TALLER DISEÑO DE REACTORES

PROGRAMA DE INGENIERIA QUIMICA

UNIVERSIDAD DE CARTAGENA

1. (20) Sea el proceso A+2B C + 2D, heterogéneo, irreversible, en fase gas, que se desea realizar en un reactor de flujo pistón con una conversión de 0.5. el caudal de entrada es de 1 L/s y la relación de inertes:reactivo A: reactivo B es 3:1:1. La concentración CA0=CB0=0.04mol/LVelocidad de reacción: -rA = kCA k = 0.5 s-1

a. (20) Indíquese el peso del catalizador necesariob. (5) Calcule la caída de presión y analice el resultado, explique de que manera el

tamaño de la partícula de catalizador afecta la conversiónc. (5) Calcule los valores de las concentraciones de los inertes, reactivo A y reactivo B

DATOS

Βo =10 KPa/m Ac = 0.0013 m2

To = 400K φ = 0.4

ρc = 1800 kg/m3

2. La reacción A+2 B→C en fase liquida es llevada a cabo en un reactor semibatch. La reacción comienza con 100 moles de A en el reactor. El volumen inicial del reactor es 70 litros. El flujo volumétrico de B es de 2 l/min a una concentración de 10 moles/l. Cuanto tiempo toma lugar la reacción para alcanzar una conversión de 60 % de A? Cuál es la concentración de B, de A y de C cuando ha transcurrido este tiempo?

Asuma que la ley de velocidad de reacción es de orden cero con respecto a A y a B. La constante de velocidad de reacción es 0.25 mol/l.min.

3. Datos experimentales de concentración en un reactor batch han sido determinados. Identifique el orden de reacción y el valor de la constante de velocidad de reacción. (Aplique el método diferencial)

t (min) 0 5 10 20 30 40 50

Ca (mol/l) 10 8 6.8 5.5 3.8 2.5 1.7

4. En un reactor PBR es desarrollada una reacción en fase gaseosa de primer orden, A→B.

El alimento contiene 20% de inertes a 50 ⁰C y 2 atmosferas. El flujo molar de A es de 50 mol/h. El parámetro de caída de presión, α, es igual a 0.009 Kg-1. Determine la conversión alcanzada con 50 Kg de catalizador y calcule la caída de presión.

DATOS

−r A ´=k pA

k=0.9mol /(atm .kgcat . h)

k ´=k RT

r A´ =k ´ C A=k RT C A

5. De acuerdo a su criterio, elija el reactor más conveniente para las siguientes reacciones químicas, explique sus razones.

a. C3H8↔C3H 6+H 2

b. C H3COOH+C H 3OH↔CH 3COOCH 3+H 2O

c. A+B→D, 2B→U (D = producto deseado, U= producto indeseado)

d. reaccion de neutralizacion HCl (acuoso )+NaOH (acuoso )→NaCl (acuoso )+H 2O