L/O/G/O Maestría: INGENIERÍA QUÍMICA AMBIENTAL Curso: DISEÑO DE REACTORES QUÍMICOS Y BIOLÓGICOS. Profesora: Ms. ROSA NOMBERTO TORRES Alumno: ANDRÉS BENITES RENGIFO

EJERCICIO T (K) Xe La reacción elemental en fase líquida: + ↔ Debe llevarse a cabo en un conjunto de reactores tubulares empaquetados con un catalizador de resina y dispuestos en serie. La alimentación consiste en 25 mol% A, 25 mol% B y 50% mol de inertes a 300K. Hay muchos intercambiadores de calor disponibles que pueden enfriar la corriente de reacción a temperaturas tan bajas como 300K. Los reactores tienen suficiente catalizador para alcanzar el 95% de la conversión de equilibrio correspondiente. 1.1 ¿Es posible alcanzar el 50% de conversión en un solo reactor tubular? 1.2 ¿Qué necesitarías hacer para aumentar la conversión al 95%? 1.3 ¿Qué debería tenerse en cuenta si se necesitaría alcanzar el 95% de conversión? Información Adicional: P = 2.0 / ( °) P = 7.0 / ( °) P = 5.0 / ( °) P = 1.5 / ( °) Δ (273 °) = −10000 / FA0 = 10 mol/min

3 5 SOLUCIÓN A + B C Rx elemental en fase líquida (REACTOR EMPACADO CON CAMBIADOR DE CALOR) Según la tabla Xe disminuye con la T, deducimos que es una Rx exotérmica. Para determinar la conversión máxima que podemos alcanzar en una Rx exotérmica, gráficamente encontramos la intersección entre la curva de Xe vs. T y la curva X BE vs. T, obtenidas del balance de energía. ΔC P = C P C - C P B – C P A ΔC P = 0 ΔH RX (273 K) = ϴ A = 0.25/0.25 = 1 B = 0.25/0.25 = 1 I = 0.5/0.25 = 2

SOLUCIÓN T 0 = 300 °K P = 2.0 / ( °) P = 7.0 / ( °) P = 5.0 / ( °) P = 1.5 / ( °) Δ (273 °) = −10000 /

VELOCIDAD: -r A =K[ C A C B -C C K C ] En el equilibrio: -r A = 0 ESTEQUIOMETRÍA: C A = C A0 (1-x) C A0 (1-x) 2 = xK C K C = f (T) C B = C A0 (1-x) C C = C A0 x VELOCIDAD Y ESTEQUIMETRÍA

BALANCE DE ENERGÍA

GRÁFICO

EXPLICACIÓN De la gráfica encontramos el punto de intersección de las 2 curvas, vemos que: T = 536 °K le corresponde Xe = 0.24 Con una alimentación de 300 °K, la conversión adiabática es 0.24 (máxima conversión)

DATOS TABULADOS

–¿Es posible alcanzar el 50% de conversión en un solo reactor tubular? No es posible, la máxima conversión es 24 % –¿Qué necesitarías hacer para aumentar la conversión al 95%? Necesitamos conectar reactores en serie. –¿Qué debería tenerse en cuenta si se necesitaría alcanzar el 95% de conversión? Debemos tener en cuenta el enfriamiento en cada reactor. RESPUESTAS

FIGURAS EXPLICATIVAS

L/O/G/O Gracias Trujillo, 14 de Julio del 2018