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• Karina León Culquichicon

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EJEMPLO 31 OXIDACION DEL DIOXIDO DE AZUFRE En la manufactura del acido sulfúrico a partir de azufre, la primera etapa consiste en quemar azufre en un horno para formar dióxido de azufre S + O2



SO2

A continuación el dióxido de azufre se convierte en trióxido de azufre usando un catalizador 1

SO2 + 2 O2

𝑉2 𝑂5

→

SO3

En este problema nos ocuparemos del reactor convertidor. La reacción se lleva a cabo adiabáticamente en un reactor tubular (6¨ de diámetro interno, 0.196 p2 de área de sección transversal) de lecho fijo, relleno con pellets de catalizador cilindros de V2O5 (8mm de diámetro. 25 mm de longitud y 150 lbm/p3 de densidad) Determinar la conversión y la temperatura como función del peso de catalizador y de la distancia a lo largo del reactor; a partir de la siguiente información: Alimentación T0 = 910 °F (1370R) P0 = 1 atm F0 = 100 lb mol/hr Composición en % mol: 10 % de O2 79% de N2 11% de SO2

Velocidad de reacción La ley de velocidad para la oxidación del SO2 es

−𝑟𝑆𝑂2 = 𝐾 √

𝑃𝑆𝑂2 𝑃𝑆𝑂3

[𝑃𝑂2 −

2 𝑃𝑆𝑂 3 2 𝐾𝑃 𝑃𝑆𝑂 2

]

Donde pi es la presión parcial de la especie i. Esta ecuación puede usarse cuando la conversión es mayor de 5%. Para conversaciones menores, la velocidad es constante a la velocidad correspondiente a 5% de conversión. Calores estándar de formacion a 537 R (77 °F) H° (TR) SO2 = -127 700 Btu/ lb mol H° (TR) SO3 = -170 000 Btu/ lb mol Constantes de equilibrio Kp y constantes de velocidad K, en el rango de 850 – 1050 °F ln Kp =

42 300 − 𝑇

24.2 + 0.170 ln 𝑇

ln K = -

149 750 + 𝑇

92.5

donde T esta en grados Rankine, Kp en atm-1 y K en lb-mol/s/lb-cat/atm. Capacidades caloríficas promedio entre T0 y T C𝑝𝑠𝑜3 = 20

C𝑝𝑠𝑜2 = 13

C𝑝𝑜2 = 8.4

C𝑜𝑁2 = 7.9

En Btu/lb-mol/R

∆ 𝐶𝑝 = 1.8

𝐵𝑡𝑢 𝑙𝑏−𝑚𝑜𝑙 𝑆𝑂2 °𝑅

es un valor constante entre TR y T

SOLUCION EN POLYMATH