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7/21/2019 PROB 39
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Paso N 4
El etano se clora en un reactor continuo
2 6 2 2 5C H Cl C H Cl HCL
Parte del monocloroetano que se produce se clora an ms por una reaccin secundaria
indeseable:
2 5 2 2 4 2C H Cl Cl C H Cl HCL
a) Suponiendo que el objetivo principal sea reatomizar la selectividad de produccin de
monocloroetano respecto de la produccin de dicloroetano Diseara el reactor para
que realizara una conversin alta o baja de etano? Explique su respuesta. (Sugerencia:
si el contenido del reactor permaneciera en ste el tiempo suficiente para que se
consumiera la mayor parte de etano en la alimentacin. Cul sera el principalconstituyente del producto?) Qu pasos adicionales con seguridad se llevaran a cabo
para que el proceso fuera razonable desde el punto de vista econmico?
b) Tome como base una produccin de 100 mol de 2 5C H C l. Suponga que la
alimentacin contiene solo etano y cloro, y que se consume todo el cloro. Haga un
anlisis de grados de libertad basados en los balances de especies atmicas.
c) El reactor est diseado para dar una conversin del 15% de etano y una selectividad
de 2 5 2 4 2/ mol14 C H Cl C l Ho Clm , con una cantidad insignificante de cloro en el gas
producido. Calcule la proporcin de alimentacin ( 2 6/ molm Cl C l Ho ) y la fraccin
de rendimiento de monocloroetano.
d) Suponga que el reactor se construye y arranca y la conversin es solo de 14%. El
anlisis cromatogrfico muestra que no hay2
Cl en el producto, sino otra especie de
mayor peso molecular que el del dicloroexano. D una explicacin posible para estos
resultados.
Solucin
a) Respuesta:
Para maximizar la selectividad se debe tener una conversin baja de etano, as
evitaremos una alza en la produccin del dicloroetano obtenindose una maximizacin
de la selectividad.
El principal constituyente del producto ser el monocloroetano
Para que el proceso fuera razonable se debera tratar de recuperar el cloro en una
recirculacin, ahorrndose en la utilizacin de este.
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b) Anlisis de Grado de Libertad por especies atmicas
NVI NEB NFE NCE NR GL
6 -3 -1 0 0 -2
c) Anlisis de Grado de Libertad aadiendo como variables la conversin y la selectividad
NVI NEB NFE NCE NR GL
6 -3 -1 0 -2 0
El problema est bien especificado.
De la selectividad hallamos2 4 2
2
C H Cl N :
2 4 2
2 4 2
2 5 2 5
2 4
2
2
2
10014Se 7,1 9
42
C H C l
C H C l
mol C H Cl mol C H Cl mol
molC HN
NCl
De la conversin hallamos la relacin entre2 6
1
C HN y
2 6
2
C HN
2 6 2 6
2 6 2 6 2 6 2 6 2 6
2 6
1 2
2 1 1 1
10,015 0,015 0,985
C H C H
C H C H C H C H C H
C H
N NX N N N N
N
Reactor
Reactor
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Realizamos un balance por componentes:
Carbono (C)
2 6 2 6 2 5 2 4 2
2 6 2 6
2 6
2 6
1 2 2 2
1 1
1
2
2 2 2 2
2 2 0,985 2 100 2 7,1429
7142,86
7
035,7171
C H C H C H Cl C H Cl
C H C H
C H
C H
N N N N
N x N x
mo
x
N l
mN ol
Hidrgeno (H)
2 6 2 6 2 5 2 4 2
1 2 2 2 2
2
2
6 6 5 4
6 7142,86 6 7035,7171 5 100 4 7,1429
114,2858
C H C H C H Cl C H Cl HCl
HCl
HCl mo
N N N N N
x
l
x x x N
N
Cloro (Cl)
2 2 5 2 4 2
2
2
1 2 2 2
1
1
2 2
2 100 2 7,1429 114,2858
114,2858
CL C H Cl C H Cl HCl
CL
CL
N
mol
N xN N
N x
N
Nos piden:
Proporcin de alimentacin:
2
2 6
114, 28580,016 16%
7142,86
Cmol
mo
l
C Hl
Fraccin de rendimiento del monocloroetano:
2 5
2 5
2
( )
2
(mx )
100100 1,4%
7142,86
C H Cl obtenido
C H Cl imo
Nx
N
d) Al encontrarse una especie con mayor peso molecular como producto, puede haberse
sufrido una trasformacin adicional dentro del reactor como dndose una nueva
reaccin forzndose a la formacin de un complejo o de la descomposicin del
2 4 2C H C l en 2 3 3C H C l