Ejercicio Ingenieria de las reacciones

REACCIONES EN SERIE PARALELO

UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL DE LA FUERZA ARMADA

INGENIERIA DE LAS REACCIONES

ING PATRICIA RAMIREZ

UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL DE LA FUERZA ARMADAINGENIERIA DE LAS REACCIONES

Reacciones irreversibles en serie – paralelo de dos etapasReacciones irreversibles en serie – paralelo de dos etapas

A + B →K1→ RR + B →K2→ S

Estudio cualitativo sobre la distribución de productosEstudio cualitativo sobre la distribución de productos


Figura 8.11 Distribución de compuestos en el vaso de precipitados B con el Figura 8.11 Distribución de compuestos en el vaso de precipitados B con el método de mezcla que se muestramétodo de mezcla que se muestra


S

B

A

Moles de A añadidos diferencialmente (se consume la totalidad de A en cada adición)

Can

tida

d e

n e

l va

so B

, o

de

me

zcla


Figura 8.12 Distribución de compuestos en el vaso de precipitados para Figura 8.12 Distribución de compuestos en el vaso de precipitados para cualquiera de los métodos de mezcla que se muestrancualquiera de los métodos de mezcla que se muestran


A partir de estas consideraciones se propone la regla general

Las reacciones irreversibles en serie paralelo pueden analizarse en función de sus reacciones constituyentes en serie y en paralelo, ya que el contacto para la distribución favorable de productos es el mismo que para reacciones constituyentes

Estudio cuantitativoEstudio cuantitativo

•Reactor de flujo pistón o intermitente


Cuando no hay componente R en la alimentación los limites de integración son CA0 y CA para A y CR0=0 para R

Dividiendo entre -

Para hallar las concentraciones máximas de R


Continuación Reactor de flujo pistón o intermitentePara encontrar las concentraciones de los otros componentes en cualquier instante, simplemente se hace un balance de materia. Un balance de A proporciona


A partir de la cual se puede calcular Cs en función de CA y CR

Finalmente, un balance de materia aplicado al componente B

A partir del cual puede calcularse CB


•Reactor de tanque agitado


Para hallar las concentraciones máximas de R

Representación graficaRepresentación grafica

Figura 8.13 Distribución de compuestos en un reactor intermitente o en un reactor de flujo piston para las reacciones elementales de serie paralelo



Figura 8.14 Distribución de compuestos en un reactor tanque agitado para las reacciones elementales de serie paralelo



•Comparando las figuras 8.13 y 8.14 con las figuras 8.3b y 8.5b, se observa que en ambos casos la distribución de estos materiales es la misma

• El flujo pistón nuevamente da una concentración mas alta del producto intermedio que el flujo de tanque agitado

•Estas figuras indican que cualquiera que sea el sistema reactor seleccionado, cuando la conversión fraccional de A es baja, el rendimiento fraccional de R es grande. Así, es posible separar de una manera económica pequeñas cantidades de R de una gran corriente de producto, el montaje optimo para la producción de R ha de tener pequeñas conversiones por paso combinadas con la separacion de R y la recirculacion del componente A no empleado


EjercicioEjercicioCinética de una reacción en serie paraleloCinética de una reacción en serie paralelo

A partir de cada uno de los experimentos siguientes ¿Qué puede decirse acerca de las constantes cinéticas de cada una de las reacciones múltiples?

A + B →K1→ RR + B →K2→ S

a)Experimento 1: medio mol de B se vierte poco a poco, con agitación, en un recipiente que contiene un mol de A. La reacción transcurre lentamente y cuando se ha consumido todo el componente B, quedan sin reaccionar 0.67moles de A.b)Experimento 2: se mezcla rápidamente un mol de A con 1.25 moles de B. La reacción es bastante lenta, de modo que no transcurre en grado apreciable antes de que se consiga la homogeneidad en cuanto a composición. Al completarse la reacción 0.5 moles de R se encuentran presenta en la mezclac)Experimento 3: Se mezclan rápidamente 1mol de A y 1.25 moles de B. la reacción es lo suficientemente lenta para que no transcurra en grado apreciable antes de que se consiga la homogeneidad entre A y B. en el tiempo en que se han consumido 0.9 moles de B, están presentes en la mezcla 0.3 moles de S


SoluciónSoluciónCinética de una reacción en serie paraleloCinética de una reacción en serie paralelo


Experimento 1: medio mol de B se vierte poco a poco, con agitación, en un recipiente que contiene un mol de A. La reacción transcurre lentamente y cuando se ha consumido todo el componente B, quedan sin reaccionar 0.67moles de ADatos Proceso Discontinuo RPC

A

BCondición Inicial Condición FinalB0=0.5mol B=0A0=1mol A=0.67molBase de calculo: 1litroXA=1 – CA = 1 - A CA0 A0

XA=1 – 0.67 = 0.33 1B consumidoB0 – B = 0.5 -0 = 0.5 A0 1



XA=0.33

K1 = 4 K2



b) Experimento 2: se mezcla rápidamente un mol de A con 1.25 moles de B. La reacción es bastante lenta, de modo que no transcurre en grado apreciable antes de que se consiga la homogeneidad en cuanto a composición. Al completarse la reacción 0.5 moles de R se encuentran presenta en la mezcla

AB Condición Inicial Condición FinalB0=1.25mol B=0A0=1mol R=0.5molBase de calculo: 1litroCR = R = 0.5 =0.5CA0 A0 1

B consumidoB0 – B = 1.25 -0 = 1.25 A0 1



K1 = 0.4 K2

=0.5



c) Experimento 3: Se mezclan rápidamente 1mol de A y 1.25 moles de B. la reacción es lo suficientemente lenta para que no transcurra en grado apreciable antes de que se consiga la homogeneidad entre A y B. en el tiempo en que se han consumido 0.9 moles de B, están presentes en la mezcla 0.3 moles de S

AB Condición Inicial Condición FinalB0=1.25mol B -B0 =0.9A0=1mol S=0.3molBase de calculo: 1litroCs = S = 0.3 =0.3CA0 A0 1

B consumidoB0 – B = 0.9 A0



XA=0.33

K1 = 1.45 K2

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