IRQ1P110 Rev 0 (Con Resolución)

U TN - F .R.B .R.B.A .A - Departamento de Ingeniería Química UTN F.R.B.A Ingeniería de las Reacciones Químicas - Primer Examen Parcial – 04/09/2010 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Problema 1:

Se investiga la cinética de la reacción de descomposición del reactivo A en fase acuosa, según la B + 2 C , en dos reactores de mezcla completa (TCIA) conectados en serie, el segundo de reacción: A los cuales tiene doble volumen que el primero. En el estado estacionario, cuando la concentración de la alimentación es C A0  = 1 mol/litro y el tiempo medio de permanencia en el primer reactor es de 96 segundos, la concentración concentración en éste es 0,5 mol A/litro y en el segundo 0,25 mol A/litro. a) Esquematice el sistema sistema de reactores e indíquelo indíquelo cualitativamente cualitativamente en un gráfico x A  vs. T; y en otro 1/(-r  A) vs. x A. b) Indique qué clase de balances y cuántos debe plantear para resolver el sistema, justifíquelo brevemente. c) Determine la la ecuación cinética para para la reacción reacción de descomposición descomposición.. Calcule el orden de reacción Calcule la constante cinética indicando las unidades correspondientes correspondien tes ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------• •

Problema 2:

En una planta química se pretende llevar a cabo la reacción elemental en fase líquida A R , para ello se cuenta con dos reactores tipo TCIA con aislación térmica perfecta, uno de 428 litros de litros de volumen útil para reacción y otro de 4077 litros, litros, además hay disponible un intercambiador de calor capaz de producir hasta un salto de temperaturas de 50 °C con °C con una eficiencia del 100%. Para el análisis del proceso se posee los datos mostrados en la tabla, el correspondiente gráfico x A vs T , y las siguientes restricciones: •

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Por razones razones de control control del proceso y disponibilidad disponibilidad de analizadores analizadores el 1° reactor deberá deberá operar a xA= 0,4 y 0,4 y el 2° reactor deberá operar a xA= 0,8. 0,8. Suponer que la eficiencia de transferencia transferen cia de calor es del 100% y que no existen pédidas de calor al medio en ningún equipo del proceso. No se cuenta con servicios de de fluidos térmicos (agua (agua de enfriamiento ni vapor de calefacción). calefacción). Los valores valores dados de las propiedades propiedades de los fluidos son son valores medios y pueden considerarse considerarse constantes en el rango de las temperaturas de trabajo.

Si se desea configurar un proceso que permita la máxima producción con los datos y restricciones indicadas, se solicita: a) b) c) d) e) f)

Asociar cada uno de los los esquemas de proceso con el gráfico gráfico x A vs T correspondiente. Indicar y justificar cualitativame cualitativamente nte ¿cuál será el esquema esquema de máxima máxima producción? producción? ¿Qué reactor reactor debería debería estar primero en la serie? Plantear todos los los Balances de Materia Materia y Energía que que sean necesarios necesarios para resolver resolver el sistema. Determinar todas las las temperaturas de entrada entrada y salida del Intercambiador Intercambiador de calor, calor, esquematícelo esquematícelo y coloque los valores sobre él. Determinar la producción del diagrama de procesos seleccionado. 1

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