En unreactorexperimental discontinuo seestudia unareacciónquímica para su posterior puesta en march a a esc ala indus tri al; se ha compr obado qu e la est equio metrí a de la rea cci ón responde a la ecuación: A+2B = C+D, y se ha detectado un intermedio inestable Xdurante la misma. Para los experimentos cinéticos se ha escogido el reactivo como especie química de control, me!clando y " en proporcione s estequiométricas, con los resultados detallados en la tabla. #a reacción se lleva a cabo en la planta industrial con un reactor continuo tipo tanque agitado de $ m % , alimentado con una corriente de & m % 'h y composición igual a la me!cla inicial empleada en el reactor experimental. (alcular: $) #a cons tant e cinéti ca, ecua ción de ve locid ad pro babl e y mec anis mo de la reacción consistente con los datos disponibles. &) #a conv er sió n alc an! ada en el re act or cont inuo indu str ial y n*mer o de unidades necesarias con reactores en cascada de volumen $'$+m % para lograr una pr oducción similar supuesto que se mant ienen las dem-s condiciones ). %) Proponer la modi icación de dis e/o que podr ía reali!arse en el *ltimo tanque para que la conversión en ambos sistemas coincida exactamente. 0iempo, t min) (oncentración, ( mol'dm % ) + & 1 2 3 $+ +,+45+ +,+31+ +,+61+ +,+23+ +,+2$+ +,+525
En un reactor experimental discontinuo se estudia una reacción química para su posterior puestaen marcha a escala industrial; se ha comprobado que la estequiometría de la reacciónresponde a la ecuación: A+2B = C+D, y se ha detectado un intermedio inestable X durante lamisma. Para los experimentos cinéticos se ha escogido el reactivo como especie química decontrol, me!clando y " en proporciones estequiométricas, con los resultados detallados en latabla.
#a reacción se lleva a cabo en la planta industrial con un reactor continuo tipo tanqueagitado de $ m%, alimentado con una corriente de & m%'h y composición igual a la me!cla inicialempleada en el reactor experimental.
(alcular:$) #a constante cinética, ecuación de velocidad probable y mecanismo de la
reacción consistente con los datos disponibles.&) #a conversión alcan!ada en el reactor continuo industrial y n*mero de
unidades necesarias con reactores en cascada de volumen $'$+ m% paralograr una producción similar supuesto que se mantienen las dem-s
condiciones).%) Proponer la modiicación de dise/o que podría reali!arse en el *ltimo
tanque para que la conversión en ambos sistemas coincida exactamente.
En un reactor continuo de tanque agitado experimental de 15+ ml de capacidad se reali!an dos
series de pruebas a 5+7( y 6+7( para estudiar la cinética de la reacción → " en ase líquida.
#a alimentación es una disolución al &+8 de en un disolvente inerte y puede suponerse quela densidad permanece constante e igual a +,34 9g'l; la masa molecular de es $++ g'mol.
<e desea instalar una batería industrial con dos tanques en serie que operen a 2+7( y a 3+7(respectivamente. #a alimentación a tratar es de &5 l'min con una concentración de 5 mol 'l y
+,& mol"'l, para lograr una conversión del 658. (alcular el volumen necesario de los tanques,supuestos de igual tama/o.
=eterminación de los par-metros cinéticos: v 9>( n 9>e?"'0
v (o ?( )''o) $,63 ? ( )>o'15+ (o @ >d'A $,63 mol'l
aBustando lg v vs lg ( para ambas series de experimentos:
0$ %&% C r +,4444 n $,&3 lg 9$ ?$,2+20& %1% C r +,4443 n $,&2 lg 9$ ?$,&+2
=eterminar la energía de activación y el actor de recuencia de la reacción, y calcular el tiempode contacto requerido para que la descomposición se complete en un 448, para cada una delas temperaturas de operación indicadas.
Ea = %$1,2 9G'mol A = &,125>$+$5
s?$
EB: 9 >eEa'H0 6,56 s?$ 32+7()
v ?d('dt 9>( t $'9>ln (o'( +,2$ s 448)
τ (o ∫ dx'v ?$'9>I&>ln$?x)DxJ $,+4 s ε$)
Este valor concuerda con (hem.eng.$435 n752 para
etano a etileno en un reactor tubular vacío: τ$,+% s)
En un reactor de luBo de pistón con un di-metro interior d $,&6 cm, se descompone etano a25+7( y $ atm para dar etileno e hidrógeno 9 $,& s
?$). (alcular la longitud necesaria del tubopara convertir el &58 de una alimentación No +,+$ mol(&O2's.
(&O2 g) → (&O1 g) D O& g)
o τ No ∫δx'v o'9>xD&>ln$?x)+
+,&5
v 9>( 9>(o $?x)'$Dx)
#>πd'&)& +,&+5 dm% # 1,62 m) o Noℜ0'p +,62 dm%'s
τ +,&6 s
El valor de la constante cinética a 25+7( con los datos del eBercicio anterior sería: 9 %,63>$+ ?% s?$ ; sin embargo, en esteproblema la constante es casi tres órdenes de magnitud superior debido probablemente al empleo de un catali!ador),por lo que el proceso puede reali!arse a temperaturas muy ineriores con unas dimensiones del equipo m-s reducidas.
El tetraluoroetileno monómero del teflón) se abrica por pirólisis del monocloro?diluorometano
en un reactor de tubo vacío: & (O(lN & → (&N1 D & O(l ∆Or7 $3 9cal'mol), aunque también se
producen peque/as cantidades de O(N&)n(l. En las condiciones de reacción $6++7( y $ atm)la constante de equilibrio es muy elevada y la reacción es de primer orden 9 +,46 s
?$).En un experimento de laboratorio se alimenta (O(lN&, con luBo m-sico de $++ g'h, a un reactor de %+ cm de longitud para obtener una conversión del %+8 con un tiempo espacial de +,1+ s).(alcular el radio interno del tubo y el calor que debe suministrarse al reactor 9cal'h>cm&).
