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• Neydy Tellez Rivera

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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO. FACULTAD DE QUÍMICA  LABORATORIO DE INGENIERÍA QUÍMICA IV Práctica No. 6  REACTOR CSTR CONECTADO EN SERIE CON UN REACTOR TUBULAR INTEGRANTES:  Sanchez Avila Edgar Giovanny  Tellez Rivera Neydy Marlen   Pedraza Osornio Rebeca Fernanda   Rodriguez Rosales David Objetivo:

Encontrar el mejor arreglo entre un reactor CSTR y un reactor PFR conectados en serie para obtener la máxima conversión a un tiempo de residencia establecido para la saponificación con sosa del acetato de etílo. Experimentación arreglo A:

DATOS Experimentales: Volumen 1.230 L T= 23°C V 1230 ml Q= = =51.25=52 ml /min t 24 min Tomamos: 26 ml / 30s Reactor Agitado: 5.7 ml de HCl Tabla 1. Arreglo A Reactor tubular

Muestra 1 2 3

Tiempo [min] 42 46 50

Arreglo A HCl [ml] 4 4 4.1

mLNaOH 5 5 5

[HCl] 0.005 0.005 0.005

[NaOH] 0.004 0.004 0.0041

4 5

54 58

4.1 4.1

5 5

0.005 0.005

[HCl] 0.005

[NaOH] 0.0057

0.0041 0.0041

Tabla 2. Arreglo A Reactor Agitado Reactor Agitado mLNaOH HCl [ml] 5 5.7

Tiempo [min] 62

CUESTIONARIO A 1. A partir de los volúmenes de HCl obtenidos, calcule la concentración de estado estacionario de la sosa residual en cada reactor. Las concentraciones experimentales de NaOH se encuentran en la tabla 1 (color amarillo) y la tabla 2. C1V1 =C2V2 C1: 0.005 [HCl] V1: ml obtenidos de HCL en la titulación V2:5 ml de NaOH 2. Calcule la conversión experimental total de estado estacionario. X NaOH (total)

0.5816

3. A partir de los parámetros cinéticos, y mediante el balance de masa calcule la concentración de estado estacionario “teórica” en cada reactor.  Ecuación para el reactor tubular −1 2 kπ r 1 C= ∗Z+ Q Ce

[

]

PFR Concentracion teorica ESTADO ESTACIONARIO [NaOH] [M] C [M] 0.0041 0.001730273



Ecuación para el reactor CSTR X2 – ( 2 +

CSTR Concentracion teorica ESTADO ESTACIONARIO [NaOH] [M] C [M] 0.0057 0.00294495

1 ) X +1 = 0 Θk C o

4. Calcule la conversión teórica total de estado estacionario. X NaOH (total)

0.55

5. Calcule la diferencia porcentual entre la conversión experimental y la teórica calculada con los balances de masa. Analice el experimento en términos de las condiciones que se plantean al establecer el modelo ideal de cada uno de estos reactores y las condiciones reales presentes durante la experimentación. (O sea, explique el resultado del punto 5) % experimental

5.86

Experimentación arreglo B:

DATOS Experimentales: Volumen 1.186 L T= 24°C V 1186 ml Q= = =49.41=30 ml /min t 24 min Reactor tubular: 5.6 ml de HCl Tabla 3. Arreglo B reactor tanque agitado Muestra 1 2 3 4 5 6 7

Arreglo B Tiempo [min] HCl [ml] 36 4.8 40 4.9 44 4.9 48 4.6 52 4.6 56 4.6 60 4.6

Tabla 4. Dato del reactor tubular

mLNaOH 5 5 5 5 5 5 5

[HCl] 0.005 0.005 0.005 0.005 0.005 0.005 0.005

[NaOH] 0.0048 0.0049 0.0049 0.0046 0.0046 0.0046 0.0046

Reactor Tubular Tiempo [min] 62

HCl [ml] 5.6

mLNaOH 5

[HCl] 0.005

[NaOH] 0.0056

CUESTIONARIO B 1. A partir de los volúmenes de HCl obtenidos, calcule la concentración de estado estacionario de la sosa residual en cada reactor. Las concentraciones experimentales de NaOH se encuentran en la tabla 3 (color amarillo) y la tabla 4. C1V1 =C2V2 C1: 0.005 [HCl] V1: ml obtenidos de HCL en la titulación V2:5 ml de NaOH 2. Calcule la conversión experimental total de estado estacionario. X NaOH (total)

0.99

3. A partir de los parámetros cinéticos, y mediante el balance de masa calcule la concentración de estado estacionario “teórica” en cada reactor.  Ecuación para el reactor tubular −1 2 kπ r 1 C= ∗Z+ Q Ce

[

]

PFR Concentracion teorica ESTADO ESTACIONARIO [NaOH] [M] C [M] 0.0056 0.00195079



Ecuación para el reactor CSTR X2 – ( 2 +

1 ) X +1 = 0 Θk C o

CSTR Concentracion teorica ESTADO ESTACIONARIO [NaOH] [M] C [M] 0.0046 0.00254402

4. Calcule la conversión teórica total de estado estacionario. La conversión es del 95% 5. Calcule la diferencia porcentual entre la conversión experimental y la teórica calculada con los balances de masa.

% experimental

5.8 6

6. Analice el experimento en términos de las condiciones que se plantean al establecer el modelo ideal de cada uno de estos reactores y las condiciones reales presentes durante la experimentación. (O sea, explique el resultado del punto 5). 7. Determine cuál es el arreglo más adecuado para ésta reacción de segundo orden total.