Reactores

Batería de reactores continuos de
tanque agitado. Estudio del estado
estacionario.
EXPERIMENTACIÓN EN INGENIERÍA QUÍMICA
CASANDRA CHUAN MERCHANTE
NOELIA VILLAR FERRER
PAREJA Nº 2
GRUPO L-1

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ÍNDICE

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Introducción………………………………………………………………………….………pág. 5
Objetivo.………………………………………………………………………………….……pág. 7
Dispositivo experimental………………………………………………………………pág. 7Procedimiento experimental………………………………………………………...pág. 8
Presentación y discusión de los resultados….………………………………..pág. 10
Discusión de los resultados…………………………………………………………..pág. 20

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1- INTRODUCCIÓN
1.1. Balance de materia en un RCTA

El reactor continuo de tanque agitado, RCTA, es un modelo ideal en el que por esta
característica encontramos la misma composición el cualquierpunto del reactor. El
hecho de que sea continuo es por la entrada de reactantes y salida de productos de
forma ininterrumpida.
El balance de materia aplicado a un componente Aj dentro de un reactor químico Al
llevarse a cabo una reacción del tipo ∑ νj · Aj=0, es:
(1)
La velocidad de reacción del componente Aj , rj, es constante ya que la composición y la
temperatura se mantienen uniformes alo largo de la reacción. Como la reacción tiene lugar en
estado estacionario, los moles de cada componente no varían con el tiempo y, si además se
trata de un proceso a densidad constante, la ecuación anterior se puede escribir de forma:
(2)
En un reactor el tiempo espacial

queda definido como el cociente entre el volumen del

reactor , V, y el caudal de reactantes y productos, Qv. Porlo tanto, la ecuación 2 queda de la
siguiente manera:
(3)
Donde cj es la concentración del componente Aj a la salida del reactor y cj0 es la del
componente Aj concentración a la entrada del reactor.
1.2. Balances de materia en una batería de dos RCTA conectados en serie
La corriente que sale de un RCTA puede volver a ser trata si se redirecciona a otro RCTA donde
alcanzará un mayor grado deconversión.
El balance de materia para cada uno de los reactores en estado estacionario y con la densidad
constante en todo el proceso es:

5

(4)
(5)
1.3. La reacción de saponificación del acetato de etilo con NaOH
La reacción de saponificación del acetato de etilo con el hidróxido sódico, tiene lugar según la
estequiometría:

CH3COOC2H5 (A1) + NaOH (A2)  CH3COONa (A3) + C2H5OH (A4)(6)

La reacción anterior se escribe como:
-A1 -A2 + A3 + A4 = 0

(7)

En el laboratorio se suele utilizar siempre este tipo de reacciones al igual que las de ésteres y
álcalis. Esto se debe a que la reacción está muy desplaza hacia la derecha y la velocidad de
reacción es adecuada para seguirla sin problemas.

El mecanismo de la hidrolisis se trata de una cinética compleja conformación de productos
intermedios que transcurre mediante 5 etapas.
Se trata de una reacción irreversible y de segundo orden ya que a concentraciones pequeñas
de reactantes, puede suponerse que la concentración del complejo de adición es muy baja, y
las velocidades de las reacciones inversas son despreciables frente a las de las reacciones
directas. Por lo tanto, la expresión cinética es:

(8)1.4. La reacción de saponificación del acetato de etilo
Si la reacción de saponificación se efectúa en un RCTA con las mismas concentraciones de los
dos reactivos, se puede decir que

. Si se sustituye lo explicado anteriormente en el

balance de materia, obtenemos:


Para un RCTA:



Para dos RCTA:

(9)

ν

Reactor 1:

(10)

Reactor 2 :

(11)

6

Las ecuacionesanteriores podrán resolverse gráficamente mediante r = k·c2 = f(c).

2- OBJETIVO
El objetivo de esta práctica es aplicar las ecuaciones deducidas en la introducción al análisis del
comportamiento de los RCTA, trabajando en estado estacionario y a temperatura constante,
comprobando si las ecuaciones analíticas y los resultados obtenidos en el laboratorio
concuerdan.
Utilizando la reacción...