Guia Practica 1 Cinetica Química

1. Se tiene tiene la la sigui siguiente ente reacció reacción: n: A B irrev irrevers ersible ible de 1° orden, orden, se lleva lleva a cabo cabo en en un reactor de mezcla completa cuyo volumen es de 5 litros con una alimentación de 2 itros cuya concentración inicial es de !.1 mol" cuya constante #$!.%min &1. 'alcular: a( 'onversión )ue se obtiene en el reactor de mezcla completa *'+(, b( -eter -etermin mine e el volu volumen men del del reacto reactorr de lu/o lu/o pisto piston n )ue )ue nos propo proporc rcion iona a una una conversión igual al de A. 2. a reacción de dimerización dimerización 20 - se realiza en la ase l)uida en presencia presencia de un disolvente inerte en condiciones isotrmicas *3!°'(. a constante de e)uilibrio es elevada y positiva por lo tanto la reacción es irreversible #$ 2"mol.g.4. a r es de 2° orden con respecto a 0 cuya densidad es 6 mol.g". Si el reactor discontinuo en el )ue se lleva a cabo la dimerización se carga con una alimentación )ue contiene 5!7 en volumen de 0, el resto es disolvente inerte. 89u tiempo de reacción se re)uiere para )ue el %57 del monómero 0 se convierta en dmero -. . ;n un reacto ctor se plan laniic iica a la conversió rsión n de A en  en ase l)uida ida. a este)uiometria este)uiometria de la reacción reacción es A  cuyo orden de reacción se desconoce. desconoce. 'on 'on ob/et ob/eto o de ir plani planiica icand ndo o la pote potenci ncial al prod producc ucción ión a esca escala la indust industria riall del del compuest compuesto o , se 4a decidid decidido o estudiar estudiar la cintica cintica de la reacció reacción n A  un reactor reactor disconti discontinuo nuo.. 0ediante 0ediante la toma de muestras muestras en el reactor reactor disconti discontinuo nuo a interv interval alos os de tiemp tiempo o deter determin minado ados, s, se 4a deter determin minado ado las las varia variaci cione ones s de la concentración de A en dic4o reactor obtenindose los datos siguientes:

' A*mol"l( &va*mol"&min(

!.1 !. 2 !.1 !. 

!. !.< !.5 !.6

!. 5 !. 5

!.6

!.%

!.25 !.1

!.3

1.!

1.

!.!6 !.!5 !.!< 5

2.! !.!< 2

'alcular: a(;l tiempo )ue 4a de reaccionar cada carga para )ue la concentración descienda de 1. mol"l a !.mol" b(;l tama=o del reactor de mezcla completa para alcanzar la conversión del %57 con una alimentación de 1!!> moles de A"4 *'  A!mol" $ 1.2 mol". c(;l tama=o del reactor de lu/o pistón para alcanzar 3!7 de conversión con una alimentación 1!!! mol A" *' A! $ 1.5 mol"(. <. ;l diagrama diagrama represen representa ta la velocid velocidad ad de una reacción reacción en unción unción de la conversió conversión n para una reacción tpica adiab?tica. 'alcular: a(89u peso de catalizador se necesitara si se )uiere alcanzar una conversión de 3!7 en un 'S+@ b(89u peso de catalizador se necesitara si se )uiere alcanzar una conversión de 3!7 en un B@ c(Asu c(Asumi mien endo do )ue )ue d. d. +iene ene un 'S+ 'S+ y un B B )ue tien tienen en igua iguall peso peso de catalizador, muestre gr?icamente cual sera el me/or arreglo para llevar a cabo la

reacción. se la cantidad m?s pe)ue=a de catalizador para alcanzar el 3!7 de conversión.

5. na compa=a tiene dos reactores 'S+ de dierentes tama=os )ue producen un determinado producto )ue sigue una cintica de primer orden. e preguntan a usted como especialista en )u orden se deben poner estos reactores para obtener la m?ima velocidad producción. Asuma )ue ambos reactores operan a la misma temperatura y en ase li)uida. 8'u?l es su respuesta@ Custii)ue su respuesta con ecuaciones y gr?icamente. 6. n reactor 'S+ de
&r  A

!.2

!.!16%

!.!<33

!.!!236

!.!!2!<



!.!

!.1

!.<

!.%

!.F

'alcular: a( 8'u?l es la m?ima conversión )ue se puede obtener en los dos reactores conectados en serie@ b( 8'u?l sera la conversión total si se usan dos reactores 'S+ de
c(

8'u?l es el volumen de un D para obtener una conversión del 6!7, si la velocidad de lu/o molar de entrada es 2 mol de A"min@

%. a curva )ue muestra aba/o representa la variación del *1"&r  A( en unción de la ' A. -eterminar el tiempo necesario para convertir 6 mol" a 2 mol". ;l tiempo est? en 4oras

3. a reacción eotrmica: A →  B E ', se lleva a cabo adiab?ticamente y se obtuvieron los siguientes datos:

G

!

!.2

!.<

!.< 5

!. 5

!. 6

!.3

!.F

&r  A, mol"dm&min

1. 1.6 ! %

5.!

5.!

5. !

5. !

1.2 5

!.F1

a velocidad de lu/o molar de alimentación ue de !! mol"min. a( 8'u?les son los volHmenes necesarios de un D y un 'S+ para obtener una conversión del
F. na solución acuosa de un reactante ingresa a un reactor 'S+ a una determinada concentración ' A! y luego pasa a un reactor D. a reacción est? dada por 2 A→ B, r  A $ & J ' A2. -eterminar la concentración de A a la salida del reactor D CAo= 10 CA2 =

CA1 = 2 mol/L

VPFR = 2VCSTR VCSTR

1!.Benceno se remueve de aguas subterr?neas usando columnas empacadas de arrastre por aire. a( -eterminar el volumen de la columna )ue se re)uiere para obtener ' i"'   $ 1!. a velocidad de lu/o del l)uido en la columna es 2 m "min. Asuma )ue # a $ !.2 min &1 y el actor de burbu/eo *stripping( es . b( na vez )ue la velocidad de lu/o del l)uido, del gas y el volumen est? deinido, 8cómo se puede me/orar la eiciencia de remoción@ 89u par?metros podran aectar este cambio@