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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