Rectoires
Páginas: 5 (1007 palabras)
Publicado: 8 de enero de 2013
IWQ-230 FENOMENOS DE PROCESOS
Reactores
1. Para la reacción A+ B + C = R + S , con cinética rR = k cA cB cC / cR se propone el mecanismo:
A + B X* + R
C + X* S
Determine si el mecanismo propuesto es consistente con la cinética.
2. Una reacción A R ocurre en fase acuosa en un reactor batch. La concentración de A esmonitoreada en el tiempo:
t (min) 0 100 200 300 400
CA (mol/m3) 1000 500 333 250 200
Encontrar la conversión, al cabo de 5 horas, si se procesa una solución con una concentración inicial CAO = 500 mol/m3 en un reactor batch.
3. Una reacción de polimerización procede de acuerdo a : 3A A3 -rA = k cA 1.8
La reacción ocurre isotérmicamente en unCSTR. Si el reactor tiene un volumen efectivo V, y la concentración de A alimentado es cAO , determine la conversión de salida Af y la concentración de salida cAf.
4. Un compuesto contaminante debe ser degradado antes de ingresar a una planta de tratamiento. Ensayos en un reactor batch indican que la reacción A R ocurre con la siguiente cinética:
t (hr) 0 1 23 4
CA (mol/m3) 1000 50 2.5 0.120 0.006
En condiciones reales de planta, la concentración inicial de A en el efluente será de 120 mol/m3 y el flujo de 200 lt/min.
a) Determinar el volumen requerido en un estanque agitado (CSTR), para que la concentración se reduzca a la vigésima parte (6.0 mol/m3)
b) Determinar la concentración de salida de A si en vez de tratar elefluente, se hace pasar por un canal (estrecho) que tiene un tiempo de residencia estimado de 20 minutos. Asumir que la hidrodinámica del canal se asemeja a la de un reactor de flujo tapón (PFR).
5. Un reactante gaseoso A, con una concentración inicial CAO = 1000 mmol/lt, dimeriza isotérmicamente en un reactor PFR ( 2A R). El reactor fue operado con distintos flujos, obteniéndose lassiguientes concentraciones de salida:
(s) 130 65 34
CA (mmol/lt) 100 200 400
a) Encontrar la cinética de la reacción a partir de esta información
b) Determinar el flujo con que debe operarse un reactor plug (PFR) de 100 litros, para procesar una corriente con CAO = 0.4 mol/lt con una conversión del 70%.
c) Repetir el cálculo y determinar la capacidad de proceso (flujo) si envez de un reactor plug, se utiliza un reactor CSTR del mismo volumen (100 litros).
6. Una enzima cataliza la fermentación de un sustrato A (reactante), que se transforma en un producto R. Encontrar el tamaño de reactor CSTR necesario para obtener una conversión del 95%. El flujo de alimentación es de 25 lt/min y la concentración de entrada de A es de 2 mol/lt. Para la concentración de enzimautilizada, la cinética de la reacción es:
A R -rA = 0.1 CA / (1 + 0.5 CA) mol/(lt min)
7. Para el problema anterior, considerar que la reacción se realiza en dos reactores conectados en serie, de igual volumen. Determinar el volumen (igual) de cada reactor y las condiciones de salida del primer reactor.
8. La Diciandiamida (DCD) es una importante materia prima parala preparación de productos farmacéuticos y explosivos. Esta se forma por la dimerización en medio acuoso de la cianamida, de acuerdo a la reacción:
2H2CN2 aq (H2CN2)2
La dimerización se completa en 10 horas a 40 C, y toma 6 horas a 60 C. ¿Cuánto tiempo tomará la reacción a 85C?
9. La urea en solución concentrada forma lentamente un condensado de acuerdo a la reacción:2NH2-CO-NH2 NH2-CO-NH-CO-NH2 + NH3
(condensado)
A 100 C, se forma una pequeña cantidad de condensado en 24 horas. Si la temperatura aumenta a 150 C, la misma cantidad de condensado se forma en una hora. Calcular la energía de activación de la reacción.
10. Una sustancia A reacciona en fase líquida para producir dos productos R y S...
Reactores
1. Para la reacción A+ B + C = R + S , con cinética rR = k cA cB cC / cR se propone el mecanismo:
A + B X* + R
C + X* S
Determine si el mecanismo propuesto es consistente con la cinética.
2. Una reacción A R ocurre en fase acuosa en un reactor batch. La concentración de A esmonitoreada en el tiempo:
t (min) 0 100 200 300 400
CA (mol/m3) 1000 500 333 250 200
Encontrar la conversión, al cabo de 5 horas, si se procesa una solución con una concentración inicial CAO = 500 mol/m3 en un reactor batch.
3. Una reacción de polimerización procede de acuerdo a : 3A A3 -rA = k cA 1.8
La reacción ocurre isotérmicamente en unCSTR. Si el reactor tiene un volumen efectivo V, y la concentración de A alimentado es cAO , determine la conversión de salida Af y la concentración de salida cAf.
4. Un compuesto contaminante debe ser degradado antes de ingresar a una planta de tratamiento. Ensayos en un reactor batch indican que la reacción A R ocurre con la siguiente cinética:
t (hr) 0 1 23 4
CA (mol/m3) 1000 50 2.5 0.120 0.006
En condiciones reales de planta, la concentración inicial de A en el efluente será de 120 mol/m3 y el flujo de 200 lt/min.
a) Determinar el volumen requerido en un estanque agitado (CSTR), para que la concentración se reduzca a la vigésima parte (6.0 mol/m3)
b) Determinar la concentración de salida de A si en vez de tratar elefluente, se hace pasar por un canal (estrecho) que tiene un tiempo de residencia estimado de 20 minutos. Asumir que la hidrodinámica del canal se asemeja a la de un reactor de flujo tapón (PFR).
5. Un reactante gaseoso A, con una concentración inicial CAO = 1000 mmol/lt, dimeriza isotérmicamente en un reactor PFR ( 2A R). El reactor fue operado con distintos flujos, obteniéndose lassiguientes concentraciones de salida:
(s) 130 65 34
CA (mmol/lt) 100 200 400
a) Encontrar la cinética de la reacción a partir de esta información
b) Determinar el flujo con que debe operarse un reactor plug (PFR) de 100 litros, para procesar una corriente con CAO = 0.4 mol/lt con una conversión del 70%.
c) Repetir el cálculo y determinar la capacidad de proceso (flujo) si envez de un reactor plug, se utiliza un reactor CSTR del mismo volumen (100 litros).
6. Una enzima cataliza la fermentación de un sustrato A (reactante), que se transforma en un producto R. Encontrar el tamaño de reactor CSTR necesario para obtener una conversión del 95%. El flujo de alimentación es de 25 lt/min y la concentración de entrada de A es de 2 mol/lt. Para la concentración de enzimautilizada, la cinética de la reacción es:
A R -rA = 0.1 CA / (1 + 0.5 CA) mol/(lt min)
7. Para el problema anterior, considerar que la reacción se realiza en dos reactores conectados en serie, de igual volumen. Determinar el volumen (igual) de cada reactor y las condiciones de salida del primer reactor.
8. La Diciandiamida (DCD) es una importante materia prima parala preparación de productos farmacéuticos y explosivos. Esta se forma por la dimerización en medio acuoso de la cianamida, de acuerdo a la reacción:
2H2CN2 aq (H2CN2)2
La dimerización se completa en 10 horas a 40 C, y toma 6 horas a 60 C. ¿Cuánto tiempo tomará la reacción a 85C?
9. La urea en solución concentrada forma lentamente un condensado de acuerdo a la reacción:2NH2-CO-NH2 NH2-CO-NH-CO-NH2 + NH3
(condensado)
A 100 C, se forma una pequeña cantidad de condensado en 24 horas. Si la temperatura aumenta a 150 C, la misma cantidad de condensado se forma en una hora. Calcular la energía de activación de la reacción.
10. Una sustancia A reacciona en fase líquida para producir dos productos R y S...
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