David Alejandro Rivera ArjonaEjercicio 1El acetato de etilo es un disolvente que se usa mucho y que se puede formar por la esterificacin en fase de vapor de cido actico y etanol. La reaccin se estudi usando una resina microporosa como catalizador en un reactor de lecho empacado [Ind. Eng. Chem. Res., 26(2), 198(1987)]. La reaccin es de primer orden respecto el etanol y de pseudo-orden cero respecto al cido actico. Con una velocidad de alimentacin equimolar de cido actico y etanol, la velocidad de reaccin especfica es de 1.2 dm3/gcat.min. La velocidad de alimentacin molar total es de 10 mol/min, la presin inicial es de 10 atm, la temperatura es de 118C y el parmetro de cada de presin, , es igual a 0.01 g-1.CH3COOH + C2H5OH C4H8O2 + H2Oa) Calcule el peso mximo de catalizador que se podra usar manteniendo una presin de salida de ms de 1 atm.Debido a que el sistema es isotrmico:;Integrando:

b) Determine el peso de catalizador necesario para alcanzar una conversin de 90%.Ecuacin de diseo:

Sabiendo que

Donde

Cdigos:

function main_ejercicio1b_cataliticoclear,clcglobal k fao a cao%Parametrosk=1.2; %L/gcat.min a=0.01;%g-1 T=118+273.15;%Kpto=10; %atmR=0.082; %atmlts/(molK)fao=10; %gmol/mincao=pto/(R*T);%mol/lts%Datos para la integracionx0=0;xsim=[0 0.9];[xs,ys]=ode15s(@ejercicio1b_catalitico,xsim,x0);W=ys;figure(1)plot(xs,W)xlabel('Conversin')ylabel('Peso de catalizador [g]') function dwdx=ejercicio1b_catalitico(x,w)global k fao a cao%Ecuaciones auxiliarescosientp=(1-a*w)^0.5;ca=cao*(1-x)*(cosientp);ra=k*ca;%Ecuacion diferencialdwdx=fao/ra;

c) Determine el cociente del peso de catalizador necesario para lograr el ltimo 5% (85 a 90%) de conversin, entre el peso necesario para lograr el primer 5% (0 a 5%)de conversin en el reactor.

d) Vare y escriba unos cuantos enunciados que describan y expliquen sus hallazgos.Podemos observar que al aumentar necesitamos una menor cantidad de catalizador para llegar a la conversin deseada.

Ejercicio 2Repita el ejemplo de Desactivacin del catalizador en un lecho fluidizado modelado como RCTA si:a) La reaccin se efecta en un reactor de lecho mvil con una velocidad de carga del catalizador de 250,000 kg/h. A B +CLa alimentacin contiene 80% de crudo A y 20% de inerte. El crudo contiene compuestos de azufre que envenenan el catalizador. Como primera aproximacin supondremos que la reaccin de pirolisis es de primer orden en la concentracin de petrleo crudo. La velocidad de desactivacin del catalizador es de primer orden en la actividad actual y de primer orden en la concentracin del reactivo. Determine la concentracin del reactivo, la actividad y la conversin en funcin del peso del catalizador. La velocidad de alimentacin volumtrica al reactor es de 5000 m3/h. Hay 50000 kg de catalizador en el reactor y la densidad volumtrica es de 500 kg/m3.Informacin adicional:CA0= 0.8 mol/dm3 k = Bk = 45 h-1CT0= 1 mol/dm3 kd= 9 dm3/mol hEcuaciones de diseo: ;Donde:

Sabiendo que:

Sustituyendo:

Cdigos:function main_ejercicio2_cataliticoclear,clcglobal k kd cao fao Us epsiloncao=0.8;%mol/dm^3kd=9;% dm^3/(mol-h)k=45;%h-1Us=250000;%kgcat/hQ=5000000;%dm3/h.fao=Q*cao;%mol/hepsilon=0.8;%Datos de simulacinwsim=[0 50000];%kgcatCi=[1 0];[ws,ys]=ode15s(@ejercicio2_catalitico,wsim,Ci);Conversion=ys(:,2);ca=cao.*(1-Conversion)./(1+epsilon.*Conversion);plot(ws,ys,ws,ca)xlabel('Peso de cataizador [Kg]')ylabel('Actividad, Conversin y Concentracin')legend('Actividad','Conversin','Concentracin',0) function dedw=ejercicio2_catalitico(w,y)global k kd cao fao Us epsilona=y(1);X=y(2);%Ecuaciones auxiliaresca=cao*(1-X)/(1+epsilon*X);ra=k*ca;%Ecuaciones diferencialesdadw=-kd*a*ca/Us;dXdw=a*ra/fao;dedw=[dadw;dXdw];

Ejercicio 3Con el aumento en la demanda de xileno en la industria petroqumica, la produccin de xileno por desproporcionacin de tolueno ha recibido atencin en aos recientes [Ind. Eng. Chem. Res., 26, 1854 (1987)]. Esta reaccin,2Tolueno benceno + xilenoSe estudi sobre un catalizador de mordenita de hidrgeno que se deteriora con el tiempo Como primera aproximacin, suponga que el catalizador tiene una desactivacin de segundo orden,

Y la velocidad cuando la conversin es baja es:

Con kT= 20 gmol/h.kgcat.atm y kd =1.6 h-1 a 735K.a) Compare las curvas de conversin-tiempo en un reactor por lotes que contiene 5 kg cat. A diferentes presiones parciales iniciales (1atm, 10atm, etc). El volumen de reaccin que inicialmente contiene tolueno puro es de 1 dm3 y la temperatura es de 735 K.Ecuaciones de diseo:; Sabiendo que: Sustituyendo:

Cdigos:

function main_ejercicio3a_cataliticoclear,clcglobal pto kt kd nto w%Parametroskt=20; %gmol/h.kgcat.atm kd=1.6; %h-1 w=5; %kgcatpto=1; %atmv=1; %ltsR=0.082; %atmlts/(molK)T=735; %Knto=pto*v/(R*T); %gmol%Datos para la integracionCi=[1 0];tsim=[0 0.001];[ts,ys]=ode15s(@ejercicio3a_catalitico,tsim,Ci);Actividad=ys(:,1);Conversion=ys(:,2);%Graficacionfigure(1)[AX,H1,H2] = plotyy(ts,Actividad,ts,Conversion,'plot');set(get(AX(1),'Ylabel'),'String','Actividad')set(get(AX(2),'Ylabel'),'String','Conversin') set(H1,'LineStyle','--')set(H2,'LineStyle','-')xlabel('Tiempo [h]') title('Tiempo vs Conversin, Actividad') function dedt=ejercicio3a_catalitico(t,x)global pto kt kd nto w%Renombrando las variablesa=x(1);X=x(2);%Ecuaciones auxiliarespt=pto*(1-X);rt=kt*pt*a;%Ecuaciones diferencialesdadt=-kd*a^2;dxdt=rt*w/nto;dedt=[dadt;dxdt];

b) Qu conversin se puede alcanzar en un reactor de lecho mvil que contiene 50 kg de catalizador con una velocidad de alimentacin de 2 kgcat/h? El tolueno se alimenta a una presin de 2 atm y una velocidad de 10 mol/min.Ecuaciones de diseo: ;

Cdigosfunction main_ejercicio3b_cataliticoclear,clcglobal pto kt kd fao Us%Parametroskt=20; %gmol/h.kgcat.atm kd=1.6; %h-1 Us=2; %kgcat/hpto=2; %atmfao=600; %gmol/h%Datos para la integracionCi=[1 0];wsim=[0 50];[ws,ys]=ode15s(@ejercicio3b_catalitico,wsim,Ci);Actividad=ys(:,1);Conversion=ys(:,2);%Graficacionfigure(1)[AX,H1,H2] = plotyy(ws,Actividad,ws,Conversion,'plot');set(get(AX(1),'Ylabel'),'String','Actividad')set(get(AX(2),'Ylabel'),'String','Conversin') set(H1,'LineStyle','--')set(H2,'LineStyle','-')xlabel('Peso de catalizador [Kg]') title('Peso de catalizador vs Conversin, Actividad') function dedw=ejercicio3b_catalitico(w,x)global pto kt kd fao Us%Renombrando las variablesa=x(1);X=x(2);%Ecuaciones auxiliarespt=pto*(1-X);rt=kt*pt*a;%Ecuaciones diferencialesdadw=-kd*a^2/Us;dxdw=rt/fao;dedw=[dadw;dxdw];