_Reactores

PROBLEMA 8.31
Las reacciones en fase líquida


Se efectúan en un CSTR perfectamente aislado. La reacción deseada es de primer orden respecto a A y de orden cero respecto a B,mientras que la reacción no deseada es de orden cero respecto a A y de primer orden respecto a B. La especie A entra en el reactor a una temperatura de 100ºC y la especie B lo hace a 50ºC. Latemperatura de operación del reactor es de 400K. La velocidad de flujo molar de A en la entrada del reactor es de 60 mol/min. CpA=20 cal/mol-K, CpB=30 cal/mol-K, CpC= 50 cal/mol-K y CpU=40 cal/mol-K.





T (K)
CAo= 0.01 mol/dm3 0.001 mol/dm3 < CBo < 2 mol/dm3
a) Determine las velocidades de flujo molar de U y D a la salida del reactor
b) ¿Qué volumen debetener el CSTR para las condiciones que se especifícan?
c) ¿Hay alguna forma más eficaz de minimizar U? Explique.








Diagrama












Reacción neta de cadaespecie








Tabla estequiométrica
Especie i


A


B


D


U




Tabla de propiedades termodinámicas
Especie
Cpi (cal/mol-K)
A
20
B
30
D
50
U
40Balance de moles




Balance de energía


Sistema de ecuaciones a resolver
1.

2.

3.

4.

5.
Solución de ecuaciones
Se llevó a cabo la resolución delas 5 ecuaciones altamente no lineales. Los resultados obtenidos fueron los siguientes:
Cuando CBo =CAo= 0.01 mol/dm3
Especie i
Ci (mol/dm3)
Fi (mol/min)
A
0.00797
58.1
B
0.0079758.1
D
0.00020
1.48
U
3.284x10-5
0.24


Gráfica
b) Para estas condiciones específicadas, el volumen del CSTR es de 2,770 dm3 con un diámetro de 19.18 dm y un largo de 9.59dm.
c) El objetivo de disminuir el producto indeseado (U), se logra disminuyendo la concentraci´pn de la especie B, como se puede apreciar en la gráfica.




Dibujo final...