DISEÑO DE REACTORES
INGENIERIA QUIMICA
PROBLEMAS DEL CAPITULO 6 - LEVENSPIEL 6.06) Un 0eact$vo 0eact$vo %aseoso %aseoso A 4u0o 0eac$o 0eac$ona na s$%u$endo la este5u$o este5u$omet0$a met0$a 'A=HRS 'A=HRS"" en u
de volumen constante y T=1!C" se o#t$ene los s$%u$entes datos& t" s +a" atm
1
' ,-)
( ,*
) ,.)
* ,/'
1 ,1*
1' ,*
Calc Calcula ula00 el el tama tamao o de de un 0eacc eaccot ot00 de 2u3 2u3o o 4$st 4$ston on 5ue 5ue o4e o4e0e 0e a 1 1 6C y a 1 atm" atm" con con ca4 ca4a a mole moless A78 A78 de un una a al$m al$men enta tac$ c$on on 5u 5ue e cons cons$s $ste te en ' 9 de $ne0 $ne0te tess 4a 4a0a 0a o#te o#tene ne00 un una a con con Solucion
A volumen constante se s$%ue la ecuac$on %ene0al de los %ases& +a:=NaRT +a=RTNa7: +a=RTCa Ca=+a7;RT< Ecua,1 Real$amos una nueva ta#la usando 4a0a ello la Ecua,1 t" s Ca" mol7> ,/'? a@" mol7> ,(-' G0acamos los datos&
' ,/1( ,/)-
( ,')' ,')(
) ,1*/ ,1??
* ,1. ,1*
,/ ,'. J;B< = ,''??BK' ,))11//.B ,(-1-1.)RL = ,--*?*?(*?,'
CA
,1. ,1 ,. ,
'.
.
?.
1
1'.
1.
t D),.
D),
D.,.
D.,
D(,.
D( ,
D/,.
>n0A
J;B< = ,.*.?*/1**B D .,.1?.('/* RL = ,--.11/'**
>nCA
, D/, D1, D',. D', D/, D(, D., D), D?, D*, D-, D1,
1 ,.,.*
1' ,') ,')
Como se 4uede o#se0va0 se o#t$e o#t$enen nen los s$%u$ent s$%u$ente e n=,) >n=.,.' :0eac= FA=1 Ine0te='9 A=,-. Es4ec$es = A * I ' R S 1 t ' ( ) * 1 1'
CA@ ,(-' ,/),')( ,1?? ,1* ,.* ,')
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,1'
6.14) Actualmente se lleva a ca#o la 0eacc$on elemental en Jase l$5u$da A=H'RS e
4$ston em4leando cant$dades e5u$mola0es de A y , >a conve0s$on es de -)9 y CA=C en cuanto aumenta0$a la 40oducc$on s$ se aco4la en se0$e un 0eacto0 de tan5ue a%$tado 1 2u3o 4$ston, Cul un$dad de#e se0 la 40$me0a en la se0$e Solucion
+a0a el caso $n$c$al& K,-)▒7; 〖� 〗 K' Ademas& CAJ=CAP;1A< CJ=CCAPA
〖 ;1−< 〗
K' <
Datos& A=,-) CA=1
O#ten$endo un
t='(
Ademas& CA'=,( C'=,(
Del 40o#lema 4odemos deduc$0 5ue al 8a#e0 lle%ado a una conve0s$on del ,-)" a%0e%a0le un 0 no cam#$a0$a muc8o la conve0s$on,
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6.16) Con el em4leo de un $nd$cado0 de colo0 5ue muest0a cuando la concent0ac$on de A
8a ela#o0ado el es5uema s$%u$ente 4a0a eB4lo0a0 la c$net$ca de la descom4os$c$on de al$mentac$on de ,) molA7l$t0o en el 40$me0o de los 0eacto0es de tan5ue a%$tado conectado es de ( cm/ cada uno, El cam#$o de colo0 ocu00e en el 40$me0 0eacto0 4a0a una al$m estac$ona0$o" de 1 cm/7m$n" y en el se%undo 0eacto0 4a0a una al$mentac$on" tam#$en en e cm/7m$n, Dete0m$na0 la ecuac$on c$net$ca 4a0a la descom4os$c$on de A #asandose e Solucion IN (L!in)
0.01
0.0"
,) ,1
,)
CA CA1 CA' T
Del %0aco o#tenemos& n=1 >n;<=1,)-( =,'
,1 *
(
0A=CAKn 0A= ,'PCA
Datos :=,(> 0A ,1'. ,'.
CA ,. ,1
>n;0A< (,/* .,--
>n;CA< ,)',/
G0acamos los datos& .,
(,.
(,
/,.
/,
',.
',
1,.
1,
, ,. 1, ',
J;B< = 1B D 1,)-(/?-1'( RL = 1
/, (, ., ), ?,
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DISEÑO DE REACTORES NO ISOTERMICO 1) CASO #ENERAL$
M /=× -×;−<×
E
××/ ;−<× ;V∆ <=WX 〖 �×(− < 〗 +×(− <
%) CASO DINAMICO (CON ACUMULACION)$
M / =;−<×
E ××/ ;−<× ;V∆ <=+×(− <
&) REACTOR ADIABATICO$
M /=× -×;−<×
E
××/ ;−<× ;V∆ <=WX 〖 �×(− < 〗
&) REACTOR ADIABATICO EN ESTADO ESTACIONARIO$
M =× -×;−<×
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E ××/ ;−<× ;V∆ <=WX 〖 �×(− < 〗
E*cicio N+ %& Int0oduct$on to c8em$cal 0eacto0 teo0y c8a4 ( (*cicio , clc)
+a0a la 0eacc$on s$%u$ente& A=H=HC Encont0a0 una eB40es$on %ene0al en Junc$on de A y 4a0a n 0eacto0es" los datos 4a0a el s$%u$entes& 1=1" '=,*" t=1 8" CA=1 M" C=,1 " dete0m$ne el nume0o de 0eacto0es a l conve0s$on de , Soluci'n
Datos&
Real$ando un #alance de masa& :dCA7dt=CA0PvCA1P0:P;*A<
1=1 '=,* t=1 8 CA=1 M C=,1 M
Donde& *A=:elod$dad 0=2u3o volumet0$co CA0=Concen, A $n CA1=Concen, A out
+a0a el caso de un 40oducto :dC7dt=CPvC1P dC7dt=;CC1
Dete0m$nac$on de las veloc$dades de A y & A dCA7dt=1PCA 0=dC7dt='PC1PCA Ecua, '
Ademas& CAJ=CAP;1A< CJ=CCAPA A=;CC Reem4laando& Ecua, ' 'PC1PCAP;1A<=;CC
A8o0a 0eem4laamos Ecua, / en Ecua, ( 'PC1PCAP;1;CC<7CA<=;CCJ
A ,/'*.?1( ,1?(??' ,?.)/* ,'-''( ,1?.1/
CA $n 1 ,)?1('*) ,..(*1) ,.1'1?' ,(-?'(/
out ,)?1('*) ,..(*1) ,.1'1?' ,(-?'(/ ,(-1*.*?
C $n ,1 ,('*.?1( ,.(.-1*( ,.*?*'* ,)'?-.?
out ,('*.?1( ,.(.-1*( ,.*?*'* ,)'?-.? ,)*1(1/
Res4uesta& +odemos a 5ue la conc constante e
DISEÑO DE REACTORES ) ? * 1
,/**1. ,1/-1? ,(-?? ,1??* ),/./E.
,(-1*.*? ,(*--(-. ,(*-')?? ,(*-'(' ,(**-/?'
,(*--(-. ,(*-')?? ,(*-'(' ,(**-/?' ,(**-)1
,)*1(1/ ,)1.. ,)1?/'/ ,)1-?.* ,)11)'*
,)1.. ,)1?/'/ ,)1-?.* ,)11)'* ,)11-/-
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INGENIERIA QUIMICA Usando la e
Con/inucion ,l *ol! 6.6
n 0eacto0 $nte0m$tente 1( ,(
1) ,'
c$dad 4a0a t0ata0 1 e0s$on de -.9 de A,
1( ,1/ ,1'
1) ,? ,1)
el o0den de la RB s datos& =,(
=1 ' ( ( 1
e=1
>nCA@ /,1 /,/ /,)( (,/ (,.' .,1. .,-.
>n0A ?,/' ?,(? ?,)( ?,*. *,1' *,(-,?
De los datos& CA=CA;1A<7;1eA< Reem4laando& CA=CA;1A<7;1A< Datos& n=,) =,( A=,-. FA=1
e=1
=
+a0a 0A=;
Reem4laando los valo0es tenemo V*c21%4.1& Li/*o3
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1,)(
n un 0eacto0 de 2u3o =1 mol7l$t0o, Calcula0 veces mayo0 5ue el
acto0 mas %0ande
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s meno0 de ,1 mol7l$t0o" & se $nt0oduce una s en se0$e cuyo volumen entac$on" en estado tado estac$ona0$o" de . esta $nJo0mac$on,
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0$me0 0eacto0 son los cual se o#t$ene la mayo0
v:P;0< 7t;0< Ecua, 1
<7CA en 1
Ecua, / Ecua, 1 Ecua, (
0ma0 del cuad0o ad3unto nt0ac$on es 40act$camente el 0eacto0 N!)
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DISEÑO DE REACTORES cuac$on& '(K,-.X 〖��7;−< 〗 CA;;1A<7;1A<<
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