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INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA QUIMICA E INDUSTRIA EXTRACTIVA

CINETICA QUIMICA Y REACTORES HOMOGENEOS

PROBLEMAS SEGUNDO PARCIAL

PROFESOR: Víctor Rangel Córdova

ALUMNO: Minero Vargas Sabrina Elizabeth BOLETA: 2014320565

GRUPO: 3IV50

SEMESTRE: 17 / 2

FECHA DE ENTREGA: 23 de Octubre del 2017

La siguiente reacción en fase liquida se llevo a cabo en un reactor discontinuo de laboratorio: A+B

P+S

Para esto se empleo una solución que contenía 0.2 mol A/L y 0.4 mol B/L, obteniéndose los siguientes datos experimentales: 𝑡 (min ) 𝐶𝐴 (𝑚𝑜𝑙) 𝐿

1

2

3

4

5

0.185

0.171

0.159

0.149

0.139

Si la constante de equilibrio es 𝐾𝑒 = 2.04 a.) Determine el modelo cinético de la reacción y calcule la constante de velocidad de la reacción directa y la reacción inversa. b.) Si se desea obtener el 90% de la conversión de equilibrio, determine el volumen de un PFR donde se tratara la misma solución, que entrara a razón de 50 L/min. c.) Determine el volumen de un C.S.T.R donde se obtenga la misma conversión que el PFR y que maneje la misma solución y el mismo gasto volumétrico.

La siguiente reacción: 2A R+S, se lleva a cabo en una fase gas a presión constante de 1 atm y temperatura constante de 1033 K. la ecuación cinética, obtenida experimentalmente, a las condiciones arriba mencionadas es: −𝑟𝐴 = 14.96 × 106 𝑒 −

15200 𝑇

(𝑃𝐴2 −

𝑃𝑅 𝑃𝑆 ) 𝐾𝑃

Donde : T=K 𝑃𝐴 , 𝑃𝑅 𝑦 𝑃𝑆 = presiones parciales en atm 𝐾𝑃 = constante de equilibrio = 0.312 a 1033 K Calcular: a.) Los valores de 𝑘1 y 𝑘2 , en unidades de mol, L, h b.) La conversión de equilibrio a 1033K c.) El tiempo requerido para alcanzar el 90% de la conversión de equilibrio.

En un experimento llevado a cabo en un reactor intermitente a volumen constante, se efectuó la reacción en fase gas A+ 2B R. Al alimentar 30% mol de A y 70% mol de B a 150°C y 2 atm de presión, se obtuvieron los datos siguientes: t (min.) 𝑥𝐴

20 0.57

30 0.675

80 0.875

90 0.892

Determine el tiempo requerido para lograr un grado de conversión de 50%, si la reacción se llevara a cabo en un reactor discontinuo a volumen variable al alimentar 10% mol de A y 90% mol de B a 150℃ y 1 atm de presión.

Al estudiar la reacción elemental en fase liquida 2A↔ , en un experimento, se encontró que en 60 minutos el grado de conversión era de 17% al alimentar 𝐶𝐴0 = 0.04 mol/L y 𝐶𝑅0 =0.02 mol/L a un reactor discontinuo que opero a 80℃ . A esta temperatura el valor de la constante de equilibrio es de 2. Determine los valores del grado de conversión en el equilibrio y el de la velocidad inicial de la reacción (−𝑟𝐴 )0 .

La reacción en fase gas : A+ 2B → R + S Puede considerarse de primer orden con respecto a cada reactivo. Se efectúa en un reactor por lotes a volumen y temperatura constantes, usando una alimentación equimolar de reactivos; inicialmente la presión era de 5 atmosferas, se observo que después de 50 minutos la presión descendió a 4 atmosferas. Se desea llevar a cabo esta reacción en un reactor continuo tubular de 200 L, que operara con la misma relación de alimentación y temperatura del reactor intermitente y 5 atmosferas de presión, utilizando un gasto volumétrico de 20 L/min. a.) ¿Cuál será el grado de conversión que alcanza en el reactor tubular continuo? Considere la energía de activación igual a 2500 cal/mol

Se tiene una reacción elemental en fase gas 2A ↔ R+S la cual se llevo a cabo a temperatura de 393℃ y una atmósfera de presión, se alimenta a un reactor intermitente con un volumen de 89.83 𝑚3 , con una alimentación del reactivo puro y 54.65 L/min, alcanzando una conversión del 90% de la conversión en el equilibrio, considera que los tiempos de carga y descarga es de 3 horas y que el valor de la constante de equilibrio es igual a 0.0167 (adimensional). 𝑉1 =¿ ? 𝑚3

𝑥𝐴 = 0.1 R=0.4

La reacción en fase liquida A ↔R se llevo a cabo en un reactor intermitente a una temperatura constante de 100℃ y alimentación de 1.6 mol/L A y 0.2 mol/L de R dando como resultado los siguientes datos experimentales: t (min) 𝑥𝐴

10 0.227

20 0.457

30 0.579

a) Determinar la cinética de la reacción b) Determine la velocidad inicial de la reacción.

50 0.705

∞ 0.8

La reacción en fase gas 3A +B → 2R se lleva a cabo en un reactor discontinuo de 300L, que opera a una temperatura de 100℃ y volumen constante; la producción de R es de 1 mol por día cuando se tiene una conversión del 80% para el reactivo limitante. Se sabe que las presiones parciales de los reactivos son de 0.4 atm para A, 0.6 atm para B y que adicionalmente la mezcla gaseosa ideal alimentada contiene inertes con una presión de 1 atm. El orden es de uno para cada reactivo, y los tiempos de carga, descarga y limpieza son de 10 horas. Se decide remplazar el reactor discontinuo por el siguiente arreglo de tanques continuos, los cuales operan a una temperatura constante de 200℃ y solo se dispone de las mismas presiones parciales de alimentación del reactor discontinuo. Datos adicionales: 𝐸𝑎 = 2500 𝑐𝑎𝑙⁄𝑚𝑜𝑙