Problema $3.$

En la econom$$a del hidr$$geno$,$ la reacci$$n de desplazamiento de agua $("$water gas shift", WGS$)$ ha ganado mucho inter$$s$.$ Dicha reacci$$n permite que hidr$$geno adicional pueda obtenerse a partir de procesos de recuperaci$$n de energ$$a como gasificaci$$n de biomasa. La reacci$$n es reversible y exot$$rmica: $CO(g)+H_{2}O(g)>H_2(g)+C{O}_2(g).$ La expresi$$n de la constante de equilibrio en funci$$n de la temperatura para un rango de temperatura de $600-2000K$ puede definirse como:

$lo{g}_{10}$Keq$=-2\mathrm{.}4198+0\mathrm{.}0003855T+\frac{2180\mathrm{.}6}{T}$

El sistema de enriquecimiento de hidr$$geno a partir de gasificaci$$n de biomasa consiste en un reactor de lecho fijo $($tubular$,$ equipo R$-101)$ con un catalizador de Fe$/$Cr donde la reacci$$n WGS toma lugar $($a $350C$ y $1$atm $)$ y en una columna de adsorci$$n $("$pressure swing adsorption", PSA : equipoT$-101)$ donde todo el $C{O}_2$ y la mayor$$a del $CO$ son separados para obtener una corriente con concentraciones altas de $H_2$ y $C{H}_4$ que pueden ser utilizadas como sustituto de gas natural $($ver Figura$).$ La corriente de alimentaci$$n al reactor es $20N\frac{m^3}{h}$ gas h$$medo$,$ con una fracci$$n gas seco a gas h$$medo de $0\mathrm{.}4.$

a$.$ Escribir tabla de datos del problema.

b$.$ Escribir ecuaciones de balance de materia y relaciones adicionales si las hay.

c$.$ Escribir tabla de grados de libertad de los equipos R$-101$ y T$-101,$ del proceso y global.

d$.$ Proponer una estrategia de soluci$$n del problema.

Figura. Los porcentajes est$$n expresados en $\%$ volumen en base seca$.$