Reactor cstr

PEREZ ESTRADA LAURA JAZMIN
La siguiente reacción se verifica en fase gaseosa a 800°C y una presión constante de 1 atm en un reactor completa:

La velocidad de reacción a 800°C está dada por laexpresión:

El valor de k a 800°C es 10 L/mols. La alimentación del gas contiene 25% mol de CH4, 25% mol de N2 y 50% de vapores de azufre.
a) Calcular cual debe ser el tiempo de residencia paraque haya un 60% de conversión de CH4.
b) Si la alimentación al reactor es de 10 mol/s en total, ¿Cuál debe ser el volumen del reactor para un 60% de conversión?
c) ¿Cuál seria el volumen dedos reactores idénticos conectados en serie para obtener la misma conversión?
d) Represente gráficamente el sistema estimado en el inciso anterior.
SOLUCION:
El diagrama de flujo del proceso es:0.25 mol CH4
0.25 mol N2
0.5 mol S
XA = 0.6

νR=100 lb/h
T= 800 ℃
-rA=kCACB
P=1 atm

La ecuación de diseño para calcular el tiempo de residencia es:

τ=CA0XA-rA

Usando la leyde los gases ideales

CA0=PTYA0RT=1 atm(0.25)0.082atm*Lgmol*K(1073 K)=2.84×10-3gmolL

CB0= 1 atm0.50.082atm*Lgmol*K1073 K=5.68×10-3 gmolL

Haciendo un balance de materia:

CA=CA01-XA(1+εAXA)CA=CA0(1-XA)(1-0.25XA)

CB=CA0(MB-baXA)(1+εAXA) MB=CB0CA0=5.68×10-32.84×10-3=2

CB=CA02-XA1-0.25XA

Sustituyendo en la ecuación cinética-rA=kCA021-XA(2-XA)(1-0.25XA)2

Sustituimos los valores en la ecuación de diseño para calcular el tiempo de residencia:

τ=2.84×10-3gmolL0.601-0.2580.60)210Lmol*s(2.84×10-3gmolL)2(1-0.60)(2-0.60)

τ=27.25s

Para elinciso b) que nos pide calcular el volumen, utilice la ecuación de diseño siguiente:

V=τFA0CA0=27.25s2.5gmols(2.584×10-3gmolL)=23987.6 L

Para el inciso c) obtener el volumen de 2 reactores CSTRconectados en serie
ECUACION DE DISEÑO REACTOR 1:

V1FA0=XA1-rA

ECUACION DE DISEÑO REACTOR 2:

V2FA0=XA2-XA1-rA

Como el volumen 1 es igual al volumen 2 igualamos las ecuaciones de diseño...