PASO DE CINÉTICA QUÍMICA Y ENZIMÁTICA

Nombres: Alburqueque pastor, José Ernesto.

Gárate Reyes, Brandon Axl.

Loyola Llori, Jose Luis Rodrigo.

El ácido nítrico se prepara comercialmente a partir de óxido nítrico, el óxido nítrico se produce por oxidación en fase gaseosa del amoniaco de acuerdo a:

4NH3 + 5O2 → 4NO + 6H2O

La alimentación consiste en 15 mol % de amoniaco en aire a 8.2 atm y 227°C.

Haga la tabla estequiométrica tomando como base de sus cálculos al amoniaco para un reactor PFR y exprese la velocidad de la reacción en función de la conversión asumiendo que el orden de reacción de cada uno de los reactantes es de primer orden.

Solución. Como la ecuación esta balanceada, se divide entre cuatro para basarnos en el amoniaco (reactivo limitante):

NH3 + 54

O2 → NO + 64

H2O

Ahora construimos la tabla estequiométrica y se calculan los valores respectivos:

ESPECIES SÍMBOLO INICIAL CAMBIO FINALNH3 A FA0 − FA0X FA = FA0(1−X)O2 B FB0 = ӨBFA0 −

54

FA0X FB = FA0(ӨB− 54

FA0X)

NO C 0 + FA0X FC = FA0XH2O D 0

+ 64

FA0X FD = 64

FA0X

Alimentación: 15 mol % NH3 → y A 0= 0.15

85 mol % aire → yB 0 = 0.21*0.85 = 0.1785

y I 0 = 0.79*0.85 = 0.6715

ӨB = yB 0y A0

= 0.17850.15

= 1.19

δ = (1 + 64

– 1 – 54

) = 0.25

ε = y A 0δ = 0.15*0.25 = 0.0375

v = v0(1 + εX) P0T

PT 0

Asumiendo la presión y la temperatura constantes durante todo el proceso:

v = v0(1 + εX)

Ahora, se calculan las concentraciones de los reactantes:

CA = F Av

= F A 0(1– X )v0(1+ε X )

= CA0 (1– X )(1+ε X)

CB = F Bv

= F A 0(ӨB –

54X )

v 0(1+ε X ) = CA0

(ӨB–54X )

(1+ε X )

Calculando la concentración inicial del reactante A:

CA0 = y A 0CT0 = 0.15 P0RT 0

= 0.15 8.2

0.082∗500 = 0.03

mol

dm3

Según la ecuación y tomando en cuenta el primer orden para cada reactante, la velocidad de reacción se define:

−r=k CACB

Reemplazando los valores numéricos calculados previamente en la ecuación de velocidad, se obtiene dicha velocidad en función de la conversión:

−r=k CA0 (1– X )(1+ε X)

CA0 (ӨB–

54X )

(1+ε X )

−r=k CA02 (1 – X)(ӨB–

54X )

(1+ε X )2

−r=k (0.03)2 (1 – X)(1.19 – 1.25 X)

(1+0.0375 X )2