3.16 la reacción en fase gaseosa

2 A+4 B→2C

Que es de primero orden en A y de primer orden en B, se efectuaría isotérmicamente en un reactor de flujo taponado. La velocidad de flujo volumétrico entrante es de 2.5 dm^3/min, y la alimentación es equimolar A y B .la temperatura y presión en la entrada son de 727°C y 10atm respectivamente. La velocidad de reacción especifica a esta temperatura es de 4dm^3/gmol.min y la energía de activación es de 15000cal/gmol

a) Calcule la velocidad de flujo volumétrico cuando la conversión de A es de 25%.b) Calcule la velocidad de reacción en la entrada del reactor (cuando X=0).c) Calcule la velocidad de reacción cuando la conversión de A es de 40 % (sugerencia primero

exprese –ra solamente en función de en función de X)d) Calcule la concentración de A en la entrada del reactore) Calcule la concentración de A cuando la conversión de A es del 40 % f) ¿Qué valor tiene la velocidad de reacción especificada a 1227°C

Solución:

a) La fórmula para hallar esto es como es p y t constante nos queda que

v=v o(1+eX )∂=1−2−1=−2

ya=0.5e=−2∗0.5=1

v=2.5 dm3

min∗(1−1∗0.25)

v=1.88 dm3

min

b)

Simplificando la reacción nos queda que

A+2 B→C

Especies Flujo de entrada Cambio Flujo de salida A Fao -FaoX Fa=Fao-FaoXB Fbo -2FaoX Fb=Fbo-2FaoXC ---- +FaoX Fc=FaoXTotal Fto=Fao+Fbo Ft=Fto+(1-2-1)FaoX

−ra=KCaCb=K Ca0Cb0

Como es equimolar nos queda que:

−ra=KCa02

La concentración de a la hallamos con la ley de los gases ideales nos queda que

Ca0=y∗PtRT

= 0.5∗10atm

1000K∗0.082 L∗atm

mol∗K

=0.0609mol/L

−ra=

4 dm3

mol∗min∗1l

1d m3∗(0.0609 molL )

2

=0.01482 molmin∗L

c) De la tabla estequiometria obtenemos que

Ca=Fao(1−X )

v=Fao(1−X)vo(1+eX )

=Ca0∗(1−X )

(1+eX )

Ca=Fao(1−2 X )

v=Fao(1−2 X )v o(1+eX )

=Ca0∗(1−2 X )

(1+eX)

Cambiando obtenemos que

−ra=KCa∗Cb=

Ca0∗(1−X )(1+eX)

∗Ca0∗(1−2 X )

(1+eX )

−ra=K∗Ca0

2 ∗(1−2 X )(1−X )

Si X=0.4 entonces

−ra=

4 Lmol∗min

∗( 0.0609molL )2

∗(1−2∗0.4)

(1−0.4)

−ra=4.95508∗10−3 molL∗min

d) Cao=Faovo

=0.0609mol/L

e)Ca=

Fao(1−X )v

=Ca0∗(1−X)

(1+eX )=

0.0609molL

∗(1−0.4 )

(1−0.4)=0.0609mol

L

f)KT=4

Lmol∗min

∗e

15000calmol

1.987cal

mol∗K( 11000.15

−1

1500.15 ) 1K=49.5042 L

mol∗min