ejercicio resuelto de reactor tipo batch, con tabla estequiometrica

PROBLEMA 1 FASE LÍQUIDA

Debe producirse hexametilentetramina (HMT) según la siguiente reacción en fase acuosa:

4 NH3 (sol) + 6 HCOH N4(CH2)6 + 6 H2O

En el caso de una operación con unreactor por carga se tiene 1000 litros de volumen efectivo o capacidad del reactor.
Se adiciona una solución amoniacal al 25% en peso de NH3 y 25°Ca una solución de formalina que contiene 42% en pesodeformaldehído. La temperatura de la solución original formaldehído seaumenta a 50 °C para iniciar la reacción. La temperatura del NH4OH es de 25 °C. El calor de la reacción en fase líquida puedesuponerse independiente de la temperatura y de la concentración y tomarse como -960 Btu/lb (-2.23 x l06J/kg) de hexametilentetramina (HMT).

Si el reactor puede operarse a una temperatura de 100 °C,la velocidad de la reacción es muy rápida, en comparacióncon la velocidad de la transferencia térmica al exterior. Las temperaturas mayores de 100 °C no son deseables, debido a la vaporización y alaumento de la presión.

Densidad de la solución amoniacal: 0.91
Densidad de la formalina (42%) a 25 °C: 1.10
Calor específico de la mezcla (supuesto constante), Cpsolución: 1.0Btu/(lb)(°F) o4.19 kJ/(kg)(K)

Asumir uma cinética de primer orden: -rA= k CA

k= 1.016 x109e (-14343/RT) , 1/min con Ea en cal/mol

PROCEDIMIENTO:

Densidad de la solución amoniacal: 0.91 = 910 kg/m3Densidad de la formalina (42%) a 25 °C: 1.10 = 1100 kg/m3

Condiciones de Operación:
T = 25 ºC para ambos reactivos
T = 50 ºC para iniciar la reacción mediante Formaldehido
T = 100 ºC limite.(Manteniéndose ctte hasta la T = 100 ºC)

En ambos reactivos existen proporciones de agua es decir:

XNH3 = 0.25
XH2O = 0.75

X HCOH = 0.42
XH2O = 0.58

Conversión de másico a molar:Xmolar = (0,25/(17 Kg/mol))/(0.25/(17 kg/mol)+ 0,75/(18 kg/mol))=0,26 molar


0.26 molar -------- 0.25 másico NH3
0.74 molar -------- 0.75 másico H2O
Xmolar = (0,42/(30 Kg/mol))/(0.42/(30...