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PRUEBA 2 DE INGENIERIA DE LAS REACCIONES II

NOMBRE: ------------------------------------------------------------------------------------FECHA:

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1. En 2 reactores Backmix de igual tamaño conectados en serie se convierte en producto el 87% del reactante A (N=2 = 6 l/min.) mediante una reacción de segundo orden. Si se utiliza un solo reactor de estos, calcular: a. Para la misma cantidad de sustancia (N=2 = 6 l/min.) ¿Cuál será la conversión del reactante A? b. Para obtener la misma conversión (XA= 87%) ¿Cuál será el flujo volumétrico N=1? 14. En dos reactores Backmix de igual volumen conectados en serie se convierte en producto el 97% del reactante A (N=2 = 5 l/min) mediante una reacción de segundo orden. Si se quiere usar 3 de estos reactores, calcular: a. Para la misma cantidad de sustancia (N=2 = 5 l/min.) ¿Cuál será la conversión del reactante A? b. Para obtener la misma conversión (XA= 97%) ¿Cuál será el flujo volumétrico N=3? 17. En un reactor Backmix se convierte en producto el 85% del reactante A (N=1 = 5 l/min.) mediante una reacción de segundo orden. Si se instala un segundo reactor similar a este en serie, calcular: a. Para la misma cantidad de sustancia (N=1 = 5 l/min.) ¿Cuál será la conversión del reactante A? b. Para obtener la misma conversión (XA= 85%) ¿Cuál será el flujo volumétrico N=2?

2. Una corriente de reactante líquido A (CAo = 1 mol/ l), pasa a través de 2 reactores Backmix en serie. La conversión obtenida a la salida del primer reactor es XA1 = 0,75. Hallar la concentración a la salida del segundo reactor si la reacción es de segundo orden n=2 y V2 / V1 = 3. 7. Una corriente de reactante líquido A (CAo = 1 mol/ l), pasa a través de 2 reactores Backmix en serie. La conversión obtenida a la salida del primer reactor es XA1 = 0,75. Hallar la concentración a la salida del segundo reactor si: a) la reacción es de segundo orden n=2 y V1 / V2 = 3 y V2/V1=3 b) la reacción es de orden n=0.5 y V2 / V1 = 2 9. Una corriente de reactante líquido A (CAo = 1 mol/ l), pasa a través de 2 reactores Backmix en serie. La conversión obtenida a la salida del segundo reactor es 0,1. Hallar la concentración a la salida del primer reactor si: a) la reacción es de segundo orden y V1 / V2 = 3 b) la reacción es de orden 1 y V2 / V1 = 2 15. Una corriente de reactante líquido A (CAo = 1 mol/ l), pasa a través de 2 reactores Backmix en serie. La concentración a la salida del segundo reactor es 0.08 mol/l. Hallar la concentración a la salida del primer reactor si: a) la reacción es de segundo orden n=2 y V2 / V1 = 3 y b) la reacción es de segundo orden n=0.5 y V2 / V1 = 2

Recirculación

3. En un reactor de flujo en pistón con una relación de recirculación R=2, se obtiene una conversión del 90% de una alimentación líquida (n=1, CAo = 10 mol/ l, FAo=5 mol/min). Si se cierra la corriente de recirculación pero debe obtenerse la misma conversión del 90%, determinar la velocidad de alimentación.

4. Se desean obtener 300 mol/h de R a partir de una solución de A (CAo = 2 mol/ l) en un reactor backmix. La reacción es: A R, rR= 0.7 h-1 CA El reactante cuesta 25 $/mol de A y el costo total del reactor es 2$/h.l. Calcular el tamaño del reactor, el costo, el caudal de alimentación y la conversión para las condiciones óptimas.

5. Para la reacción A CA (mol/l) 1 2 3 4 5 7 8 10 CA (mol/l) 1 2 3 4 5 7 8 10

R se tienen los siguientes datos cinéticos: Se desea tratar 100 l/ min. de A en 3 reactores: Backmix 1, conversión del 45% ;Backmix 2, conversión 20% y, flujo pistón 1, conversión del 25%. Hallar los volúmenes y la disposición más adecuada si la alimentación tiene una CAo = 10 mol/ l.

rA(mol/l.min) 0,5 0,2 0,08 0,04 0,03 0,06 0,1 0,17 rA(mol/l.min) 1.0000 0.5000 0.3333 0.2500 0.2000 0.1429 0.1250 0.1000

……………………………………………………. 6. Se tienen las reacciones en paralelo (competitivas) A+ B A+ B

k

L,

1 k

2

M,

rL = dCL/dt = k1CA1,2 CB0,8

A B

rM = dCM/dt = k2CA0,7 CB1,8

Para el reactor que se indica en el diagrama indique la producción de cual producto será favorecida y explique las razones.

………………………………………………

8. El reactante A se convierte en producto de acuerdo a los siguientes datos cinéticos: CA (mol/ l) 0.5 1.0 2.0 3.0 4.0 6.0 8.0 10.0

rA(mol/l.s) 1.6 2.0 2.3 2.6 2.8 3.1 3.4 3.6

CA (mol/ l) 0.5 1.0 2.0 3.0 4.0 6.0 8.0 10.0 12.0

rA(mol/l.s) 1.6 2.0 2.3 2.6 2.8 3.1 3.4 3.6 3.8

Se tratan 800 l/s en 3 reactores Backmix cuyos volúmenes son V1=2000 l, V2=1600 l, V3= 1200 l. Si la concentración a la salida del segundo reactor es CA2= 6 mol/l, hallar las concentraciones a la salida de los otros reactores y la CAo.

…………………………………………………………………. . 10. En un reactor de flujo< en pistón, se obtiene una conversión del 90% de una alimentación líquida que ingresa a 2 mol/min (n=1, CAo = 10 mol/ l). Si se usa una relación de recirculación R=2 pero debe obtenerse la misma conversión del 90%, determinar la velocidad de alimentación. 11. Para las reacciones en paralelo R rR= 1 A S rS= 2CA T rT= CA2 Calcular a temperatura constante y para CAo= 4 mol/l a) El valor CS cuando su conversión fraccional instantánea es máxima de en un reactor bacmix y, b) El valor máximo de CT en un reactor flujo en pistón.

12. Para la conversión del reactante A en producto se tienen datos de r A - CA. Si en 3 reactores backmix de volumen V1, V2 y V3 respectivamente se tratan un caudal 0, y se conoce la concentración a la salida del tercer reactor CA3, indique el procedimiento para obtener las concentraciones a la salida de los otros reactores y la inicial. CAo , CA1 , CA2. …………………………………..

13. Dados los siguientes datos cinéticos que corresponden a la conversión de un reactante acuoso A en producto en un reactor de flujo en pistón con una relación de recirculación R=3, CA (mol/l)

1

2

3

4

6

10

rA(mol/l.min)

0,04

0,15

0,45

0,50

0,53

0,54

Hallar el tiempo espacial necesario para obtener una conversión del 80% de un alimento que tiene una concentración inicial de CAo =5 mol/ l.. …………………………………….. 16. La descomposición de A en fase gaseosa homogénea: 4A P + 6R transcurre a temperatura constante con cinética de orden uno: -rA = 10 CA ,h-1. Calcular la conversión de A producida en un reactor de flujo en pistón de 148 l, si la alimentación tiene un flujo de 40 mol/h y una concentración inicial de 60 mol/m3. ……………. 18. En un reactor de flujo en pistón con recirculación que opera isotérmicamente, se efectúa la reacción elemental de segundo orden en fase líquida 2A R, con una conversión igual a 2/3.Se sabe que el límite inferior de la integral es 4/9. Calcúlese la conversión si no se emplea recirculación.