DINAMICA DE PROCESOS, REACCIONES Y REACTORESCuando los modelos de flujo en un reactor se desvan mucho de los modelos discutidos debido a la canalizacin o recirculacin, no pueden caracterizar satisfactoriamente el rendimiento de una reaccin aun cuando se conozca bien su cintica.En estos casos debe lograrse un acercamiento distinto y el lector ha de consultar nuevamente a lvensele (1962).Sin embargo, el modelo PFD, junto con los modelos PF y CMF , se han usado satisfactoriamente en un numero diverso de aplicaciones para procesos de control de la calidad del agua, desde tanques de mezclado rpido, cmaras de floculacin y tanques de sedimentacin a columnas de adsorcin, cmaras de contacto de cloro y alrededores del flujo espiral.Problemas:1. Determinar si el ion ioduro puede oxidarse por el agua oxigenada segn el esquema de reaccin siguiente .Cual es la constante de equilibrio de la reaccin?

(1-157)A partir de la ecuacin 1-22: (1-22)Y (1-158)A partir de la tabla 1-1

Componente de la reaccinG

I-12.4

-31.5

-56.7

-12.3

-56.7

Entonces Por tanto, para las condiciones estndar, la reaccin se verificara del modo como est escrita .La constate de equilibrio a 25C para la reaccin puede calcularse a partir de la ecuacion1-36. (1-36)La cual a 25C resulta (1-36)

2. La velocidad de movimiento de reaccin inicial, -dC/dt, para la reaccin entre A y en un reactor discontinuo cerrado se determina experimentalmente para dos concentraciones de A y B como:-dC/dt ,mmoles /(litro)(min)

10.683.7

2.236.6

Determinar el orden de la reaccin a partir de la ecuacin 1-64

En donde n es orden de la reaccin (1-161)

n=1.9 2Por tanto, la reaccin global puede considerarse de segundo orden.

3. La constante de velocidad, k, para una reaccin de segundo orden entre A y B es de 0.135 litros / (mol) (ser) a 69,4 C y 3,70 litros / (mol) (ser) a 81,2 C .Determinar la constante de velocidad para la reaccin a 55,0C, a Partir de la ecuacin 1-12

(1-122)

Entonces a partir de la ecuacin 1-122

Para la cual

A partir de al ecuacin 1-121 para k =3.7 T =354K

Entonces a partir de la ecuacin 1-120, la constante de velocidad a 55C es1-120)

Litros/ (mol) (seg)4. Un residuo radioactivo contiene 2 cures de y 2 milicurios de El residuo solamente puede verterse si su total actividad no excede de 2microcuries por litro. Si la vida media del es de 10.7 min y la del 152 das, determinar el tiempo de almacenaje del residuo antes de que pueda verterse .A partir de la ecuacin 1-162(1-62)

Y, para una conversin del del 50%

Y(1-162)

(1-163)

La actividad total permisible es C=20 x cures/l.El tiempo requerido para el calcio en alcanzar 20 xcures /l, ser a partir de la ecuacin 1-66.(1-66)

O

Por tanto la contribucin del es despreciable, y el tiempo de almacenaje viene determinado solamente a base de la velocidad de descomposicin del .El tiempo de almacenaje total requerido ser.t= 1000 das 2.75 aos5. Se desea disear un reactor discontinuo agitado para tratar un caudal de residuo de 3801 lpd .El proceso que se lleva a cabo en el reactor consiste en una descomposicin de primer orden del residuo, i, tal que r (Ci), en donde k = 3.5 /da. Se requiere un periodo de 4 horas para vacar las aguas residuales tratadas del tanque al final del periodo de reaccin y volver a llenar con residuo. Determinar el nmero de tanques de 19001 que se requieren, si deseamos reducir Ci al 10 % de su valor inicial en cada tratamiento. A partir de la ecuacin 1-132.

T=0.658 das = 15.8 horas El tiempo total del servicio para cualesquiera de los tanques ser 4.0 + 15.8 = 19.8 horas .Por tanto se necesitan 2 tanques, y esto nos dar un factor de seguridad de 4.2 horas.

6. La reaccin de un proceso en planta piloto sigue una cintica de segundo orden, ir= -k , con una constante de velocidad k = 0.1 litros / (Mg) (da).La concentracin de alimentacin de i es de 100 mg/litro y el volumen de un reactor CMF, en el cual ocurre la reaccin del proceso es V=400 litros .determinar las concentraciones del efluente para caudales de 1600 y 2400 litros/da.A partir de la ecuacin 1-135 para una reaccin de segundo orden = Para que Q = 1600 litros / da = = Para Q =2400 litros/da =