Practica #3 Reactor Tubular.docx

LABORATORIO DE OPERACIONES UNITARIAS

REACTO R TUBULA R

Universidad Autónoma de Baja California Facultad de Ciencias Químicas e Ingeniería Campus Tijuana

(!ACTICA / TIE%(. -E !ECI-E0CIA E0 !EACT.! TUBU*A!

*AB.!AT.!I. -E .(E!ACI.0E1 U0ITA!IA1

Alumnos:

Barreda de la Cruz Estefanía Bernal errera Alejandra Cruz !odríguez "eritza #uje$ %anjarrez "&'ez Alejandra (ulido ) (erla *iz+et,

Maestra: -elgadillo Becerra Claudia Materia: *a+oratorio de .peraciones Unitarias


REACTO R TUBULA R

Carrera: Ingeniería Química

TI2UA0A BA2A CA*IF.!0IA A 34 -E 1E(TIE%B!E -E 5436

Objetivo -eterminar la distri+ución de tiempos de residencia en un reactor tu+ular empleando el m7todo de estímulo respuesta)


REACTO R TUBULA R

Maro Te!rio *a 8Ingeniería de las reacciones 9uímicas: se ocupa del dise'o $ operación de los aparatos donde se llevan a ca+o las transformaciones 9uímicas a escala industrial; reactores 9uímicos< puede decirse 9ue es la disciplina 9ue cuanti=ca la in>uencia de los fenómenos de transporte $ la cin7tica? para relacionar el funcionamiento de los reactores con las condiciones $ varia+les de entrada; Funcionamiento del reactor @ f entrada? cin7tica? contacto Adem&s de los reactores C1T! $ por lotes? otro tipo de reactor de uso comn en la industria es el reactor tu+ular? 9ue consiste en un tu+o cilíndrico $ normalmente se opera en estado estacionario? igual 9ue el C1T!) Este reactor? se caracteriza por9ue el >ujo de >uido a trav7s de 7l es ordenado? sin 9ue ninguno de sus elementos se mezcle con cual9uier otro? lo 9ue signi=ca 9ue no ,a$ mezcla en la dirección de >ujo< $ es unos de los m&s usados a nivel industrial? donde presentan una determinada ecuación de dise'o? 9ue relaciona los par&metros de conversión? caudal de alimentación? volumen del reactor $ velocidad de reacción? siendo esta ltima descrita a partir de datos eDperimentales) Es ideal para =nes industriales cuando se ,an de tratar grandes cantidades de materiales? $ cuando la velocidad de reacción va de relativamente alta a mu$ alta) Una de las ventajas por la cual los reactores tu+ulares son unos de los m&s utilizados? es 9ue presentan una ma$or conversión por unidad de volumen $ +ajos costo de operación? aun9ue su costo inicial puede ser +astante elevado) Adem&s? pueden emplearse para reacciones eDot7rmicas o endot7rmicas $ al estar empacados con partículas de catalizador actan como reactores de lec,o =jo) En el reactor tu+ular? los reactivos se consumen continuamente a medida 9ue >u$en a lo largo del reactor) 1e emplean fundamentalmente para reacciones en fase gas? aun9ue tam+i7n con >uidos $ sólidos) *os dise'os concretos presentan mltiples variantes? función principalmente de las necesidades de cat&lisis o los re9uerimientos de intercam+io t7rmico)


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En un gran nmero de reactores continuos 9ue se utilizan en la pr&ctica industrial es característico 9ue no se promueva ningn tipo de mezclado de la masa reactiva) -e esta manera? los elementos de volumen de reactivos viajan a trav7s del reactor sin tener ma$or 8relación: con los elementos 9ue van m&s atr&s o m&s adelante) En estos casos la ,ipótesis de 9ue el >ujo es pistón permite desarrollar un modelo matem&tico de reactor 9ue provee un m7todo mu$ so=sticado de dise'o) Al reactor 9ue cumpla con la ,ipótesis del >ujo pistón lo llamaremos reactor >ujo pistón? !F(? o !eactor Tu+ular Ideal? TUB) (ara 9ue el reactor tu+ular sea un reactor >ujo pistón? tres condiciones de+en ser satisfec,as; 3) En cual9uier sección transversal? normal al movimiento del >uido? la velocidad es uniforme >ujo como un tapón) 5) a$ mezclado completo en la sección transversal del tu+o presión? temperatura $ composición son uniformes) /) *a difusión es desprecia+le frente al >ujo glo+al *as especies 9ue toman parte en la reacción) 0unca pasan a otro elemento? $a sea anterior o posterior al su$o propio) Como resumen? en un reactor tu+ular eDisten gradientes de concentración? temperatura $ tiempos de residencia< pero siempre 9ue sea posi+le considerar 9ue la temperatura es constante en la sección recta? la difusión $ la elongación del per=l de velocidades son poco signi=cativos para afectar la validez de la ,ipótesis de >ujo de pistón? salvo 9ue el reactor sea mu$ corto en relación a su di&metro) El error de+ido al gradiente t7rmico es particularmente signi=cativo en reactores de lec,o =jo donde la refrigeración de+a realizarse a trav7s de las paredes< por ello re9uieren a menudo m7todos empíricos)


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Material " E#ui$o Utili%a&o • • • • • • • •

!eactor tu+ular 56 vasos desec,a+les de 64 ml mínimo) Espectrofotómetro $ 5 celdas 3 cm de anc,o Cronómetro Em+udo de cuello largo de preferencia de pl&stico (ro+eta de 344 ml Esp&tula aso de precipitado de 344 ml

Reativos • •

Agua %n.G


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Dia'ramas &e (lujo ")o Dibujos &el E#ui$o

%anjarrez ") Alejandra


Cruz !) "eritza

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Bernal ) Alejandra

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Barreda -) Estefanía

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(ulido ) (erla

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Proe&imiento 3) 1e preparó la solución de

%n.G a

4)45 0 en un matraz

volum7trico de 344ml? en el cual se a'adieron 4)36Hg de %n. G $ 344 ml de agua)


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5) 1e midió la a+sor+ancia de la solución inicial de %n.G) /) 1e rotularon 56 vasos desec,a+les) G) Con la pro+eta de midió el >ujo de la torre $ con el cronometro se tomó el tiempo) 6) 1e realizaron los c&lculos del >ujo volum7trico para tener un >ujo promedio de 5 mls) J) In$ectamos 64 ml de la solución de %n. G medida con la jeringa en la parte superior de la columna? tomando la in$ección como t@4) K) 1e tomaron 56 muestras con un intervalo de 34 $ 54 segundos cada una) H) 1e midió la a+sor+ancia de cada muestra a 6G4 nm) L) *impiamos el &rea de tra+ajo $ el e9uipo utilizado)


C*lulos

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Observaiones

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Conlusiones Con esta pr&ctica logramos o+servar el funcionamiento de un reactor tu+ular? con el =n de determinar la distri+ución de tiempos de residencia en este reactor? donde en cada sección del reactor ,a$ una conversión diferente) *os resultados o+tenidos de los datos eDperimentales fueron El tiempo de residencia es un valor mu$ importante a nivel industrial? de+ido a 9ue nos determina 9ue tanto tiempo se llevara a ca+o la reacción dentro del reactor? esto puede a$udar a optimizar en la fa+ricación del producto)


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Ane+os Ta+la de Actividades en el !eporte Actividad .+jetivo %arco teórico E9uipo $o %aterial $ !eactivos (rocedimiento C&lculos $ resultados .+servaciones Conclusiones

!esponsa+le (ulido ) (erla Bernal ) Alejandra (ulido ) (erla Bernal ) Alejandra (ulido ) (erla Bernal ) Alejandra (ulido ) (erla Bernal ) Alejandra %anjarrez ") Alejandra Cruz !) "eritza #uje$ Bernal ) Alejandra (ulido ) (erla

Actividades en el la+oratorio Actividad (reparación de la solución *impieza de &rea de tra+ajo $ material

%edición de a+sor+ancia en el espectro Gcu A'adió el trazador a la torre %anejo del cronómetro Tomo las muestras con el trazador

!esponsa+le Barreda C) Estefanía (ulido ) (erla Cruz !) "eritza #uje$ Barreda C) Estefanía (ulido ) (erla %anjarrez ") Alejandra Bernal ) Alejandra (ulido ) (erla Cruz !) "eritza #uje$ %anjarrez ") Alejandra Barreda C) Estefanía


(roporciono vasos para la muestra !eci+ió vasos con muestra C&lculos de Flujo volum7trico !otular vasos

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Cruz !) "eritza #uje$ Bernal ) Alejandra Bernal ) Alejandra Bernal ) Alejandra Cruz !) "eritza #uje$

Re,erenias • •

,ttp;MMM)academia)eduHHJHG/LInformeNdelN!EACT.!NTUBU*A! 1mit,? O)!) $ %issen? !)O); C,emical !eaction E9uili+rium Anal$sis? t,eor$ and algorit,ms? 2o,n Oile$ 3LH5? Cap)5)

•

Fogler? ) 1) s)f)) Elementos de Ingenieria de las !eacciones Quimicas) (rentice all)

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