Chemical

Dr. Rogelio Cuevas García

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Ingeniería de Reactores

Repaso cinética 1. Tomado de (Wallas 2.7) La condensación del formaldehído (A) con el parasulfonato de sodio (B) fue estudiada por Stults, Moulton y McCarthy (Chem. Eng. Prog. Symposium series, (1952), 4, p. 38) en un reactor intermitente. Los datos de la rapidez de formacióndel monómero (MA) se siguió a 100 C y pH=8.35. Inicialmente las cantidades presentes de A y B eran iguales. Determine si los datos se ajustan a una ecuación de ley de potencias. CF, gmol/L t, min 0.131 0 0.123 10 0.121 20 0.117 30 0.111 40 0.104 60

Explique el resultado obtenido. Podría mejorar el experimento realizado, explique. 2. Fogler: P5-4a La isomerización irreversible: A ⎯⎯→ B Se realizaen un reactor intermitente, donde se obtuvieron los siguientes datos de concentración contra tiempo: t, min. CA, mol/dm3 0 4.0 3 2.89 5 2.25 8 1.45 10 1.0 12 0.65 15 0.25 17.5 0.02

a) Determine el orden de reacción, α, y el coeficiente cinético, kA. b) Si fuera posible repetir este experimento para determinar la cinética, ¿Qué haría usted diferente? ¿Se realizaría la corrida a temperaturamayor, igual o más alta?, ¿Tomaría los mismos puntos? Expliqué. c) Se cree que el técnico cometió un error de dilución en la concentración tomada a los 17.5 minutos. ¿Qué piensa usted? 3. (J. M. Smith) Se desea diseñar un reactor tubular para la producción de butadieno por medio de la reacción en fase gaseosa: C4H5 ⎯→ C4H6 + H2O Para ello debe determinarse la ecuación de velocidad de reacción. Por unaparte se sabe que la reacción puede considerarse irreversible y de primer orden. Por el otro se realizó una serie de experiencias para determinar el comportamiento de k con la temperatura. Se obtuvieron los siguientes datos: Temperatura [=] ºC 559 582 604 627 649 k [=] L-1 0.28 0.82 2.00 5.00 10.8 Determine el comportamiento del coeficiente cinético k, en función de la temperatura. 1/10

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4. Problemas 3.15 y 3.16 (Levenspiel 3ra edición) La sacarosa se hidroliza a la temperatura ambiente por la acción catalítica de la enzima sucrosa del siguiente modo: sacarasa sacarosa ⎯⎯⎯→ productos Partiendo de una concentración de sacarosa CA0=1.0 mmol/L y de una concentración de enzima CE0=0.01 mmol/L. Se obtuvieron lossiguientes datos en un reactor intermitente (Las concentraciones se han calculado a partir del ángulo de rotación óptica):

CA, 0.84 0.68 0.53 0.38 0.27 0.16 0.09 0.04 0.018 0.006 0.0025 mmol/L t, h 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Comprobar si estos datos se pueden ajustar por una ecuación cinética del tipo de MichaelisMenten, o

( −rA ) =

k 3C AC E 0 C A +CM

Si el ajuste es razonable, calcularlos valores de k3 y CM, Utilizar el método integral de análisis de datos.

Reactores ideales isotérmicos. 5. Problema 5.3 (O. Levenspiel, 2da Edicón) En reactor discontinuo se planifica la conversión de A en R. La reacción se efectúa en fase líquida; La estequiometría de la reacción es: A→B; y la velocidad de reacción es la indicada en la tabla 5-P3. Calcúlese el tiempo que debe reaccionar cadacarga para que la concentración descienda de CA0=1.3 mol/L a CA=0.3 mol/L.

Tabla 5-P3 CA, mol/lt (-RA), mol/(lt*min)

0.1 0.2 0.1 0.3

0.3 0.5

0.4 0.6

0.5 0.5

0.6 0.25

0.7 0.1

0.8 0.06

1.0 0.05

1.3 2.0 0.045 0.042

6. (Problema 5.4 Levenspiel 2da edición, modificado) Utilizando los datos del problema 5.3 calcule el tiempo espacial (τ) necesario para que laconcentración descienda desde CA0=1.3 mol/L a CAS=0.3 mol/L a)En un reactor CSTR 7. (Problema 5.5, Levenspiel 2da edición) a) Para el problema 5.3 calcule el tamaño del reactor de mezcla completa par alcanzar una conversión de 75% con una alimentación de 1000 mol/hr (CA0=1.2 mol/L). b) Repítase el apartado A si se duplica el caudal de alimentación, es decir se desean tratar 2000 moles de A/hr. 2/10

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