Reactores Tad Y Tub
Páginas: 9 (2153 palabras)
Publicado: 9 de noviembre de 2012
UNIVERSIDAD NACIONAL DE MAR DEL PLATA – FACULTAD DE INGENIERIA
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Ingeniería de las Reacciones Homogéneas |
Comparación del diseño de proceso de reactores TAD y TUB para reacciones homogéneas en condiciones isotérmicas. |
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Evaluación Grupal Guías 2 y 3 |
Fecha de Entrega: 04/09/2012 |
Integrantes: | Blanco Dufau, Juan Diego Mat.:11597 |
| Dao, ManuelMat.: 10963 |
| Kyriacopulos, David Mat.: 10717 |
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Evaluación Grupal Guías 2 y 3
Enunciado
Diseño de proceso de reactores TAD y TUB para reacciones homogéneas en condiciones isotérmicas
Las siguientes reacciones de oxidación se llevan a cabo isotérmicamente en fase gaseosa en un reactor tipo tanque agitado discontinuo (TAD) y en un reactortubular ideal (TUB).
1) NO + O2 NO2 (con r=k1[NO]2[O2] )
2) C2H4 + O2 H2C-O-CH2 (con r=k2.PC2H41/3PO22/3)
siendo k1=6x108 l2.mol-2.min-1 y k2=0.015 mol.at-1.l-1.h-1 a la temperatura de reacción (260ºC).
La alimentación de los reactores tiene una concentración total de reactivo de 5x10-5M en relación estequiométrica y no contiene inertes ni productos presentes. El volumende ambos reactores es el mismo. El reactor TAD opera a volumen constante mientras que para el reactor TUB la presión total puede asumirse constante.
1)Describir y comparar las suposiciones de la idealidad, el tipo de operación, la alimentación, la evolución de la concentración de reactivo, la ecuación de diseño (balance de masa) y las condiciones iniciales o de contorno, los parámetros dediseño, la condición de máxima producción para ambos tipos de reactor.
2)Para las dos reacciones, evaluar el tiempo de reacción en el TAD y el tiempo espacial en el TUB necesarios para alcanzar una conversión del 90%. Graficar la evolución de la conversión en función del tiempo de reacción o del tiempo espacial. ¿Es posible extrapolar la ecuación de diseño del TAD al TUB?
3)Para las dos reaccionessugerir una modificación que permita aumentar la productividad del reactor. Esto es, reducir el tiempo de reacción en el TAD o reducir el tiempo espacial en el TUB. Cuantificar la eficacia de la propuesta.
Nota: Las velocidades de reacción son globales.
Resolución del Problema
Descripción y comparación de reactores TAD y TUB
Los reactores químicos se pueden clasificar en término de suforma como reactores tipo tanque agitado (TA) o tipo tubular (TUB). Las suposiciones de idealidad son: para un reactor TA se impone como hipótesis el mezclado perfecto (existe una buena agitación y por lo tanto las propiedades del sistema de reacción, temperatura y composición, son uniformes) y para un reactor tubular la hipótesis que se atribuye es la de flujo pistón, donde el fluido se mueve comoun pistón paralelo al eje del reactor (existe mezclado perfecto entre los diferentes elementos de volumen en la dirección radial y no existe mezclado en la dirección axial).
En un tanque agitado discontinuo (TAD) el tipo de operación es batch o discontinuo, es decir un recipiente en el cual no entra ni sale materia durante la reacción. En un TUB, la alimentación de reactantes es constante y seretira ininterrumpidamente una corriente de producto, es decir, es un reactor continuo.
El concepto de operación en estado estacionario está relacionado con el uso de reactores continuos, en donde las propiedades cambian con el tiempo. Durante la puesta en marcha los reactores continuos operan en estado transitorio, los periodos de tiempo de operación en estado transitorio de un TUB sondespreciables, sin embargo, el grado de reacción y concentración del reactivo varia con la posición. En los reactores discontinuos como el TAD el grado de reacción y las propiedades del sistema varían con el tiempo y por lo tanto operan en estado no estacionario.
Balance de masa del reactor TAD
velocidadde entrada dereactivo limitante=velocidadde salida dereactivo limitante+velocidadde consumo...
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Ingeniería de las Reacciones Homogéneas |
Comparación del diseño de proceso de reactores TAD y TUB para reacciones homogéneas en condiciones isotérmicas. |
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Evaluación Grupal Guías 2 y 3 |
Fecha de Entrega: 04/09/2012 |
Integrantes: | Blanco Dufau, Juan Diego Mat.:11597 |
| Dao, ManuelMat.: 10963 |
| Kyriacopulos, David Mat.: 10717 |
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Evaluación Grupal Guías 2 y 3
Enunciado
Diseño de proceso de reactores TAD y TUB para reacciones homogéneas en condiciones isotérmicas
Las siguientes reacciones de oxidación se llevan a cabo isotérmicamente en fase gaseosa en un reactor tipo tanque agitado discontinuo (TAD) y en un reactortubular ideal (TUB).
1) NO + O2 NO2 (con r=k1[NO]2[O2] )
2) C2H4 + O2 H2C-O-CH2 (con r=k2.PC2H41/3PO22/3)
siendo k1=6x108 l2.mol-2.min-1 y k2=0.015 mol.at-1.l-1.h-1 a la temperatura de reacción (260ºC).
La alimentación de los reactores tiene una concentración total de reactivo de 5x10-5M en relación estequiométrica y no contiene inertes ni productos presentes. El volumende ambos reactores es el mismo. El reactor TAD opera a volumen constante mientras que para el reactor TUB la presión total puede asumirse constante.
1)Describir y comparar las suposiciones de la idealidad, el tipo de operación, la alimentación, la evolución de la concentración de reactivo, la ecuación de diseño (balance de masa) y las condiciones iniciales o de contorno, los parámetros dediseño, la condición de máxima producción para ambos tipos de reactor.
2)Para las dos reacciones, evaluar el tiempo de reacción en el TAD y el tiempo espacial en el TUB necesarios para alcanzar una conversión del 90%. Graficar la evolución de la conversión en función del tiempo de reacción o del tiempo espacial. ¿Es posible extrapolar la ecuación de diseño del TAD al TUB?
3)Para las dos reaccionessugerir una modificación que permita aumentar la productividad del reactor. Esto es, reducir el tiempo de reacción en el TAD o reducir el tiempo espacial en el TUB. Cuantificar la eficacia de la propuesta.
Nota: Las velocidades de reacción son globales.
Resolución del Problema
Descripción y comparación de reactores TAD y TUB
Los reactores químicos se pueden clasificar en término de suforma como reactores tipo tanque agitado (TA) o tipo tubular (TUB). Las suposiciones de idealidad son: para un reactor TA se impone como hipótesis el mezclado perfecto (existe una buena agitación y por lo tanto las propiedades del sistema de reacción, temperatura y composición, son uniformes) y para un reactor tubular la hipótesis que se atribuye es la de flujo pistón, donde el fluido se mueve comoun pistón paralelo al eje del reactor (existe mezclado perfecto entre los diferentes elementos de volumen en la dirección radial y no existe mezclado en la dirección axial).
En un tanque agitado discontinuo (TAD) el tipo de operación es batch o discontinuo, es decir un recipiente en el cual no entra ni sale materia durante la reacción. En un TUB, la alimentación de reactantes es constante y seretira ininterrumpidamente una corriente de producto, es decir, es un reactor continuo.
El concepto de operación en estado estacionario está relacionado con el uso de reactores continuos, en donde las propiedades cambian con el tiempo. Durante la puesta en marcha los reactores continuos operan en estado transitorio, los periodos de tiempo de operación en estado transitorio de un TUB sondespreciables, sin embargo, el grado de reacción y concentración del reactivo varia con la posición. En los reactores discontinuos como el TAD el grado de reacción y las propiedades del sistema varían con el tiempo y por lo tanto operan en estado no estacionario.
Balance de masa del reactor TAD
velocidadde entrada dereactivo limitante=velocidadde salida dereactivo limitante+velocidadde consumo...
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