PROB 35

Problema Nº 4

El etanol se clora en un reactor continuo: C2 H 6

 Cl2 

C2 H 5Cl



HCl  

Parte del monocloroetano que se produce se clora aún más por una reacción secundaria indeseable: C2 H 5Cl  Cl2



C2 H 4 Cl2



HCl  

A) suponiendo que el objetivo principal sea maximizar la selectividad de producción de monocloroetano respecto de la producción de dicloroetano ¿diseñaría el reactor para que realice una conversión alta o baja del etano? Explique su respuesta (sugerencia: si el contenido del reactor permaneciera en este el tiempo suficiente para que se consumiera la mayor parte de etano en la alimentación. ¿Cuál sería el principal constituyente del producto?)¿Qué pasos adicionales con seguridad se llevarían a cabo para que el proceso fuera razonable desde el punto de vista económico? B) Tome como base una producción de 100 mol de

C2 H 5Cl .

suponga que la

alimentación contiene solo etano y cloro. y que se consume todo el cloro .haga un análisis de los grados libertad basados en los balances de especies atómicas. C) El reactor está diseñado para dar una conversión del 15% de etano y una selectividad de 14 mol

C2 H 5Cl  /mol C 2 H 4C l2   con

una cantidad insignificante del

cloro en el gas producido. Calcule la proporción de alimentación (mol C2 H 6 ) y la

Cl 2 /mol

fracción de rendimiento del monocloroetano.

D) Suponga que el reactor reactor se construye y arranca y la conversión conversión es solo el 14%. el análisis cromatografico muestra que que no hay

Cl 2 en

el producto, sino otra especie

de mayor peso molecular que el del dicloroetano. de una explicación posible para estor resultados.

SOLUCION

Diagrama de Flujo: 1 C2 H 6

REACTOR

3 C2 H 6

Cl 2

 HCl  C2 H 5Cl 

2

C2 H 4C l2 

A) Diseñaría un reactor que se encargue de recircular la corriente con los productos no reaccionantes para obtener una mayor conversión, de esta manera seria más económica y eficiente el proceso. Si permanece dentro del reactor hasta que se consuma todo el cloro lo más probable es que haya mayor cantidad de dicloroetano ya que se le estaría dando más tiempo para que se realice dicha reacción secundaria. B) NVI

NEB

NFE

NCE

NR

NGL

6

-3

-1

0

0

2

NVI

NEB

NFE

NCE

NR

NGL

6

-3

-1

0

-2

0

C)

Balances C  2C2 H 6



2C2 H 6

 2C2 H 5 Cl  2C2 H 4 Cl2 



6C2 H 6

 5C

 H  6C2 H 6

2

H 5Cl  4C2 H 4 Cl2



HCl  

Cl  2Cl

HCl



 C2 H 5Cl 

2C2 H 4Cl2 

Relaciones 1

 NC

2



H6

3

N C

2

H6  

1

 N C

2

14



0.15

H 6

molC2 H5Cl  nolC2 H 4Cl 2

1

 N C

2 H 6

3

 N C

2 H 6



100mol 



85mol 

3

 N C



2H 5C l  

3

 N C

2 H 4C l  2

3

 N HCl  2

 N Cl 





2

1mol 



0,0714mol 

59.7144mol 

30.4286mol 

Respuestas molCl 2



0.3043

molC2 H 6  R



molC2 H5Cl 



0.1

molC2 H 6

D) Como la selectividad bajo entonces existe dicloroetano en mayor proporción

puede ser que este esté reaccionando y formando compuestos más pesados por el tiempo que está en el reactor