Tarea3 Grupo2 Versi N7 3

Problema 5.2. Producción de cloruro de alilo
Problem 5.2. Allyl-Chloride production
Resumen
En la industria, las reacciones químicas se pueden llevar a cabo en diferentes reactores, obteniendo así mismo diferentes
resultados. Se estudia el caso de producción de cloruro de alilo comparando reactores PFR y CSTR tanto con refrigeración
como adiabáticos, obteniendo mejor conversión con el CSTRadiabático.

Palabras clave
Reacción, reactor, PFR, CSTR, refrigeración, adiabático, conversión.

Abstract
In industry, the chemical reactions can be carried out in different reactors, obtaining different results thereof. For production
of allyl chloride is studied CSTR and PFR reactors, comparing both as adiabatic and cooling, giving better conversion
adiabatic CSTR.

Key words
Reaction, reactor, PFR,CSTR, cooling, adiabatic conversion.

Introducción
Las etapas de reacción son el núcleo de todo proceso industrial, según el desempeño de los reactores se definirá también
cómo tendrán que ser las etapas de separación, los reflujos o la purga necesaria en el proceso y por lo tanto el potencial
económico. En el diseño conceptual de un proceso industrial la primera evaluación de potencial económicose hace con
respecto al reactor, es decir cómo se afecta si aumenta la conversión o si aumenta selectividad.
Existen muchos tipos de reactores, unos que usan solo datos de equilibrio o energía de Gibbs y los que están basados en
cinéticas, para propósitos de evaluar una reacción casi siempre es mejor trabajar con cinéticas ya que proporcionan datos
más cercanos a los reales, por tanto esfundamental saber manejar cualquier tipo de expresión cinética para sacar el máximo
provecho a los simuladores.

Descripción del problema
Se desea evaluar el diseño de un reactor para la producción de cloruro de alilo de acuerdo con la reacción principal
𝐶𝑙2 + 𝐶3 𝐻6 → 𝐶𝐻2 = 𝐶𝐻 − 𝐶𝐻2 𝐶𝑙 + 𝐻𝐶𝑙
Y la reacción secundaria que produce 1,2-dicloropropano
𝐶𝑙2 + 𝐶3 𝐻6 → 𝐶𝐻2 𝐶𝑙 − 𝐶𝐻𝐶𝑙 − 𝐶𝐻3

La mezcla de la reaccióncontiene 4 moles de propileno por cada mol de cloro y entra al reactor a 392°F, a razón de 0,85
lbmol/h y a 29,4 psia. Las ecuaciones de velocidad de las reacciones, expresadas en lbmol/h.ft 3, son:
27200
𝑅𝑇 𝑝𝐶 𝐻 𝑝𝐶𝑙
3 6
2

𝑟1 = 206000𝑒 −

6860
𝑅𝑇 𝑝𝐶 𝐻 𝑝𝐶𝑙
3 6
2

𝑟2 = 11,7𝑒 −

, 𝑇(°𝑅)𝑅𝑒𝑎𝑐𝑐𝑖ó𝑛 𝑝𝑟𝑖𝑛𝑐𝑖𝑝𝑎𝑙

, 𝑇(°𝑅)𝑅𝑒𝑎𝑐𝑐𝑖ó𝑛 𝑠𝑒𝑐𝑢𝑛𝑑𝑎𝑟𝑖𝑎

La energía de activación está en BTU/lbmol y la presión parcial enatm.
Para los PFR se tiene un diámetro de 2 pulgadas, para el refrigerante se usará etilenglicol en ebullición, y el coeficiente de
transferencia de calor en el interior del reactor es 5 BTU/h.ft2.°F . Los CSTR son de 0,83 ft3. (Gil, 2011)

Fracción molar de cloruro de alilo

Resultados y análisis

0,14

PFR-ref. (Plus)

0,12

PFR-ad. (Plus)

0,10

PFR-ad. (Hysys)

PFR-ref. (Hysys)

0,08

0,060,04

0,02

0,00

0

5

10

15

20

25

30

Longitud (ft)

Gráfica 1. Perfiles de fracción molar de cloruro de alilo en PFR, resultados obtenidos en Aspen Plus ® y Aspen Hysys®.

Se realizó la simulación de los PFR tanto adiabático como refrigerado con una longitud de 30 ft obteniendo los
perfiles que se muestran en la gráfica 1 que dan una idea de la conversión de la reacción, donde se puedencomparar ambas formas de operación y los resultados entre ambos simuladores. Es evidente que al llevar a

cabo la reacción en un PFR adiabático se obtiene una mejor conversión, alcanzando una fracción molar de
cloruro de alilo hasta de 0,14 aproximadamente como máximo según ambos simuladores, requiriendo poco
más de 20 ft de longitud.
Para los PFR refrigerados, se realizó la simulación con unalongitud mayor, tal que se lograra una fracción molar
máxima, que como se puede observar en la gráfica 2, es de hasta 0,04 aproximadamente en una longitud entre
200 y 250 ft, lo que es absurdo concebir, un equipo tan grande para tan poca conversión, siendo ésta
prácticamente el 30% de la conversión que se puede lograr con un PFR adiabático en una longitud 10 veces
menor.
0,045

Fracción molar de...