3.2 La combustin de C3H6 hasta CO2 y H2O puede describirse por cualquiera de las reacciones:

C3H6 + 9/2 O2 3 CO2 + 3 H2Oo la reaccin:2 C3H6 + 9 O2 6 CO2 + 6 H2O

Suponga que se hacen reaccionar 10 moles/h de C3H6 con 50 moles/h de O2, logrndose la conversin completa de C3H6.Calcule las velocidades de reaccin que se obtienen con cada reaccin.Explique de qu manera se relacionan las dos velocidades y por qu.

SOLUCIN

Para la primera reaccin:C3H6 + 9/2 O2 3 CO2 + 3 H2OLos coeficientes estequiomtricos son: C3H6 = 1 O2 = 9/2 CO2 = 3 H2O = 3

Por tanto:

NEC3H6 = 10

NE O2 = 50

NS cO2 = 30

NS H20 = 30

NS O2 = (50-45)= 5

La velocidad de reaccin es:

r1 =

Para la segunda reaccin:2 C3H6 + 9 O2 6 CO2 + 6 H2OLos coeficientes estequiomtricos son: C3H6 = 2 O2 = 9 CO2 = 6 H2O = 6

r1 =

Se encuentra que r1 = 2 r2 porque la segunda reaccin se obtiene multiplicando la primera por 2, lo que significa que sus coeficientes estequiomtricos sern el doble.Como las dos reacciones explican la transformacin qumica de la misma cantidad de propano (10 mol/h), la velocidad de la segunda reaccin debe ser la mitad de la velocidad de la primera.

Es posible obtener el acetaldehdo, CH3CHO, por deshidrogenacin cataltica de etanol, C2H5OH, mediante la reaccin:

C2H5OH CH3CHO + H2

Ocurre tambin, sin embargo, una reaccin paralela que produce acetato de etilo:

2 C2H5OH CH3COOC2H5 + 2 H2

Supngase que en un reactor determinado se ajustan las condiciones, de modo que se obtiene una conversin de etanol de 95 %, con un rendimiento de 80 % de acetaldehdo. Calcule la composicin del producto del reactor, si la alimentacin es etanol puro.

Nmero total de variables de corriente independientes 5

Nmero total de ecuaciones de balance independientes4

Numero de composiciones especificadas y0

Flujos especificados0

Numero de relaciones adicionales2

Tomando una base el proceso queda correctamente especificado.CLCULOS:Base de clculo: Sea N1C2H5OH = 100De la conversin:N2C2H5OH = (1 Xs) N1C2H5OH = (1 0.95) 100N2C2H5OH = 5

Ahora, si r2 = 0, el flujo de acetaldehdo a la salida, N2CH3CHO, es mximo, por tanto, mediante unbalance de C2H5OH:5 = 100 r1 2 r2 = 100 r1r 1 = 95

N2CH3CHO (mximo) = 95

Del rendimiento:= 0.8N2CH3CHO= 0.8 95N2CH3CHO= 76Los balances son:CH3CHO: N2CH3CHO = 76 = 0 + r1r 1 = 76C2H5OH: N2 C2H5OH = 5 = 100 r1 2 r2r 2 = 9.5H2: N2H2 = r1 + 2 r2 N2 H2 = 76 + 2 9.5N2 H2 = 95CH3COOC2H5: N2 CH3COOC2H5 = r2N2CH3COOC2H5 = 9.5

Sumando el flujo de los componentes:N2 = 185.5

Calculando las fracciones molares se encuentra que:(x2C2H5OH, x2CH3CHO, x2H2, x2CH3COOC2H5) = (0.026954; 0.4097; 0.51213; 0.051213)