clase 2
TRANSCRIPT
fA
AfA XCV
)(
)(0
0
Balance para cada uno de los reactores
1
101
)(
)(
A
AA XFV
Para el reactor 1
Para el reactor 2
2
1202
)(
)(
A
AAA XXFV
3
2303
)(
)(
A
AAA XXFV
Para el reactor 3
Para el reactor 4 4
3404
)(
)(
A
AAA XXFV
iA
iAAiA
i
XXFV
)(
)( )1(0
itotal
fA
AfA XCV
)(
)(0
0
itotal
fA
AiiAii
CCV
)(
)1(
0
Suponiendo una cinética
)1(
)1(
i
iA
Aik
CC
AifA kC )(
Sustituyendo y despeajando CAi
Para el 1er reactor )1( 1
01
k
CC A
A
)1( 2
12
k
CC A
A
)1)(1( 12
0
kk
CA
Para el 2do reactor
Para el nsimo reactor )1)...(1)(1( 21
0
n
AAn
kkk
CC
fA )(
fA
AfA XCV
)(
)(0
0
itotal
Al despejar el tiempo espacial queda n
i
AAn
k
CC
)1(
0
1
1 0n
An
Ai
C
C
k
Como Si hay n reactores
itotal n
10
n
An
Ai
C
C
k
nn
Ec. RMC en serie de igual volumen y con cinética AifA kC )(
¿Cómo se trabajaría si son de diferentes tamaños?
Como los reactores tienen el mismo volumen τ1= τ2 = τn
• Sistema de RFP en serie
El análisis es indiferente si los RFP
en serie son o no del mismo tamaño.
Es equivalente a un RFP de volumen la suma de los volúmenes parciales
1 2
1
2
00)()()(
x x
x AA
A
x
A
Ar
dx
r
dxC
r
dxC
oo
• Ejercicio: La reacción A + B E se llevan a cabo en fase líquida en una combinación de dos reactores mezcla completa en serie como se muestra en la figura a continuación.
Datos:
A+B E
v1=10 pie 3
v2=10 pie 3
CAo = CBo = 1,5 lbmol /pie3
A 50 lbmol/hr
B 50 lbmol/hr
v1 v2
BAA CkC )(
k= 2 pie3 /lbmol hr
1) ¿Cuál es la fracción de A convertida en E en el segundo reactor?
2) ¿Se podrían colocar los reactores en paralelo para mejorar la producción?
• Ejercicio: Utilizando una Cinética de segundo orden calcular la concentración de salida si se tiene:
a.RMC
b.RFP
c.Dos RMC de igual tamaño en serie con V= 500 L
d.Dos RMC de distintos tamaño en serie con V1= 600 L
e.Cuatro RMC de igual tamaño V=250 L
f.Un RMC en serie con un RFP de igual tamaño V= 400 L
Datos:
A B
vo=10 L/s
k = 0,03
CAo = 1 mol /L
VT = 1000 L
Los sistemas en paralelo se emplean para tratar flujos muy grandes. Se utilizan idealmente reactores del mismo tamaño que operen iguales caudales, para obtener iguales conversiones y tiempos de residencia.
Demostrar que para Maximizar la conversión total la conversión por cada rama debe ser la misma
a.-
Más Populares
b.-
Son aquellas en la que uno de los productos actúa como catalizador.
Para esta reacción la ecuación cinética es:
(-rA) = k CAaCR
r
aA + rR bR + R
Ejemplo: Reacciones de Fermentación por acción de un Microorganismo.
Ar
1
x
Punto de Máxima
Velocidad
Reacciones Autocatalíticas
• Descripción: Al principio de la reacción la velocidad es baja ya que hay poco producto presente, aumentando hasta un valor máximo a medida que se va formando producto, para posteriormente descender hasta valores bajos, a medida que se consume reactivo.
Por la naturaleza de su curva de reacción existen disposiciones y reactores óptimos para estas reacciones.
Se pueden usar RFP con recirculación, usando una Relación óptima de recirculación.
Dependiendo de la conversión se pueden usar RMC y RFP sin reciclo.
aA + rR nR RAA CkC )( )1(0 AAA XCC
AAAARR XnCXCCC 000
))(1()( 0000 AAAARAAA XnCXCCXkC
))(1()( 000 AARAAA XCCXkC
A + R 2R )2)(1()( 0000 AAAARAAA XCXCCXkC
Sacando CA0 como factor común
))(1()(0
02
0 A
A
RAAA X
C
CXkC Si CA0 >>>>CR0
0
0
A
R
C
C
00
0 A
R
C
C
AAAA XXkC )1()(2
0
Se está efectuando la reacción elemental en un reactor de flujo pistón empleando cantidades equimolares de A y B. La conversión es del 96 % con mol/litro. Indique en cuanto aumentaría la producción si se añadiera un reactor de mezcla completa 10 veces mayor que el de flujo pistón en serie con la unidad existente, y cual ha de ser el primero de la serie. Indique si influye la concentración de la alimentación, y en caso afirmativo el modo en que lo hace. Nota : La conversión es la misma.
El RFP en el que se produce la reacción se maneja un caudal y la conversión de salida es 0.96, la reacción es de orden dos (reacción elemental). La ecuación de velocidad es:
Para este reactor la ecuación de diseño es: Se obtiene que:
22
0
2 )1()( AAAA XkCkCr
96.0
0 22
0
0)1( AA
AAp
XkC
dXC
240 pAkC
Parte a) Consideremos ahora el RTMC de volumen igual a 10 veces el del RFP en serie con el RFP y colocado como el segundo de la serie. En este caso, como la conversión se mantiene igual que en el RFP, el sistema manejará un caudal mayor igual a
Para el RFP, la ecuación de diseño es:
)1(
1
)1( 1
1
00 22
0
0
1
1
1
X
X
kCXkC
dXC
v
V
A
X
AA
A
A
p
p
Para el RTMC, la ecuación de diseño es: , es decir Igualando los , con la relación anterior resulta: ; resolviendo se obtiene: Entonces 6.14, dividiendo entre , del primer reactor, se obtiene: 3.91, el caudal de la asociación 1 es 3.91 veces mayor que el del RFP
2
1
0
2
2
2
0
120
11
1)96.01(
)96.0(1
)1(
)(10
X
kCXkC
XXC
v
V
v
V
AA
Apm
m
11 10 pm
)1(
10
)04.0(
96.0
1
1
2
1
X
XX
86.01 X
)1( 1
101
X
XkCAp
0
1
1 v
v
p
p