno; si la presión de vapor del agua a 25ºC se toma como 0,03 atm,
4. ¿Qué flujo (kg/s) debe tener?