La reaccin irreversible: A + B + C p 3R es de tercer orden global y de primer orden con respecto a cada uno de los reactantes. El calor de reaccin es despreciable y la constante de velocidad vale 0.001 l2/mol2 min. Cual ser la composicin a la salida de un reactor discontinuo de 5000 litros al cabo de 3 horas si se parte de 15 Kmol de A, 25 de B y 10 de C?.

Para la reaccin en fase lquida A R, se han encontrado los siguientes datos: CA (mol/l) (rA)(mol/l h) -1 0.06 -0.1 0.1 -0.1 0.25 -0.1 -.01 -0.1 -.01 -0.1 -0.1 -0.1 0.5

Si esta reaccin se lleva a cabo en un reactor discontinuo, ideal,, isotermo e isobaro, encontrar el tiempo necesario para pasar de una concentracin C AO=10 mol/l a una CAf = 2 mol/l.

La ecuacin de diseo para un reactor ideal, discontinuo e isotermo en el que tiene lugar la reaccin irreversible de segundo orden A + B p' es de la forma , donde

a).- En el caso especial de que los reactantes se introduzcan en relacin estequiomtrica, Cmo quedara la expresin?. b).- Cuando CBO >>> CAO la expresin que se obtiene para la ecuacin de diseo, es equivalente a la obtenida en el caso de reacciones de primer orden?. c).- Representa grficamente la ecuacin de diseo para este tipo de reactores

Una alimentacin gaseosa (3 00 K, 24.6 atm, 0. 1 m3/S) reacciona segn la cintica del grfico siguiente en tres reactores de mezcla perfecta en serie:

a).- Deducir la ecuacin de diseo de un reactor de mezcla perfecta adiabtico. Suponer que tenemos un calor especfico medio de mezcla y que no existe variacin en el nmero de moles. Explica que es la progresin de temperatura ptima (P.T.O.) para una reaccin exotrmica reversible. b).- En el primer reactor la conversin debe de ser de 0.7 y en el segundo de 0.85. Dibujar un esquema de la instalacin indicando las temperaturas de entrada y salida de cada reactor y la cantidad de calor intercambiada (suponer que el ajuste necesario de las temperaturas se realiza por medio de intercainbadores de calor). La alimentacin tiene una composicin de 25% de A y 75% de inertes. La temperatura de entrada al segundo reactor es de 655 K. Los reactores trabajan en las condiciones ptimas de operacin adiabtica.

P5.8 Dado el sistema de la figura, Cul debe de ser el volumen del reactor tubular en condiciones de operacin ptimas, suponiendo que la reaccin es de primer orden y la constante de velocidad tiene un valor de 1 min-1 ?. La reaccin se realiza en fase acuosa.

Se han obtenido los datos de la tabla siguiente en la descomposicin del reactante A en fase gaseosa en un reactor discontinuo de volumen constante a 100 C. La estequiometra de la reaccin es 2 A p R + S. Calclese el tamao de reactor de flujo en pistn (en litros) para que , operando a 100 C y 1 atm., pueda tratar 100 moles de A/hr de una alimentacin que contiene un 20% de inertes, para obtener una conversin del 95% de A. tiempo, s 0 20 40 60 80 100 140 200 260 330 420 pA, atm. 1.00 0.8 0.68 0.56 0.45 0.37 0.25 0.14 0.08 0.04 0.02

P6.17 En muchos casos los reactores se conectan en serie de forma que la corriente de salida de uno de ellos se conecta a la entrada del siguiente reactor. Cuando se tiene esta configuracin es posible acelerar los clculos definiendo la conversin, X, como el nmero total de moles de A (siendo A la especie limitante) que han reaccionado en un punto determinado del sistema por mol de A alimentado en el primer reactor. Sin embargo esta definicin se puede utilizar slo en el caso de que no existan cocientes laterales de alimentacin y que la alimentacin se introduzca slo en el primero de los reactores de la serie. Supongamos que tenemos la siguiente configuracin de reactores conectados en serie:

El flujo molar para esta secuencia de reactores es la siguiente: FA1 = FA0 - FA0 X1 FA2 = FA0 - FA0 X2 FA3 = FA0 - FA0 X3 donde: MOLES TOTALES DE A QUE HAN REACCIONADO EN EL PUNTO 2 X2 = MOLES DE A ALEMENTADO AL PRIMER REACTOR Similares definiciones se pueden establecer para X1 y X3 Si efectuamos un balance molar de especies para el reactor de mezcla perfecta obtenemos: entra = sale - genera sustituyendo los trminos correspondientes FA1 = FA2 - rA2 V2 Sustitviyendo los valores de los caudales molares y reagrupando trminos obtenemos

Para demostrar las ideas expuestas anteriormente vamos a considerar tres esquemas diferentes de reactores en serie: a).-dos reactores de mezcla perfecta b).-dos reactores de flujo pistn c).-un reactor de flujo pistn conectado con un reactor de mezcla perfecta. Para calcular el volumen necesario de los reactores de los esquemas anteriores vamos a utilizar datos de laboratorio que nos dan velocidades de reaccin a varias conversiones. Los reactores operarn a la misma temperatura y presin que los utilizados en la obtencin de los datos de laboratorio. Para ilustrar el diseo de reactores en serie vamos a considerar la descomposicin isoterma en fase gaseosa de la reaccin Am3B Las medidas obtenidas en el laboratorio son velocidades de reaccin en funcin de la conversin. La temperatura de trabajo es de 300 F (149 C), la presin total 10 atm (1013 KPa), y la carga inicial una mezcla equimolecular de A e inertes. X 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.85 (-rA) mol/dm3 s 0.0053 0.0052 0.0050 0.0045 0.0040 0.0033 0.0025 0.0018 0.00125 0.00100

Analicemos a continuacin los esquemas de reaccin sealados con anterioridad Dos reactores de mezcla perfecta en serie

Para este esquema de reaccin se pretende alcanzar una conversin del 40% a la salida del primer reactor. El caudal volumtrico de entrada es de 6.0 dm3/s. Cual ser el volumen total de los dos reactores necesario para alcanzar el 80% de conversin de la especia A ?. Representar grficamente la inversa de la velocidad frente a la conversin y resolver el problema de forma grfica. Comparar el volumen total de reactor obtenido con el volumen que se necesitara para alcanzar la misma conversin trabajando con un nico reactor de mezcla perfecta. P6.18 Utilizando los datos del problema 17, calcular los volmenes de los reactores, V1 y V2, de flujo pistn de una serie de dos reactores de flujo pistn cuando la conversin intermedia es del 40% y la conversin final es del 80%. Representar grficamente el inverso de la velocidad de reaccin frente a la conversin y resolver el problema de forma grfica.

P6.19 Utilizando los datos del problema 17 calcular los volmenes de reactores individuales y el volumen total para las secuencias a)

b)

Resolver ambos esquemas tambin de forma grfica, utilizando representaciones de la inversa de la velocidad con la conversin.