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• Cami Z May

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EJERCICIO 8.13 La reacción A + B ⇌C+ D se efectúa adiabáticamente en una serie de reactores empacado con etapas y enfriamiento entre etapas. La temperatura más baja a la cual logra enfriarse la corriente del reactivo es de 27°C. La alimentación es equimolar respecto de A y B, en tanto el peso de catalizador en cada reactor es suficiente para lograr el 99.9% de la conversión del equilibrio. La alimentación entra a 27°C y la reacción se efectúa adiabáticamente. Si se dispusiera de cuatro reactores y tres enfriadores, ¿qué conversión se lograría? Información Adicional cal mol A



∆ H RX=−30000



F Ao =10



T =50 ° C K e=500000



C PA=C PB =C PC =C PD =25

mol A min

cal g mol K

Solución: Balance de materia Para calcular la conversión en elequilibrio −r A=0 k 1 ( C A C B )=k 2 ( C C C D ) kc=

k 1 CCCD = k 2 C A CB

Se conce qué: 

C A =C Ao ( 1−x )



C B=C Ao ( 1−x )



CC =C Ao (−x )

C D =C Ao (−x )



Por lo que la constante de equilibrio se reescribe resutla 2

kc=

[ C Ao (−x ) ]

[ C Ao ( 1−x ) ]

2

2

kc=

xe

2

( 1−xe )

Despejando la concentración en el equilibrio xe=

√ kc 1−√ k c

Le constante de quilibrio sigue la ecuacioón de Arrhenius y se obtiene k c =k c 1 exp

(

∆ H RX 1 1 − R T1 T

(

(

))

k c =5 × 105 exp −15101.034

( 3231 − T1 ))

Puesto que la operación es adiabática se conce que T =T o+

(−∆ H RX ) x BE

∑ θi C pi

Despejando la conversion obtenida por el balance de masa se obtiene x BE=

( T −T o ) ∑ θi C pi (−∆ H RX )

Remplazando con los datos del probelama se obtiene que x BE=

T −300 600

Gráfico de los 4 reactores y sus respectivos balances de energía

f(Xe)=Xe-(1-Xe)*kc^0.5 T=300 #Esta temperatura es cambiante (cambia de acuerdo a la temperatura de salida en cada reactor)# kc=500000*exp(-30000/1.987*(1/323-1/T)) Xe(min)=0 Xe(max)=1