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UNI NI

REACTO R SISTEM

Cinética Química y Diseño de Reactores

Integrantes: Virginia Amasifen Bravo, Jim Chavez Espinoza

REACTOR SISTEMAS

REACTOR SISTEMAS

C ONTENIDO

Problema 1..........................................................................................

Problema 2..........................................................................................

Solución 1...........................................................................................

Solución 2...........................................................................................

Integrantes: Virginia Amasifen Bravo, Jim Chavez Espinoza

REACTOR SISTEMAS

P ROBLEMA 1. Se deberá diseñar el reactor (ó sistemas de reactores) para llevar a cabo la siguiente reacción autocatalitica en solución acuosa. La estequiometría de la rxn es: A →B

con

Si el sistema opera isotérmicamente a

r=k C A C B 50 ° C , con una constante igual a

3

0.9 m /Kmol Ks , determine el tipo (explique su selección) y el volumen mínimo de reactor(es) necesarios para alcanzar una conversión fraccional total de 0.8. La especie A es alimentada a razón de 0.3 mol /s y con una contración de

3

2 Kmol / m

.

P ROBLEMA 2. La oxidación parcial del benceno en presencia de un catalizador ha sido estudiada en un rango de composiciones donde las rxnes de interés siguen una cinética de pseudo primer orden. Las ecuaciones estequiométricas pertinentes son: C6 H 6 +9 /2 O2 → C 4 H 2 O3 +2CO 2 +2 H 2 O ,

−3

r 1=1.141 ×10 PB C 4 H 2 O3 +3 O 2 → 4 CO 2+ H 2 O ,

−3

r 2=2.468 ×10 P M C6 H 6 +15/2 O2 → 6 CO2 +3 H 2 O r ,3=0.396 × 10−3 P B Donde las

r i están a

350 ° C

y en

mol /hr . g . cat . atm ;

PB y

PM

son

las presiones parciales de benceno y anhidrído maléico ( C 4 H 2 O3 ¿ respectivamente. Si se está interesado en diseñar un reactor para la producción de anhídrido maléico, determine: a) El tiempo espacial del PRF que maximice la concentración de esta especie en el efluente.

Integrantes: Virginia Amasifen Bravo, Jim Chavez Espinoza

REACTOR SISTEMAS b) Bajo condiciones óptimas a esta temperatura, qué fracción del benceno que entra se convierte a anhídrido maléico?. c) Cual es el rendimiento de anhídrido maléico basado en la cantidad de benceno que ha rxnado?

S OLUCIÓN 1 Primero esbozaremos la grafica

CA

vs

1 −r A , como es

ρ=cte

se

puede expresar De la ley de la velocidad considerando −r A=k C A ( C A 0−C A ) −

Graficando

CO =C A +C B=C AO

1 1 = r A k C A ( C A 0−C A )

−1 1 = r A 0.9× 10−3 × C A (2000−C A )

Tabulando valores para lograr una grafica en Excel Kmol/ m3

Integrantes: Virginia Amasifen Bravo, Jim Chavez Espinoza

REACTOR SISTEMAS

0

2

0.1

1.8

0.2

1.6

0.3

1.4

0.4

1.2

0.5

1

0.6

0.8

0.7

0.6

0.8

0.4

−1 rA

0.5558334 7 0.0030864 2 0.0017361 1 0.0013227 5 0.0011574 1 0.0011111 1 0.0011574 1 0.0013227 5 0.0017361 1

es minimo cuando

−r A es máximo, y esto se da cuando

d (−r A ) =C A 0 −2C A =0 dCA

( −1r ) A

Como

min

Se da cuando

C A =0.5 C A 0=1 Kmol/m

3

C Af