Reactor Tanque Continio(Sabrina)

UNIVERSIDAD DE ORIENTE

NÚCLEO DE ANZOÁTEGUI

ESCUELA DE INGENIERÍA Y CIENCIAS APLICADAS

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA QUÍMICA

LABORATORIO DE ANÁLISIS DE REACTORES

“ESTUDIO DE LA HIDRÓLISIS DEL ACETATO DE ETILO EN EL

REACTOR TANQUE AGITADO CONTINUO (RTAC)”

Grupo 22CMartínez, Genesis C.I.: 17.950.630

Rodriguez, Ángela C.I.: 17.722.868

Serra, Sabrina C.I.: 17.787.617

Velásquez, Pedro C.I.: 18.766.637

Profesora: Ordeilys Rocca.

Preparadora: María San Vicente.

Barcelona, Junio de 2010

RESUMEN

Con la finalidad de estudiar el mecanismo de reacción en un reactor mezcla completa, se hizo el estudio de la hidrólisis del acetato de etilo en un reactor tanque agitado continuo (RTAC). Se trabajó a dos caudales (alto y bajo), para ello se prepararon dos soluciones de acetato de etilo y de hidróxido de sodio de 5L cada una a 0,1N. Del mismo modo, se introdujeron en un RTAC en el cual se midió la conductividad en función del tiempo, esto con la intención de calcular la concentración, conversión y la constante cinética de la reacción tanto para caudal bajo(40 mL/min) como para caudal alto (120,97 mL/min). A través de la elaboración de las graficas de constante de reacción vs tiempo, conversión vs tiempo, concentración vs tiempo a caudal alto, concentración vs tiempo a caudal bajo, conductividad vs tiempo para ambos caudales.

INTRODUCCION

La selección del tipo de reactor entre las diversas alternativas de diseño que se muestran (reactor discontinuo, reactor flujo pistón y reactor tanque agitado continuo), la determinación del tamaño preciso del reactor y la especificación de las condiciones del funcionamiento constituye una de las metas de un ingeniero químico, es allí donde se observa la importancia de conocer la velocidad de la reacción química y la máxima conversión que pueda obtenerse ya que son numerosas las aplicaciones que se muestran a nivel industrial.

En los reactores continuos por lo general, es posible obtener un mezclado prácticamente completo, mediante agitación mecánica. Bajo esta hipótesis de mezclado perfecto las condiciones de presión, temperatura y composición son uniformes en todo el recipiente.

El reactor mezcla completa ofrece un mayor control da la temperatura durante el proceso; sin embargo, en cuanto a la conversión de los reactivos en productos no presentas grandes ventajas, a diferencia del reactor flujo pistón, el cual presenta una mayor conversión por unidad de volumen y bajos costos de operación, por lo cual es uno de los reactores más utilizados.

En el presente informe se describe el comportamiento de un reactor tanque agitado continuo a nivel de laboratorio, en la reacción de hidrólisis del acetato de etilo con hidróxido de sodio, mediante la toma de conductividades a diferentes tiempos una vez iniciada la reacción.

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL:

Analizar el mecanismo de una reacción en un reactor mezcla completa (fase continua).

OBJETIVOS ESPECIFICOS:

Monitorear el transcurso de una reacción mediante medidas de conductividad a caudal alto y caudal bajo.

Determinar las concentraciones de NaOH y AcONA en el reactor.

Determinar la conversión de los reactantes.

Calcular la constante específica de la reacción a caudal alto y bajo.

Estudiar el comportamiento de la concentración y conversión en función del tiempo a un caudal alto y bajo.

Representar gráficamente las concentraciones de NaOH en función del tiempo.

MARCO TEORICO

REACCION QUIMICA.

Es la forma de representar matemáticamente el proceso en el que una o más sustancias (reactantes) se transforman en otras sustancias diferentes (productos). Los factores que hay que tener en cuenta a la hora de llevar a cabo o desarrollar una reacción química son:

a. Condiciones de presión, temperatura, y composición necesarias para que las sustancias entren en estado de reacción.

b. Las características termodinámicas y cinéticas de la reacción.

c. Las fases (sólido, líquido, gaseoso) que se encuentran presentes en la reacción.

El lugar físico donde se llevan a cabo las reacciones químicas se denomina reactor químico.

CINETICA QUIMICA.

El estudio de fenómenos de velocidad se llama cinética o dinámica. Un sistema puede estar fuera de equilibrio por que la materia o la energía, o ambas, están siendo transportadas entre el sistema y sus alrededores o entre una y otra parte del sistema. Aun cuando ni la materia ni la energía esté siendo transportada a través del espacio, un sistema puede estar fuera del equilibrio porque ciertas especies químicas del sistema están reaccionando para producir otras especies. La parte de la cinética que estudia las velocidades y los mecanismos de las reacciones químicas es la cinética química o la cinética de reacciones.

La cinética química trata principalmente del estudio de la velocidad, considerando todos los factores que influyen sobre ella y explicando la causa y la magnitud de esa velocidad de reacción.

VELOCIDAD DE REACCION.

La velocidad de reacción es la cantidad de sustancia que se transforma en una reacción química en la unidad de tiempo. Puede definirse de diversas formas, en los sistemas

homogéneos se emplea casi exclusivamente la medida intensiva basada en la unidad de volumen de fluido reaccionante.

De este modo la velocidad de reacción con respecto a un componente cualquiera A se define como:

tiempo)de (unidad volumen)de (unidad

reacción)por aparecen queA de (moles1

reacciónpor

dt

dN

VR A

A

(2.1)

De acuerdo con esta definición, la velocidad será positiva si A aparece como producto, mientras que será negativa si A es un reactante que se está consumiendo; es decir “- rA”. Es la velocidad de desaparición del reactante. Es de esperar que el transcurso de este tipo de reacciones dependa de la composición de las sustancias en la fase considerada, así como de la temperatura y presión del sistema.

Para muchas reacciones la velocidad de desaparición de A,( AR ), puede ser escrito como el producto de la constante cinética, K, y una función de concentraciones de las especies involucradas en la reacción:

,...., BATA CCfkR

(2.2)

Las velocidades no pueden medirse directamente sino que se obtienen por medio de la interpretación de datos medidos de un reactor y los resultados específicos dependen del tipo del reactor usado. Esto se debe a que las concentraciones suelen ser afectadas por procesos físicos tales como la convección y la propia reacción. El análisis de datos de reactor para obtener la velocidad intrínseca es, en esencia, el proceso inverso al procedimiento de diseño para un reactor a escala comercial. Sin embargo, el problema se simplifica debido a que el reactor a pequeña escala puede construirse de tal manera que se obtenga la velocidad intrínseca en forma precisa y fácil a partir de las mediciones de concentración.

ORDEN DE REACCION.

Representa el número de moléculas de las sustancias involucradas en la ecuación de la reacción real, y esta puede o no ser igual a la ecuación estequiometrica para toda la reacción. Para el caso donde los coeficientes estequiométricos de una reacción química son

iguales a los órdenes de reacción individual, la reacción recibe el nombre de elemental, mientras que para aquellas donde difieren, reciben el nombre de no elementales, es decir, no se realizan exactamente como aparecen escritas.

Considérese la reacción general homogénea:

aA + bB → Productos

La ley de velocidad para esa reacción puede expresarse de la siguiente forma:

-RA=K[A]α[B]β (2.3)

Donde:

K= Constante de velocidad.

[A] y [B]= Concentraciones de los reactantes.

α y β= Orden de la reacción, pueden ser números enteros o fracciones, donde α es el orden de la reacción con respecto al reactivo A, y β es el orden de la reacción con respecto al reactivo B. El orden global de la reacción, n, es la sumatoria de los ordenes individuales.

n= α + β+……..

REACTOR TANQUE AGITADO CONTINUO.

En este tipo de reactor los reactivos se introducen y los productos se extraen simultáneamente y en forma continua. Opera en estado estacionario, y es empleado básicamente en reacciones de fase liquida. El reactor puede tener la forma de un tanque, una estructura tubular o torre, y tiene grandes aplicaciones en laboratorios y plantas a gran escala con el propósito de reducir los costos de operación y facilitar el control de calidad del producto.

Este tipo de reactor tiene como principal característica que el mezclado es completo, por lo que las propiedades de la mezcla reaccionante son uniformes en todas las partes del recipiente y son, al mismo tiempo, iguales a la corriente de salida (o de producto). Esto significa que el elemento de volumen seleccionado para los balances, puede considerarse como el volumen V de la totalidad del reactor. Además, la composición y la temperatura a las que se verifican la reacción, son las mismas que corresponden a la corriente de salida.

Este tipo de reactor consta de varios tanques bien agitados conectados en serie y tiene un flujo del material de reacción desde un tanque al siguiente y una alimentación constante de nuevos reaccionantes al primer reactor. Aún cuando la concentración es uniforme en cada reactor, hay una variación de concentración al pasar el fluido de un reactor a otro.

Este descenso escalonado de la concentración, indica que cuanto mayor sea el número de reactores en serie, el comportamiento del sistema se aproximará más al de flujo pistón.

La ecuación de diseño para el reactor en mezcla completa se obtiene del balance general de materia, efectuándose en un componente determinado en un elemento de volumen del sistema:

VF Ao

=X A

−rA (2.4)

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

Operación isotérmica en el R.T.A.C

Preparar 5 L de NaOH y AcOet 0,1 M en los balones aforados.

A

A

Añadir el acetato y el hidróxido en los tanques de alimentación.

Asegurarse que las válvulas de drenaje estén cerradas

Enchufar el equipo y colocar el breaker en posición On

Trabajar a temperatura ambiente

Encender el agitador, ajustando la velocidad en 7.

Colocar las bombas en posición manual.

Tomar los datos de conductividad en función del tiempo, cada 30 segundos

durante 45 minutos.

Encender el agitador.

Poner en funcionamiento el cronometro en el primer cambio de conductividad.

B

B

Poner en funcionamiento el cronómetro en el primer cambio de conductividad.

Agregar 5 litros de agua común a cada uno de los tanques de alimentación

Desalojar los tanques de alimentación al reactor abriendo las válvulas de desagüe

de los tanques

Medir el volumen del reactor, abriendo la válvula de drenaje del reactor

Apagar el equipo

Apagar las bombas y el agitador de forma simultánea

Encender el equipo, con las bombas al máximo caudal y el agitador para lavar el

reactor.

Desalojar el contenido del reactor y el de los tanques de alimentación

Apagar el equipo, limpiarlo y secarlo

TABLAS DE DATOS

Tabla 1. . Medición de la conductividad en función del tiempo, a caudal bajo en el RTAC.

t (s) (mS) t (s) (mS) t (s) (mS)0 0,07 900 7,07 1800 6,8430 0,20 930 7,02 1830 6,8460 0,39 960 6,99 1860 6,8490 0,50 990 6,97 1890 6,84

Bajar el breaker y desenchufar el equipo

120 10,21 1020 6,95 1920 6,84150 10,19 1050 6,94 1950 6,84180 9,72 1080 6,92 1980 6,84210 9,40 1110 6,91 2010 6,84240 9,07 1140 6,90 2040 6,84270 8,87 1170 6,89 2070 6,84300 8,69 1200 6,88 2100 6,84330 8,52 1230 6,88 2130 6,84360 8,38 1260 6,87 2160 6,84390 8,24 1290 6,87 2190 6,86420 8,13 1320 6,87 2220 6,84450 8,02 1350 6,87 2250 6,84480 7,93 1380 6,86 2280 6,84510 7,82 1410 6,86 2310 6,84540 7,76 1440 6,86 2340 6,83570 7,68 1470 6,86 2370 6,84600 7,61 1500 6,85 2400 6,83630 7,54 1530 6,85 2430 6,83660 7,48 1560 6,85 2460 6,83690 7,42 1590 6,85 2490 6,83720 7,37 1620 6,85 2520 6,83750 7,31 1650 6,85 2550 6,83780 7,27 1680 6,84 2580 6,83810 7,22 1710 6,84 2610 6,83840 7,18 1740 6,85 2640 6,83870 7,13 1770 6,84 2670 6,83

Tabla 2. Medición de la conductividad en función del tiempo, a caudal Alto en el RTAC.

t (s) (mS) t (s) (mS) t (s) (mS)0 0,69 660 7,32 1290 7,0830 2,47 690 7,28 1320 7,0860 10,32 720 7,25 1350 7,0790 9,85 750 7,22 1380 7,07120 9,49 780 7,20 1410 7,07150 9,25 810 7,18 1440 7,07

180 9,05 830 7,17 1470 7,07210 8,84 840 7,15 1500 7,07240 8,65 870 7,15 1290 7,08270 8,48 900 7,13 1320 7,08300 8,34 930 7,13 1350 7,07330 8,20 960 7,12 1380 7,07360 8,68 990 7,12 1410 7,07390 7,98 1020 7,11 1440 7,07420 7,88 1050 7,11 1470 7,07450 7,78 1080 7,10 1500 7,07480 7,70 1110 7,10510 7,63 1140 7,09540 7,55 1170 7,09570 7,48 1200 7,09600 7,42 1230 7,08630 7,36 1260 7,08

t: Tiempo (Segundos)

: Conductividad (MiliSiemens)

Tabla 3. Datos Adicionales (Valores de caudales y volumen del reactor).

CAUDALNaOH ACETATO DE ETILO

(ml/min) (l/s) (ml/min) (l/s)

BAJO 40 0,00067 40 0,00067

ALTO 120,97 0,00202 120,97 0,00202

Volumen del Reactor (l) 2,00

MUESTRA DE CÁLCULOS

Solución de NaOH 0,1N

Se sabe que la Normalidad es:

(Ec 1.)

Y a su vez los # eq-g:

(Ec 1.1.)

Donde:

N: normalidad (eq-g/L)

V: volumen de sustancia (L)

msto: masa de soluto (g)

Peq: peso equivalente (g/ eq-g)

El Peso Equivalente, va hacer igual:

(Ec 1.2)

Donde:

PMcomp: Peso Molecular (g/mol)

ε : Número de iones OH- para bases (mol/Eq-gr)

Aplicando las formulas antes descritas al NaOH, el número de OH - será igual a 1 Eq-g/mol,

entonces:

Sustituyendo la expresión se tiene que:

(Ec 1.3)

Sustituyendo la ecuación (1.3) en (1), se tiene:

(Ec 1.4)

Por definición:

Donde:

n: Número de moles (mol)

m: Masa (g)

Sustituyendo (3.7) en (3.6), y haciendo uso de la definición de Molaridad, queda:

Donde:

M: molaridad (mol/L)

Por lo tanto:

N = M

Ahora, sustituyendo las expresiones tenemos:

(Ec 1.5)

Despejando m,

m=0,1

moll∗1 l∗40

gmol

=4 g

Se requieren pesar 4 gramos de NaOH para preparar 1 litro de solución enrasando con

agua hasta la línea de aforo. Estos mismos cálculos se realizaron para la preparación de 2

litros de solución dando como resultado 8 gramos de NaOH a pesar.

Solución de Acetato de Etilo 0,1N.

Sabiendo que la densidad () del mismo es igual a 0,90 gml y su peso molecular

(PM) es 88,11gmol , con una pureza de 99% de acetato de etilo.

Sabemos que por dilución: C1∗V 1=C2∗V 2

C2=0,1NV 2=1lV 1=?

Para determinar C1 tenemos que:

C1=¿¿

C1=¿¿Despejando V 1 de la ecuación y sustituyendo los valores correspondientes tenemos

que:

V 1=C2∗V 2

C1

=[( 0,1mol

l∗1l

10 ,11mol

l)∗1000ml

1 l ]=9,6ml

Se requieren medir 9,6 ml de acetato de etilo para preparar 1 litro de solución

enrasando con agua hasta la línea de aforo. Estos mismos cálculos se realizaron para la

preparación de 2 litros de solución dando como resultado 19,8 ml de acetato de etilo.

Determinación de las concentraciones de los reactantes

Para realizar el estudio cinético de la hidrólisis del Acetato de Etilo (AcOet) con

Hidróxido de Sodio (NaOH) se llevo a cabo mediante la siguiente reacción:

NaOH+CH 3COOC 2H5→CH 3COONa+C2 H5OH

A + B → C + D

Para determinar las concentraciones de los reactantes se utilizan las siguientes

ecuaciones:

At=(A∞−A0 )[ ( ¿o−¿t )(¿0−¿∞ ) ]+A0

(2)

C t=C∞ [ (¿o−¿t )(¿0−¿∞ ) ]+C0

; C0=0 (3)

Donde:

¿0 : Conductividad inicial

¿t : Conductividad leída en el equipo

A∞: Es igual a cero puesto que la concentración del Hidróxido de Sodio es cada vez

menor a medida que transcurre el tiempo

A0=0,1

moll

2=0 ,05

moll

Para determinar ¿0 sustituimos el valor de la temperatura de trabajo utilizada

T=301 ,65Κ además del valor de A0 en la expresión:

¿0=0 ,195 [1+0 ,0184 (T−294 ) ]∗A0

¿0=0 ,195 [1+0 ,0184 (301 ,65−294 ) ]∗0 ,05

¿0=0 ,011122 siemens

El equipo utilizado expresa la conductividad en unidades de mili siemens (mS), por

ende debemos transformar ¿0 a dicha unidad.

Sabiendo que 1 S es equivalente a 1000 mS se obtiene que ¿0=11 ,12mS

siA∞=0 entonces ¿

∞=¿c∞+¿a∞=¿c∞

¿c∞=0 ,070∗[1+0 ,0284 (T−294 ) ]∗C∞

Donde C∞=A0=0 ,05

moll

Sustituyendo T=301 ,65Κ y C∞=A0=0 ,05

moll

¿c∞=0 ,070∗[1+0 ,0284 (301 ,65−294 ) ]∗0 ,05

¿c∞=0 ,00426041S=4 ,26041mS

Para determinar At y Ct sustituimos los valores de ¿0 , ¿c∞

y cada valor de ¿t

leídas en la tabla 1 (caudal bajo); en las expresiones (2) y (3). Luego para una

conductividad igual a 7,36 mS en un tiempo t = 180 s se determina que:

At= (0−0 ,05 )∗[ (11 ,12−9 ,72 )(11 ,12−4 ,26 ) ]+ (0 ,05 )

At=0 ,0398mol

l

C t=(0 ,05 )[ (11 ,12−9 ,72 )(11 ,12−4 ,26 ) ]

C t=0 ,01020mol

l

Este cálculo se realiza para cada valor de conductividad de la tabla 1 y 2 obteniendo

así las concentraciones de los reactantes en función del tiempo y son representados en la

tabla 4 y 5.

Para la determinación de la conversión de los reactantes se utiliza las siguientes

ecuaciones:

Xa=( A0−A t

A0)

(4)

Xc=C t

C∞ (5)

Sustituyendo los valores de A0 ,C∞ , A t y C t en las respectivas expresiones se

obtiene que:

Xa=( 0 ,05−0 ,03980 ,05 )

Xa=0 ,2041

Xc=0 ,0025540 ,05 XC=0 ,2041

De igual forma para cada valor obtenido de At y C t se determina X A y XC . Estos

los valores obtenidos de los valores de X A son reportados en la tabla 4 y 5.

Nota: vale la pena acotar que estos datos son repetidos para el reactor tanque agitado

discontinuo, para un volumen de cada solución de 0,5L, a una temperatura de 25°C.

Determinación de la constante cinética para el RTAC:

k= FV

∗(A0−A t )

A t2

=(Fa+Fb )

V∗

(A0−A t )At

2 (6)

Donde:

Fa: Caudal de NaOH

Fb: Caudal de Acetato de Etilo

V: Volumen del Reactor

At: Concentración de NaOH en función del tiempo.

Para este cálculo se utilizara la ecuación (6), tomando para la muestra los datos de

concentración de NaOH (At) de la tabla 4, para un tiempo de 180 segundos, se tiene que:

k=(0 . 00067+0 . 00067)2,00

**

∗(0 .05−0,0398 )

(0,0398 )2

k=0 ,00067∗6 ,439

k = 4,31x10-3 mol / L*s

** Los valores de caudales y el volumen del reactor se encuentra citados en la Tabla 3.

RESULTADOS EXPERIMENTALES

Tabla 4. Valores de concentración y conversión para el NaOH Acetato de Etilo, y

Constante de Reacción en el RTAC estudiado para un Caudal Bajo.

t (s) At Ct Xa Xc K

0 -0,0305 0,0805 1,6108 1,6108 0,0579

30 -0,0296 0,0796 1,5918 1,5918 0,0609

60 -0,0282 0,0782 1,5641 1,5641 0,0659

90 -0,0274 0,0774 1,5481 1,5481 0,0691

120 0,0434 0,0066 0,1327 0,1327 0,0024

150 0,0432 0,0068 0,1356 0,1356 0,0024

180 0,0398 0,0102 0,2041 0,2041 0,0043

210 0,0375 0,0125 0,2507 0,2507 0,0060

240 0,0351 0,0149 0,2988 0,2988 0,0081

270 0,0336 0,0164 0,3280 0,3280 0,0097

300 0,0323 0,0177 0,3542 0,3542 0,0114

330 0,0310 0,0190 0,3790 0,3790 0,0132

360 0,0300 0,0200 0,3994 0,3994 0,0148

390 0,0290 0,0210 0,4198 0,4198 0,0167

420 0,0282 0,0218 0,4359 0,4359 0,0184

450 0,0274 0,0226 0,4519 0,4519 0,0202

480 0,0267 0,0233 0,4650 0,4650 0,0218

510 0,0259 0,0241 0,4810 0,4810 0,0239

540 0,0255 0,0245 0,4898 0,4898 0,0252

570 0,0249 0,0251 0,5015 0,5015 0,0270

600 0,0244 0,0256 0,5117 0,5117 0,0288

630 0,0239 0,0261 0,5219 0,5219 0,0306

660 0,0235 0,0265 0,5306 0,5306 0,0323

690 0,0230 0,0270 0,5394 0,5394 0,0341


Constante de Reacción en el RTAC estudiado para un Caudal Bajo (Continuación).

t (s) At Ct Xa Xc K720 0,0227 0,0273 0,5466 0,5466 0,0356750 0,0222 0,0278 0,5554 0,5554 0,0376780 0,0219 0,0281 0,5612 0,5612 0,0391810 0,0216 0,0284 0,5685 0,5685 0,0409840 0,0213 0,0287 0,5743 0,5743 0,0425870 0,0209 0,0291 0,5816 0,5816 0,0445900 0,0205 0,0295 0,5904 0,5904 0,0471930 0,0201 0,0299 0,5977 0,5977 0,0495960 0,0199 0,0301 0,6020 0,6020 0,0509990 0,0198 0,0302 0,6050 0,6050 0,05191020 0,0196 0,0304 0,6079 0,6079 0,05301050 0,0195 0,0305 0,6093 0,6093 0,05351080 0,0194 0,0306 0,6122 0,6122 0,05461110 0,0193 0,0307 0,6137 0,6137 0,05511140 0,0192 0,0308 0,6152 0,6152 0,05571170 0,0192 0,0308 0,6166 0,6166 0,05621200 0,0191 0,0309 0,6181 0,6181 0,05681230 0,0191 0,0309 0,6181 0,6181 0,05681260 0,0190 0,0310 0,6195 0,6195 0,05741290 0,0190 0,0310 0,6195 0,6195 0,05741320 0,0190 0,0310 0,6195 0,6195 0,05741350 0,0190 0,0310 0,6195 0,6195 0,05741380 0,0190 0,0310 0,6210 0,6210 0,05791410 0,0190 0,0310 0,6210 0,6210 0,05791440 0,0190 0,0310 0,6210 0,6210 0,05791470 0,0190 0,0310 0,6210 0,6210 0,05791500 0,0189 0,0311 0,6224 0,6224 0,05851530 0,0189 0,0311 0,6224 0,6224 0,05851560 0,0189 0,0311 0,6224 0,6224 0,05851590 0,0189 0,0311 0,6224 0,6224 0,05851620 0,0189 0,0311 0,6224 0,6224 0,05851650 0,0189 0,0311 0,6224 0,6224 0,05851680 0,0188 0,0312 0,6239 0,6239 0,05911710 0,0188 0,0312 0,6239 0,6239 0,05911740 0,0189 0,0311 0,6224 0,6224 0,05851770 0,0188 0,0312 0,6239 0,6239 0,05911800 0,0188 0,0312 0,6239 0,6239 0,05911530 0,0189 0,0311 0,6224 0,6224 0,05851560 0,0189 0,0311 0,6224 0,6224 0,05851590 0,0189 0,0311 0,6224 0,6224 0,0585


Constante de Reacción en el RTAC estudiado para un Caudal Bajo. (Continuación)

t (s) At Ct Xa Xc K

1620 0,0189 0,0311 0,6224 0,6224 0,05851650 0,0189 0,0311 0,6224 0,6224 0,05851680 0,0188 0,0312 0,6239 0,6239 0,05911710 0,0188 0,0312 0,6239 0,6239 0,05911740 0,0189 0,0311 0,6224 0,6224 0,05851770 0,0188 0,0312 0,6239 0,6239 0,05911800 0,0188 0,0312 0,6239 0,6239 0,05911830 0,0188 0,0312 0,6239 0,6239 0,05911860 0,0188 0,0312 0,6239 0,6239 0,05911890 0,0188 0,0312 0,6239 0,6239 0,05911920 0,0188 0,0312 0,6239 0,6239 0,05911950 0,0188 0,0312 0,6239 0,6239 0,05911980 0,0188 0,0312 0,6239 0,6239 0,05912010 0,0188 0,0312 0,6239 0,6239 0,05912040 0,0188 0,0312 0,6239 0,6239 0,05912070 0,0188 0,0312 0,6239 0,6239 0,05912100 0,0188 0,0312 0,6239 0,6239 0,05912130 0,0188 0,0312 0,6239 0,6239 0,05912160 0,0188 0,0312 0,6239 0,6239 0,05912190 0,0190 0,0310 0,6210 0,6210 0,05792220 0,0188 0,0312 0,6239 0,6239 0,05912250 0,0188 0,0312 0,6239 0,6239 0,05912280 0,0188 0,0312 0,6239 0,6239 0,05912310 0,0188 0,0312 0,6239 0,6239 0,05912340 0,0187 0,0313 0,6254 0,6254 0,05972370 0,0188 0,0312 0,6239 0,6239 0,05912400 0,0187 0,0313 0,6254 0,6254 0,05972430 0,0187 0,0313 0,6254 0,6254 0,05972460 0,0187 0,0313 0,6254 0,6254 0,05972490 0,0187 0,0313 0,6254 0,6254 0,05972520 0,0187 0,0313 0,6254 0,6254 0,05972550 0,0187 0,0313 0,6254 0,6254 0,05972580 0,0187 0,0313 0,6254 0,6254 0,05972610 0,0187 0,0313 0,6254 0,6254 0,05972640 0,0187 0,0313 0,6254 0,6254 0,05972670 0,0187 0,0313 0,6254 0,6254 0,0597


Constante de Reacción en el RTAC estudiado para un Caudal Alto.

t (s) At Ct Xa Xc K

0 -0,026020 0,076020 1,520408 1,520408 0,075228

30 -0,013047 0,063047 1,260933 1,260933 0,248164

60 0,044169 0,005831 0,116618 0,116618 0,002003

90 0,040743 0,009257 0,185131 0,185131 0,003736

120 0,038120 0,011880 0,237609 0,237609 0,005478

150 0,036370 0,013630 0,272595 0,272595 0,006904

180 0,034913 0,015087 0,301749 0,301749 0,008293

210 0,033382 0,016618 0,332362 0,332362 0,009992

240 0,031997 0,018003 0,360058 0,360058 0,011781

270 0,030758 0,019242 0,384840 0,384840 0,013627

300 0,029738 0,020262 0,405248 0,405248 0,015352

330 0,028717 0,021283 0,425656 0,425656 0,017291

360 0,032216 0,017784 0,355685 0,355685 0,011481

390 0,027114 0,022886 0,457726 0,457726 0,020858

420 0,026385 0,023615 0,472303 0,472303 0,022728

450 0,025656 0,024344 0,486880 0,486880 0,024779

480 0,025073 0,024927 0,498542 0,498542 0,026567

510 0,024563 0,025437 0,508746 0,508746 0,028248

540 0,023980 0,026020 0,520408 0,520408 0,030318

570 0,023469 0,026531 0,530612 0,530612 0,032271

600 0,023032 0,026968 0,539359 0,539359 0,034061

630 0,022595 0,027405 0,548105 0,548105 0,035966

660 0,022303 0,027697 0,553936 0,553936 0,037305

690 0,022012 0,027988 0,559767 0,559767 0,038703


Constante de Reacción en el RTAC estudiado para un Caudal alto. (Continuación)

t (s) At Ct Xa Xc K

720 0,021793 0,028207 0,564140 0,564140 0,039792750 0,021574 0,028426 0,568513 0,568513 0,040918780 0,021429 0,028571 0,571429 0,571429 0,041689810 0,021283 0,028717 0,574344 0,574344 0,042478840 0,021210 0,028790 0,575802 0,575802 0,042879870 0,021064 0,028936 0,578717 0,578717 0,043694

900 0,021064 0,028936 0,578717 0,578717 0,043694930 0,020918 0,029082 0,581633 0,581633 0,044528960 0,020918 0,029082 0,581633 0,581633 0,044528990 0,020845 0,029155 0,583090 0,583090 0,0449531020 0,020845 0,029155 0,583090 0,583090 0,0449531050 0,020773 0,029227 0,584548 0,584548 0,0453821080 0,020773 0,029227 0,584548 0,584548 0,0453821110 0,020700 0,029300 0,586006 0,586006 0,0458161140 0,020700 0,029300 0,586006 0,586006 0,0458161170 0,020627 0,029373 0,587464 0,587464 0,0462551200 0,020627 0,029373 0,587464 0,587464 0,0462551230 0,020627 0,029373 0,587464 0,587464 0,0462551260 0,020554 0,029446 0,588921 0,588921 0,0466991290 0,020554 0,029446 0,588921 0,588921 0,0466991320 0,020554 0,029446 0,588921 0,588921 0,0466991350 0,020554 0,029446 0,588921 0,588921 0,0466991380 0,020481 0,029519 0,590379 0,590379 0,0471491410 0,020481 0,029519 0,590379 0,590379 0,0471491440 0,020481 0,029519 0,590379 0,590379 0,0471491470 0,020481 0,029519 0,590379 0,590379 0,0471491500 0,020481 0,029519 0,590379 0,590379 0,047149

At: Concentración de NaOH

Ct: Concentración de Acetato de Etilo

Xa: Conversión de NaOH

Xc: Conversión de Acetato de Etilo

K: Constante de Reacción

DISCUSIÓN DE RESULTADOS

Al estudiar la Reacción De Hidrólisis Del Acetato De Etilo mediante un Reactor Tanque

Agitado Continuo a la temperatura de 28,5°c y a dos caudales, alto y bajo, se observo que a

medida que el tiempo transcurría, la conductividad térmica de la sustancia en ambos

caudales, aumentaba hasta alcanzar un pico máximo (entre 60 y 120 seg), y luego mostraba

un comportamiento descente, se puede decir que entre estos dos tiempos la sustancia su

máxima capacidad de conducción de calor, este comportamiento se encuentra ilustrado en

la figura 1.

Al realizar los cálculos pertinentes a la práctica, se observo que los resultados de

concentración en función del tiempo disminuyen en ambos caudales, siendo esto un

comportamiento natural de la reacción, puesto que los reactantes se van consumiendo y

dando paso a la formación de los nuevos productos (figura 2 y 3), sin embargo, no se

obtiene una conversión plena, siendo la máxima conversión para caudal alto y bajo de

59,04% y 62,54% respectivamente, resultando más eficiente la conversión obtenida a

caudal bajo.

Es apropiado comentar que la conversión al comienzo de las corridas a caudal alto y bajo,

los valores de la conversión de xa dan negativos, lo cual es contrario a los fundamentos

teóricos, esto se pudo originar a una toma incorrectas de los datos por parte del grupo que

realizo tales mediciones, ya que las conversiones no pueden dar negativas.

Es importante destacar que para efecto de la transformación de las conductividades a

concentraciones se pudo haber cometidos una serie de errores, lo que pudo haber influido

en los resultados negativos obtenidos, que en la realidad no se ajustan a los esperados.

CONCLUSIONES

La conductividad con respecto al tiempo, disminuye mas para caudal bajo que para el

alto.

A caudal bajo, la concentración con respecto al tiempo de NaOH y acetato de etilo son

iguales a partir de cierto tiempo, pero a caudal alto estas concentraciones no llegan a

ser idénticas.

La conversión con respecto al tiempo, de NaOH y de acetato de etilo, es mayor a

caudal bajo que a caudal alto.

La constante de reacción tiende a no variar según el tipo de caudal.

RECOMENDACIONES

Revisar que el reactor tanque agitado continuo, este limpio para disminuir el margen de

error por impurezas.

Estar pendiente del tiempo y de la medida de la conductividad, a fin de que las lecturas

sean confiables.

Limpiar los tambores que contienen las sustancias en los reactores Tanque Agitado

Continuo ya que los residuos depositados en el fondo y paredes de los mismos

contaminan los reactivos.

Leer adecuadamente el volumen de descarga del tanque, al momento de culminar la

experiencia.

BIBLIOGRAFÍA

LEVENSPIEL O, “Ingeniería de las reacciones químicas”. Editorial Reverte. 2°

Edición. México (1998).

SMITH J, “Ingeniería de la cinética química”. Editorial Continental. 3° Edición.

México (1980)

FOGLER, Scott. “Elementos de Ingeniería de las Reacciones Químicas”. 3° Edición.

Editorial Prentice Hall. México. 2001.

ANEXOS

0 500 1000 1500 2000 2500 30000

2

4

6

8

10

12

Figura 1: Conductividad Vs Tiempo, para ambos caudales.

Caudal BajoCaudal AltoTiempo (s)

Con

du

ctiv

idad

(m

S)

0 500 1000 1500 2000 2500 3000

-0.0400

-0.0200

0.0000

0.0200

0.0400

0.0600

0.0800

0.1000

Figura 2: Concentración Vs Tiempo, Caudal bajo.

NaOHAcetato de Etilo

Tiempo (s)

Con

cen

trac

ion

(m

ol/L

)

0 500 1000 1500 2000 2500 30000.000000

0.010000

0.020000

0.030000

0.040000

0.050000

0.060000

0.070000

0.080000

Figura 3: Concentración Vs Tiempo, Caudal alto.

NaOHAcetato de Etilo

Tiempo (s)

Con

cen

trac

ión

(m

ol/L

)

0 500 1000 1500 2000 2500 30000.000000

0.200000

0.400000

0.600000

0.800000

1.000000

1.200000

1.400000

1.600000

1.800000

Figura 4: Conversión Vs Tiempo.

Caudal Alto

Caudal BajoTiempo (s)

Con

vers

ión

0 500 1000 1500 2000 2500 30000.0000

0.0500

0.1000

0.1500

0.2000

0.2500

0.3000

Figura 5: Constante de reaccion Vs Tiempo.

Caudal Bajo

Caudal AltoTiempo (s)

K (

L.s

eg/m

ol)

Figura 6. Diagrama del equipo experimental para el reactor tanque agitado continuo.

Leyenda:

1.- Panel de control.2.- Reactor de tanque agitado continuo.3.- Tanques de alimentación.4.- Bombas peristálticas.5.- Sensor de temperatura. 6.- Medidor de conductividad.

Tabla 6: Propiedades de sustancias que conforman la reacción y efectos de estas sobre la salud.

Acetato de Etilo Hidróxido Sódico

Fórmula CH3COOCH2CH3 NaOH

Sinónimos Ester etílico del ácido acético, éter acético, etanoato de etilo, acetoxietano, éster etil acético.

Hidróxido sódico,sosa cáustica,soda cáustica.

Apariencia y Color

Es un líquido incoloro, con olor a frutas, menos denso que el agua y ligeramente miscible

con ella. Sus vapores son más densos que el aire.

Blanco

Peso Molecular (g/gmol)

88.1 40

Punto de Ebullición (K)

350 1663

Punto de Fusión (K)

190 596

Consecuencias por inhalación

Causa dolor de cabeza, náuseas e incluso pérdida de la

conciencia y puede sensibilizar las mucosas, inflamándolas. En

concentraciones altas causa convulsiones y congestión de

hígado y riñones; a concentraciones bajas causa

anemia.

Irritación con pequeñas exposiciones, puede ser dañino o mortal en altas

dosis.

Consecuencias por contacto con

los ojos

Una exposición prolongada causa el oscurecimiento de las

córneas.

Peligroso. Puede causar quemaduras, daños a la

córnea o conjuntiva.

Consecuencias por contacto la

piel

Provoca resequedad, agrietamiento, sensibilización y

dermatitis.

Peligroso. Los síntomas van desde irritaciones leves

hasta úlceras graves.

Consecuencias por ingestión

Irrita las membranas mucosas. Puede causar daños graves y

permanentes al sistema gastrointestinal.

Reactor Tanque Continio(Sabrina)

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