UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN SIMÓN FACULTAD DE CIENCIAS Y TECNOLOGÍA CARRERA DE INGENIERÍA QUÍMICA
FUNCIONAMIENTO DE UN REACTOR TUBULAR EN ESTADO ESTACIONARIO
Integrantes
:
Jimenez Ferrufino Noelia Lucana Velasquez Neyda Mariscal Alcocer Ronal Perez Gumiel Pamela Noemi Sanchez Calla Juan Carlos
Docente
:
Lic. Bernardo Lopez
Asignatura
:
Laboratorio de reactores
Fecha
:
26 de noviembre de 2013
Cochabamba – Bolivia
Print document FUNCIONAMIENTO DE UN REACTOR TUBULAR EN ESTADO In order to print this document from Scribd, you'll ESTACIONARIO first need to download it.
1. Introducción
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El reactor continuo tubular se considera como sistema ideal cuando las sustancias que circulan por su interior se comportan según un esquema de flujo pistón (PFA, Plung Flow Assumption), el grado de conversión se regula por la longitud del reactor o por la velocidad de carga. El reactor tubular de flujo se caracteriza por presentar gradientes de concentración en la dirección del flujo. 2. Objetivos 2.1.
Objetivo General
Realizar un análisis comparativo del grado de conversión experimental frente a la modelación matemática de un reactor tubular.
2.2.
Objetivos Específicos
Comparar el grado de conversión de reactor mezcla completa y tubular de igual volumen, operado en las mismas condiciones.
Calcular el tiempo de residencia en el reactor tubular flujo pistón.
3. Fundamento Teórico
En un reactor de flujo pistón la composición del fluido varía con la coordenada o posición en la dirección del flujo; en consecuencia, el balance de materia para un componente de la reacción a de referirse a un elemento diferencial de volumen dV. Así, para el reactante A tendremos (en estado estacionario la acumulación es 0. entrada = salida + desaparición por reacción + acumulación
(1)
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Imagen 1. Gráfica balance de masa en reactor tubular. Introduciendo a la ecuación (1) F A
( F A dF A ) (r A )dV
Teniendo en cuenta que dF A
d [ F A,o (1 X A )] F A, o dX A
Por sustitución resulta: F A, o dX A
(r A )dV
(2)
Por consiguiente, esta es la ecuación referida a A para el volumen dV en la sección diferencial del reactor; para todo el reactor es necesario integrar esta expresión. Agrupando convenientemente los términos de la ecuación (2), teniendo en cuenta que el caudal molar de la alimentación
F Ao,
es constante, mientras que –
depende de las concentraciones de las sustancias o de la conversión, tenemos: V
dV
o F A, o
XA
dX A
r A
0
Expresando en términos de tiempo de residencia
V F A,o
C A, o
XA
0
dX A
r A
r A
Print document 4. Desarrollo Experimental
In order to print this document from Scribd, you'll first need to download it. 4.1 Materiales y reactivos
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Materiales
Reactivos
Equipos
Pipeta graduada de 10 mL
Hidróxido de sodio
Balanza Analítica
matraz aforado de 50 mL
Acetato de etilo
Cronometro
Matraces Erlenmeyer de 100 mL.
Acido clorhídrico
Reactor tubular
Matraz aforado de 100 mL.
Fenolftaleína
Un sistema de alimentación.
Vasos de precipitados
Agua destilada
Bureta de 50 mL Soporte universal Pizeta Pinzas
4.2. Procedimiento Experimental
1. Llenar los tanques de alimentación con agua potable 2. Regular los flujos de los dos tanques de alimentación (A , B) 3. Una vez definidos los flujos de cada tanque procedemos a unir las mangueras de
ambos tanques y se introduce al reactor. 4. Una vez regulado los flujos de alimentación cerrar las llaves principales y vaciar toda
el agua potable, para poder depositar los reactivos de alimentación. 5. De acuerdo a los flujos de alimentación se calculará las concentraciones de cada
reactante de acuerdo con las siguientes ecuaciones (Provenientes del balance de masa). *
C A,o
C A,o V A
*
C B,o
C B,o V B
6. El sistema de reacción será equimolar por lo tanto las concentraciones iniciales C A,o,
CB,o tendrán un valor de 0.1 M. 7. Una vez determinadas las concentraciones, preparar 4.5 litros para cada reactivo
acetato de etilo e hidróxido de sodio.
Print document 8. Una vez preparadas las soluciones de acetato de etilo e hidróxido de sodio cargar a In order to print this document from Scribd, you'll
cada tanque de alimentación. first need to download it.
9. Llenar el reactor con 1 litro de agua destilada, unir rápidamente a la entrada de Cancel de Download Printdel reactor tubular) alimentación. (Evitar la existencia burbujas And dentro
10. Abrir las válvulas principales de los alimentadores, inmediatamente poner en
marcha el cronómetro. 11. Se armará un sistema de titulación. 12. Preparar 25 mL de una solución 0,1 M de HCL y cargar a la bureta. 13. Se tomará alícuotas de 6 mL cada 3 minutos en la salida del reactor. 14. Colocar 2 gotas de indicador fenolftaleína y anotar el volumen gastado. 15. Repetir esta operación hasta que no exista un cambio significativo del volumen del
ácido clorhídrico.
Imagen 2. Diagrama experimental
Print document 5. Datos, Cálculos y Resultados
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Flujo del tanque A A =1.1 ml/s
Flujo del tanque B B =1.1 ml/s Cancel Download And Print C A,o =0.1 M CB,o =0.1 M Tabla de Reporte de resultados del Reactor Tubular
T (min) 9.03 45.06
Valicuota (ml) 5 5
VHCL(ml) 0.8 0.3
Conversión experimental
La reacción es equimolar la C A = CB ,siendo la concentración C B hidróxido de sodio C NaOH
V titulado * C HCl
X A
V ali cot a
1
C A C A,o
Conversión teórica
X A
* k * C A,o * k * C A,o
1
Dónde:
[]
Print document Entonces:
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Cancel Download And Print Tabla de Variación del Grado de Conversión Teórica y Experimental
Grado de conversión experimental
Grado de conversión teórica
% Diferencia
0.87
2.3%
0.89
6. CONCLUCIONES
Se realizó la comparación del grado de conversión experimental con el grado de conversión teórica para la reacción de saponificación del acetato de etilo con hidróxido de sodio, dando como resultado un porcentaje de diferencia del 2.3%, el cual es un valor bajo.
Se calculó un tiempo de residencia estimado en el reactor tubular flujo pistón, el cual es un tiempo razonable.
Por último realizando la comparación entre el reactor TAC y el de flujo pistón podemos ver que la conversión de flujo pistón es mayor a la del TAC. Dicha información coincide con la teoría ya que un número infinito de TAC’s recién
igualaría a la conversión del PFR 7. Bibliografía
O. Levenspiel, INTRODUCCION A LA INGENIERIA DE LA CINETICA QUIMICA.
Scott H. Foggler, ELEMENTOS DE INGENIERIA DE LAS REACCIONES QUIMICAS.
Ángel González Ureña, CINÉTICA QUÍMICA.
Donald Voet, Judith G. Voet. BIOQUÍMICA.
Departamento de Ingeniería Química, Química Física y Química Orgánica, Universidad de Huelva, Termodinámica y cinética química aplicada, Práctica de la constante de la inversión de la sacarosa.
