“Ejercicios Resueltos De Reactores Discontinuos”

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE MÉRIDA
INGENIERÍA QUÍMICA

ASIGNATURA:
Reactores Químicos
PROFESOR(A):
Ayora Cámara Martha Helena Lucina
ALUMNO:
Felipe de Jesús Esquivel Fernández
CONTENIDO:
“Ejercicios resueltos de reactores discontinuos”

* EJERCICIO I

* En un reactor discontinuo agitado se planifica la conversión de un determinado reactivo en fase liquida. Un estudioprevio muestra que en las condiciones de operación la velocidad de reacción es la indicada en la tabla. Calcúlese el tiempo que ha de reaccionar cada carga para que la descienda desde 1.3mol.dm-3 hasta .3mol.dm-3

Cmol.dm-3 | Vmol.dm-3.min-1 | 1Vdm3mol-1min |
2.0 | 0.042 | 23.8 |
1.3 | 0.045 | 22.2 |
1.0 | 0.05 | 20.0 |
0.8 | 0.06 | 16.7 |
0.7 | 0.10 | 10.0 |
0.6 | 0.25 | 4.0 |
0.5 |0.5 | 2.0 |
0.4 | 0.6 | 1.7 |
0.3 | 0.5 | 2.0 |
0.2 | 0.3 | 3.3 |
0.1 | 0.1 | 10.0 |
.
* Graficando los datos:

t=-C1C2dcv
-Límites de la integral:
C1=1.3
C2=.3
* Resolviendo la integral:
1cm2=2.5min

5 dm3.mol-1.min

.5 mol.dm-3




-Area bajo la curva=5.1cm2
t=5.1cm2(2.5mincm2)

* Resultado:
t=12.75min.* EJERCICIO II

* La urea se obtiene industrialmente (proceso discontinuo), para uso como fertilizante, en forma de disolución acuosa concentrada que posteriormente se solidifica y envasa, ya que disuelta produce la reacción de biuret:

2NH2CONH2ac→NH2CONHCONH2+NH3

Si el efluente del proceso es una disolución de urea con una concentración de 20 mol/dm3 a 80ºC, ¿cuánto tiempopodremos demorar su solidificación si se mantiene a esta temperatura en que la constante de la reacción de biuret es k= 2,38·10-5 dm3mol-1h-1, de forma que la cantidad de urea transformada no sobrepase el 1%?
DATOS:

2NH2CONH2ac→NH2CONHCONH2+NH3

-Modelo cinético:
v=kC2
a 80°C k=2.38x10-5dm3mol-1h-1

-Concentración inicial:
Co=20mol.dm-3

-Conversión:
x<.01

* El tiempo seobtiene a partir de la ecuación:
t=Co0xdxv
v=k.Co2(1-x)2

(En donde el tiempo se encuentra en función de la concentración inicial y la conversión)

* Resolviendo la integral:

t=Co0xdxkCo21-x2=1kCo.11-x0x=1k.Co11-x-1
t=12.38x10-5.2011-.01-1=21.2 horas

* Resultado:
t=21.2 hrs














* EJERCICIO III

* Una alimentación gaseosa entraen un reactor a 720 °K y 1.2 atm. Las concentraciones a la entrada para los reactivos son CAo= 100, CBo=150, CRo= 50 y CIo=100. Los gases que salen del reactor se introducen en un intercambador del cual salen a 320 °K y 1 atm con CA=160. Calcular CB, CR y Xa a la salida del intercambiador. La reacción que tiene lugar es:
A + 3B  2R
DATOS:
CAo= 100
CBo=150
CRo= 50
CIo=100Yao=NaoVoNaoVo+NboVo+NroVo+NioVo
Yao=CaoCao+Cbo+Cro+Cio
Yao=100100+150+50+100
Yao=.25
δ=2-(3+1)1
δ=-2
Eps=Yaoδ
Eps=-.5
Po=1.2atm
To=720°K
Ca=160
T=320°K
P=1atm
-Sustituyendo los datos en la siguiente ecuación:
Ca=Cao1-Xa1+EpsXaPoTPTo
-Sustituyendo valores de Ca,Po,T,Cao,P,To,Eps
Xa=-CaPoT+CaoPToCaPoTEps+CaoPTo
Xa=.256
-Sustituyendo valores de Cbo,Po,T,Cao,P,To,Eps,XaCb=Cbo-3CaoXa1+EpsXaPoTPTo
Cb=157.5
-Sustituyendo valores de PoCro,Xa,T,Cao,P,To,Eps

Cr=Cro+2CaoXa1+EpsXaPoTPTo
Cr=217.5



* EJERCICIO IV

* La reacción en fase gaseosa 2AR+2S puede considerarse como de segundo orden respecto de A. cuando se introduce A puro a 1 atm en un reactor discontinuo de volumen constante, la presión aumenta un 40% del valor inicial en 3minutos. Si lareacción se lleva a cabo en un reactor discontinuo a presión constante,calcular:
El tiempo necesario para obtener la misma conversión
El aumento de volumen en este tiempo
Se cumple que:

Para cada instante t, la concentración de gases es. La concentración inicial de A se calcula en base de la presión del sistema en el instante inicial, sabiendo que se parte de A puro:

Con el...