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1

INGENIERÍA DE LA REACCIÓN QUÍMICA

ARTURO ROMERO SALVADOR

AURORA SANTOS LOPEZ

CONTENIDO

Reacciones múltiples

Diferencias con las reacciones simples

Rendimiento y selectividad

Información necesaria para transferir datos

Metodología

Esquemas básicos: serie, paralelo, independientes

Formulación de esquemas a partir de las especies químicas

Determinación de componentes clave y su relación con los no clave

Relación entre velocidades de producción y velocidades de reacción

Agrupamiento de especies: lumping

Simulación de reactores para reacciones múltiples

Balances de materia

Balances de energía

TEMA 6. Reacciones múltiples



AURORA SANTOS LOPEZ

DIFERENCIAS ENTRE REACCIONES SIMPLES Y MÚLTIPLES


-Una sola ecuación estequiométrica

- La velocidad de producción se relaciona

con la velocidad de reacción mediante el

coeficiente estequiométrico

- Análisis: sólo hay un componente

clave

- Simulación reactor: sólo un balance

de materia

-Varias ecuaciones estequiométricas: se

debe conocer más de un componente para

definir el sistema: Componentes clave

- La velocidad de producción se relaciona

con mas de una reacción

- Análisis: Relación de los no clave con los

clave

- Simulación Reactor: Más de 1 BM

sSrRbBaA

rR jj

dt

dNFdVRF

j

j

V

jj 0

componentejreaccioni

Ageneral

MmNnBbAar

SsRrBbAar

N

j

jji

01

22222

11111

A

A

j

j RR

R.S R.M

iji

R

i

j rR

1

2



AURORA SANTOS LOPEZ



OBJETIVO EN REACCIONES SIMPLES:

Minimizar el tamaño para conseguir un cambio de composición

(seleccionar las variables, T, reactor, Cj0,)

OBJETIVO EN REACCIONES MÚLTIPLES:

Minimizar el tamaño para conseguir un cambio de composición

(seleccionar las variables, T, reactor, Cj0,) INVERSIÓN

Optimizar la distribución de productos: hacer máximo el

rendimiento del producto buscado CONSUMO DE REACTIVO,

SEPARACIÓN

Si las condiciones que minimizan el tamaño no hacen máximo el

rendimiento, ¿Cuál prevalece?



AURORA SANTOS LOPEZ



INFORMACIÓN NECESARIA PARA SIMULAR EL REACTOR CON

REACCIONES SIMPLES:

Estequiometría, ecuación cinética, datos termodinámicos, características y

parámetros del reactor, (TAMAÑO)

INFORMACIÓN NECESARIA PARA SIMULAR EL REACTOR CON

REACCIONES MÚLTIPLES:

Estequiometría, ECUACIONES CINÉTICAS, datos termodinámicos,

características y parámetros del reactor, (TAMAÑO y RENDIMIENTO)

Velocidad/es de producción del reactivo/s clave/s (ecuaciones cinéticas

de las reacciones en que intervienen) (TAMAÑO)

Distribución de productos con el/los reactivos clave (RENDIMIENTO)

3



AURORA SANTOS LOPEZ

CLASIFICACION REACCIONES MULTIPLES


REACCIONES EN PARALELO: el/los REACTIVOS GENERAN VARIOS

PRODUCTOS EN REACCIONES INDEPENDIENTES.

REACCIONES EN SERIE. EL PRODUCTO DE UN REACTIVO ES

REACTIVO DE OTROS PRODUCTOS

REACCIONES EN SERIE-PARALELO.

SA

RA

2

1

SRA 21

SRB

RBA

2

1



AURORA SANTOS LOPEZ

DEFINICIÓN DE RENDIMIENTO de A al producto P

El reactivo A genera P directamente o través de un compuesto

intermedio.


0A

P

Ap

N

pN /

0

0

A

AAA

N

NNXDR

..

1

A

P

AP R

pR

'

Rendimiento global de la operación

Rendimiento global relativo RENDIMIENTO

Rendimiento diferencial

A

AP

AAo

P

AP

XXN

pN

/

0

0

A

AAA

F

FFXCR

..

pPA .....

En RC. Fj en lugar de Nj

Tiene sentido hablar de

rendimiento en

reacciones simples?

4



AURORA SANTOS LOPEZ

DETERMINACIÓN DEL RENDIMIENTO GLOBAL A PARTIR DEL

RENDIMIENTO DIFERENCIAL en RD y RC (V, Q=cte)


A

P

AP

R

R

'

dt

dCRRD

j

j :QV

CCRCSTR

jj

j

0:

)(:

QVd

dCRFP

j

j

AA

P

AP

CC

pC

0

/

AA

P

AP

CC

C

0 A

P

AP

dC

dC'

A

C

C

AP

AAAA

P

AP dC

CCCC

C A

A

000

1 '

1pSi

Y si es un reactor SC?

Y si Q no es cte?

En que reactores

valen y en cual no?

Como serían en ese

reactor



AURORA SANTOS LOPEZ

DEFINICIÓN DE SELECTIVIDAD


22

2

11

1

PpA

PpA

2

2

1

1

12

pN

pN

SP

P

Selectividad global

Selectividad diferencial

Utilidad: establecer valores de las variables de operación que optimizan la

selectividad

2

2

1

1

12

pR

pR

SP

P

'

En RC. Fj en lugar de Nj

5



AURORA SANTOS LOPEZ

REACCIONES EN PARALELO


SA

RA

2

1

Número de componentes clave: 2

Relacones estequiométricas:

Componentes clave 2: A y R; A y S; R y S

A

A

Ckr

Ckr

22

11

2

22

2

11

A

A

Ckr

Ckr

A

A

Ckr

Ckr

22

2

11

2

1

21

rR

rR

rrR

S

R

A

Ej

SRA RRR

SRA dNdNdN

SRA dFdFdF

)()( SoSRoRAoA FFFFFF

)()( SoSRoRAoA NNNNNN

)()( SoSRoRAoA FFFFFF

alumnos



AURORA SANTOS LOPEZ



SA

RA

2

1

A

A

Ckr

Ckr

22

11

AS

AR

AAA

CkR

CkR

CkCkR

2

1

21

AS

AR

AAA

Ckd

dC

Ckd

dC

CkCkd

dC

2

1

21

t

tkk

AS

t

tkk

AR

tkk

AA

A

A

deCkC

deCkC

eCC

kkC

CLn

0

02

0

01

0

21

0

21

21

21

)(

)(

)(

)(

)(

)(

21

21

1

1

0

21

2

0

21

1

kk

AS

kk

AR

eCkk

kC

eCkk

kC

= tiempo o V/Q

Si V (RD) o Q (FP) cte

Y si es un CSTR?

-2 0 2 4 6 8 10 12 14 16

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

C

t ó

CA

CR

CSn1=1 n2=1

n1=1 n2=1

Y si CRo o Cso no son

0?

n1=1 n2=1

6

INGENIERÍA DE LA REACCIÓN QUÍMICA ARTURO ROMERO SALVADOR

AURORA SANTOS LOPEZ

RENDIMIENTOS y SELECTIVIDADES


21

1

21

1

0

0

0 kk

k

kk

k

CC

CC

CC

C

AA

AA

AA

R

AR

21

1'

1

1

kk

k

dC

dC

R

R

A

R

A

R

AR

SA

RA

2

1

AR

AAA

CkR

CkCkR

1

21

A

A

C

C

AAR

AAAA

R

AR dC

CCCC

C

0

'

00

1

A

A

R

AR X

kk

k

C

C

21

1

0

AA

PA

P X

2

1'12

k

k

R

R

sR

rR

SS

R

S

R

2

112

k

k

C

CS

S

R )(

1

02

01

2

1 12 EERTe

k

k

k

k

¿Varía la

selectivid

ad con

CAo?

¿Cómo

influye la

T en S ?

¿Varía la

selectivida

d con t o

?

n1=1 n2=1

¿Qué

cambiaría

si n1=n21

¿CSTR?

n1=1 n2=1

n1=n2=1

AAR Xkk

k

21

1/

XA

21

1// ',

kk

kARAR

2

1// ',

k

kSS ARAR




AURORA SANTOS LOPEZ

7



AURORA SANTOS LOPEZ



SA

RA

2

1

A

A

Ckr

Ckr

22

2

11

AS

AR

AAA

CkR

CkR

CkCkR

2

2

1

2

2

1

AS

AR

AAA

Ckd

dC

Ckd

dC

CkCkd

dC

2

21

22

1

dCkdC

dCkdC

A

tC

S

A

tC

R

S

R

0

2

0

2

0

1

0

dCkCkdC AA

tC

C

A

A

A

)( 22

0

1

0

012

12

2

0

2

11

A

A

A

A

Ckk

CkkLn

kC

CLn

k

2)( ctbtatfCA

RD, FP (V, Q, ctes) =t, V/Q

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

C

tiempo

CA

CR

CS

n1=2 n2=1

n1=2 n2=1

21

21

1

2//

)1(ln

1

kCk

kXCk

k

k

CXX

Ao

AAo

Ao

AAARAR

)('21

1

2

2

1

2

1/ A

A

A

AA

AAR Cf

kCk

Ck

CkCk

Ck

Depende de

CA porque

n1n2

21

21

1

2/

0 21

1

0

//

)1(ln

11

1'

1

kCk

kXCk

k

k

CX

X

dXkCk

Ck

XdX

X

Ao

AAo

Ao

A

A

AR

X

A

A

A

A

X

AAR

A

AR

AA

Dependen de

CAo porque

n1n2



n1=2 n2=1



AURORA SANTOS LOPEZ

21

21

1

2//

)1(ln

1

kXCk

kCk

k

k

CX

C

CCC

C

C

AAo

Ao

Ao

ARA

Ao

RAAo

Ao

SAS

8

)()1(

'2

1

2

1

2

2

1/ A

AAoA

A

ASR Cf

k

XCk

k

Ck

Ck

CkS

Depende de

CA porque

n1n2

21

21

1

2

21

21

1

2

/

//

)1(ln

1

)1(ln

1

kXCk

kCk

k

k

C

kCk

kXCk

k

k

CX

C

CS

AAo

Ao

Ao

Ao

AAo

Ao

A

AS

AR

S

RSR Dependen de

CAo porque

n1n2

1

)1(

1ln

11

)1(ln

1

21

212

1/

KX

KK

X

kXCk

kCkk

kCXS

A

A

AAo

Ao

AoASR

AoCk

kK

1

2



n1=2 n2=1


AURORA SANTOS LOPEZ

max/ )(

0

AR

AX

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

0

2

4

6

8

10

SR/S

XA

K=1

K=0.5

K=0.1

1

)1(

1ln

1/

KX

KK

XS

A

ASR

11

ln

111 /

K

KKSX SRA



n1=2 n2=1


AURORA SANTOS LOPEZ

21

21

1

2/

)1(ln

11

kCk

kXCk

k

k

CX

X Ao

AAo

Ao

A

A

AR

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.00

1

K=1

R/A

XA

n1=2 n2=1

K CAo

Como influye

CAo

Como influye

T?

Si el producto

deseado es R. ¿Hay

que trabajar a alta

o baja CA?

¿ Es mejor CSTR o

FP?

9



AURORA SANTOS LOPEZ


R

A

Ckr

Ckr

22

11

222

211

R

A

Ckr

Ckr

R

A

Ckr

Ckr

22

211

REACCIONES EN SERIE

SRA 21

22

11

kr

kr


Relaciones estequiométricas: (matriz reacciones-especies)

2

21

1

rR

rrR

rR

S

R

A

ARr 1

RAR RRRrr 12

Ej A y R claves S no clave

RAS RRrR 2

¿Relaciones entre cambio de moles (RD),

cambio de caudal molar (RC)?

¿Influye la cinética

en estas relaciones?



AURORA SANTOS LOPEZ

REACCIONES EN SERIE


SRA 21

10

kAA eCC

21

21 )(

kk

kkLnM

RMAR CkCkenR 210 max

MkAARM eC

k

kC

k

kC 1

0

2

1

2

1

21

1

2121

211 )(

0

2

1

)(

0

2

1 kk

k

kkLnA

kk

kkLnk

ARM eCk

keC

k

kC

12

2

2

1

0

kk

k

A

RM

k

k

C

C

R

A

Ckr

Ckr

22

11

Si CRo≠0?

Si es un CSTR?

Si es otra cinética?

Si es una reacción reversible?

Si V o Q no son constantes?

)1(max

1

2 KK

Ao

R KC

C

k

kK

RC SC

tktkkk

CkC Ao

R 21

12

1 expexp

Demostración siguiente transparencia

00 21

21 MM kkR ekek

d

dC

10

Factor de Integración:

)exp()exp( tkItkCkCkdt

dCAoR

R2112

Iy)yIdx)x(fIdy(

Idx)x(gy)x(fdx

dyIdx

dx)x(fexpI)x(gy)x(fdx

dy

tktkkk

CkC Ao

R 21

12

1 expexp

Caso especial k1=k2=k

tktCkC AoR exp

REACCIONES EN SERIE


R

A

Ckr

Ckr

22

11



AURORA SANTOS LOPEZ

SRA 21

10 12

12

1012

12

12

tkk

kk

Cktkk

kk

CkCtk Aot

t

AoR expexp)exp(

dttkCktkIC Ao

t

t

IC

ICRtR

tR)exp()exp(

)(

)( 11

0

20

21

2

1

2max

21

21max

21

12

1

)/ln(0

expexp

kk

k

AoRR

AoR

k

kCC

kk

kkt

dt

dC

tktkkk

CkC

)1(max

1

2 KK

Ao

R KC

C

k

kK

Caso especial k1=k2=k

e

CC

kt Ao

R maxmax

10 5 10 15 20

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

CR

ma

x/C

Ao

K=k2/k

1

Si K CR max/CAo

REACCIONES EN SERIE


R

A

Ckr

Ckr

22

11

Modifica la Tª en máximo valor de R?

¿ Como?

Influye CA en este máximo?



AURORA SANTOS LOPEZ

¿en que casos

se puede aplicar

esta ecuación?

11

-2 0 2 4 6 8 10 12 14 16

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

C

tiempo

CA

CR

CS

n1=1 n2=1

-2 0 2 4 6 8 101214161820222426

-0.1

0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

R

tiempo

- RA

RR

RS

n1=1 n2=1

0 4 8 12 16 20 24-0.10.00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.01.1

tiempo

R/A

R/A

n1=1 n2=1

Ejemplo

CAo=1

k1=0.5

k2=0.25

REACCIONES EN SERIE




AURORA SANTOS LOPEZ

INGENIERIA DE LA REACCION QUIMICA ARTURO ROMERO SALVADOR

AURORA SANTOS LOPEZ

EJERCICIO:

COMPARACION REACCIONES EN SERIE REACTOR CSTR-FP

SRA 21

R

A

Ckr

Ckr

22

11

tktkkk

k21

12

1 expexp

tktkkk

CkC AoR 21

12

1 expexp

1

0k

AA eCC


Relaciones estequiométricas: (matriz reacciones-especies)

2

21

1

rR

rrR

rR

S

R

A

ARr 1

RAR RRRrr 12

Ej A y R claves S no clave

RAS RRrR 2

FP

0)()( SRoRAAoS CCCCCC

0RoC

MkAARM eC

k

kC

k

kC 1

0

2

1

2

1

12


AURORA SANTOS LOPEZ

EJERCICIO:

COMPARACION REACCIONES EN SERIE REACTOR CSTR-FP

SRA 21

R

A

Ckr

Ckr

22

11

0)/(

)( QVd

dCQ

V RM

)1)(1(1

21

1

2

1

1 QVkQ

Vk

QVk

C

C

Ck

QVk

Ck

C

Q

V

Ao

R

RAo

R

QVk

CC

Ck

CC

R

CC

Q

V AA

A

AA

A

AA

1

0

1

00

1

CSTR (Q CTE)

M

ARMARMRRM

QV

k

kk

CkCC

k

kCRC

)(0

2

12

01max

2

1


AURORA SANTOS LOPEZ

Ejemplo

CAo=1

k1=0.5

k2=0.25

0.0000

0.2000

0.4000

0.6000

0.8000

1.0000

1.2000

0 5 10 15 20 25 30

COMPARACION SERIE: CSTR-FP

CA FP CR FP CS FP CA CSTR CR CSTR CS CSTR

R

A

Ckr

Ckr

22

11

Que reactor es más

conveniente si se busca el

máximo rendimiento a R?

13


AURORA SANTOS LOPEZ

0.000

0.100

0.200

0.300

0.400

0.500

0.600

0 5 10 15 20 25 30

R

/A

V/Q

FP

Rend G Cao 1

Rend G Cao2

k1=0.5

k2=0.25

n1=n2=1

SRA 21


AURORA SANTOS LOPEZ

0.000

0.100

0.200

0.300

0.400

0.500

0.600

0 5 10 15 20 25 30

R

/A

V/Q

FP

Rend G Cao 1

Rend G Cao2

k1=0.5

k2=0.25

n1=2 n2=1

Ejemplo

k1=0.5

k2=0.25

SRA 21

14


AURORA SANTOS LOPEZ

0.000

0.100

0.200

0.300

0.400

0.500

0.600

0.700

0 5 10 15 20 25 30

R

/A

V/Q

FP

Rend G Cao 1

Rend G Cao2

k1=0.5

k2=0.25

n1=1 n2=2

Ejemplo

k1=0.5

k2=0.25

SRA 21


AURORA SANTOS LOPEZ

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00

R

/A

V/Q

A->R ->S

F R/A FP CAO=2

F R/A CSTR CAO=2

F R/A FP CAO=1

F R/A CSTR CAO=1

n1=1 n2=2

Ejemplo

k1=0.5

k2=0.25

SRA 21

15


AURORA SANTOS LOPEZ

Si se busca el máximo rendimiento relativo a R y la reacción es en paralelo

(reactor isotermo)

Si n1=n2 ¿es mejor CSTR o FP?

Si n1>n2 ¿es mejor CSTR o FP?

Si n1<n2 es mejor CSTR o FP?

Si se elige CSTR, ¿Cuál es

el inconveniente? Y si hay dos reactivos A y B?

(Levenspiel, Fogler)

Figuras 4.2 y 4.3

Metcalfe


AURORA SANTOS LOPEZ

Y si hay dos reactivos A y B en reacciones en

pararelo? (Levenspiel, Fogler)

16


AURORA SANTOS LOPEZ

Y si hay dos reactivos A y B en reacciones en

pararelo? (Levenspiel, Fogler)



AURORA SANTOS LOPEZ


Reacciones independientes

Reacciones serie/paralelo

17

INGENIERÍA DE LA REACCION QUÍMICA


AURORA SANTOS LOPEZ

Conocidas las especies químicas:

Etapas:

1- Determinar los componentes clave: matriz elementos-especies

2.- Formulación del esquema de reacción: Reacciones de filiación que se obtienen

por consideraciones químicas y/o análisis bibliográfico, estudios complementarios…

3- Determinación de los parámetros cinéticos


Si no se conoce el esquema de reacción.




AURORA SANTOS LOPEZ

Conocidas las especies químicas:

0021

6000

2111

010

224

001

622224HCCCOCO

O

H

C

HOHCH

Ejemplo: En la gasificación de metano con vapor de agua aparecen las especies

siguientes, con la que la matriz B es:

Formulación de esquemas a partir de las especies químicas TEMA 6. Reacciones múltiples


18



AURORA SANTOS LOPEZ

Etapa:1- Determinar los componentes clave: matriz elementos-especies (B)

1243

0021

2111

100

010

001

622224

HCCCOCO

O

H

C

HOHCH

Expresión de la matriz B en forma escalonada reducida

Rango=3

C. Clave=7-3=4

6222

22

6224

243

2

2

HCCCOCOH

COCOOH

HCCCOCOCH

nnnnn

nnn

nnnnn

Relación de los No

clave con los Clave

NC CC

S

j

jkj Bmatrizfilakn1

)(0 jojtj nnn

Formulación de esquemas a partir de las especies químicas Si no se conoce el esquema de reacción.

En

Reactores

Continuos

Fj



AURORA SANTOS LOPEZ

FORMULACIÓN DEL ESQUEMA DE REACCIÓN


A partir de las especies químicas que toman parte en la

reacción escribir las reacciones de filiación:

Conocimientos de química

Construcción de matrices de coeficientes estequiométricos a

partir de la matriz elementos/especies

Estudio bibliográfico para eliminar las que no tienen lugar

en las condiciones de operación.

Realizar estudios experimentales complementarios

Método de aislamiento.

Análisis cualitativo del transcurso de reacción: máximos,


19

INGENIERÍA DE LA REACCION QUÍMICA ARTURO ROMERO SALVADOR

AURORA SANTOS LOPEZ

Ejemplo: propuesta de reacciones independientes en la gasificación de metano

2624

22

222

224

2

3

HHCCH

OHCHCO

HCOOHCO

HCOOHCH

-Las reacciones deben ser independientes

Rango de la matriz reacciones-especies=Componentes Clave (CC)

-No todas las reacciones pueden tener importancia. Si algunas se producen a velocidad

insignificante:

Disminuye el nº de reacciones y de CC a considerar.

-Si se conocen las reacciones que se producen a velocidad significativa:

CC a considerar=Reacciones independientes significativas





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Casos Complejos: No es posible determinar todas las especies.

TRATAMIENTOS SIMPLIFICADOS: Técnicas de Lumping o agrupamiento de

especies.

A: Gasoil

R: Gasolina

S: Productos indeseables

Ejemplo: Craqueo de gasoil

A R craqueo

S

Mejora: agrupar especies que se comporten de forma similar. A se divide en

AP: Parafinas

AA: Aromáticos

AN: Nafténicos

S se divide en

SP: Indeseados Pesados

SL: Indeseados Ligeros

Otros Ejemplos: Oxidación de hidrocarburos:

Productos lumping: Alcoholes, Peróxidos, Cetonas, ácidos

TEMA 6. Reacciones múltiples Formulación de esquemas a partir de las especies químicas

20

INGENIERÍA DE la REACCION QUÍMICA ARTURO ROMERO SALVADOR

AURORA SANTOS LOPEZ

MATRIZ

• : REACCIONES (i)- ESPECIES (j)

• T: ESPECIES-REACCIONES; relación velocidades de

producción de los no clave con los clave.

Numero de compuestos clave:

Rango Nº reacciones independientes



Si se conoce el esquema de reacción.


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Esquema de reacción conocido;

Ejemplo

Producción biodiesel por reacción de

transesterificacion de aceite

vegetales

ESQUEMA DE REACCION

GMEMeOHMG

MEMGMeOHDG

MEDGMeOHTG

3

2

1

TG: Triglicéridos

DG: Diglicéridos

MG: Monoglicéridos

ME: Metil ésteres

G: Glicerol o glicerina

MeOH: Metanol

Matriz T

MEGkMeOHMGkMEMGkMeOHDGkrrR

MEMGkMeOHDGkMEDGkMeOHTGkrrR

MEDGkMeOHTGkrR

MG

DG

TG

332232

221121

111

100

111

111

110

011

001

321

G

MeOH

ME

MG

DG

TG

1i

iijj rR

Rango matriz =3

3 reacciones independientes, 3 CC

Ejemplo: Compuestos clave

TG, DG, MG


Relación entre especies clave-no clave

21


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Compuestos clave

TG, DG, MG

De la Matriz T

3GG

321MeOHMeOH

321MEME

32MGMG

21DGDG

1TGTG

rRR

rrrRR

rrrRR

rrRR

rrRR

rRR

MGDGTGMG23

DGTGDG12

TG1

RRRRrr

RRRrr

Rr

MGDGTG3G

GGTG321MeOH

GGTG321ME

23

23

RRRrRRRRrrrR

RRRrrrR

CLAVECCCLAVENOCCRELACION

MD

MD

REACCIONES COMPLEJAS: COMPUESTOS CLAVE-NO CLAVE

Relación entre compuestos clave-no clave


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REACCIONES COMPLEJAS: COMPUESTOS CLAVE-NO CLAVE

Relación Rj-Cj: Balance Materia j

Ej: reactor CSTR

𝑭𝒋 = 𝑹𝒋𝑽

MGDGTGG

GGTGMeOH

GGTGME

ΔΔΔΔ

ΔΔ2Δ3Δ

ΔΔ2Δ3Δ

FFFF

FFFF

FFFF

MD

MD

𝑭𝑻 = 𝑭𝒋 𝑸 = 𝒄𝒕𝒆 𝑭𝑳 𝑸 = 𝒇 𝑭𝑻 𝒆𝒏 𝑭𝒈𝒂𝒔 𝑪𝒋 =𝑭𝒋

𝑸

¿ En RD?

¿En FP?

3 BM (C. CLAVE)

Relación del cambio de los no clave con los clave

22



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INTERPRETACIÓN DE DATOS Matriz elementos-especies químicas: determinar el número de

componentes clave y establecer su relación con el resto de componentes.

Esquema de reacción: establecer la relación entre velocidades de

producción de los reactantes clave y las velocidades de reacción.

Velocidades de reacción: proponer modelos cinéticos de cada una de

las reacciones del esquema.

Datos experimentales: identificar el modelo que mejor se ajusta

Seleccionar el modelo

Determinar los parámetros

Conocer su precisión



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SIMULACION DE REACTORES

Balances de materia de los componentes clave en el reactor

Balance de Calor si no es isotermo

Balance de cantidad de movimiento si P no es constante

Resolución simultánea de los balances de materia, calor y c.d.m

Trabajo voluntario: para un ejemplo de los siguientes (u otro propuesto por

el alumno) plantear el modelo de simulación del reactor:

EJEMPLOS: DESHIDROGENACION Y DESHIDRATACION CICLOHEXANOL

Reaccion 1: endotérmica Reacción 2: endotérmica

EJEMPLOS: GASIFICACION DE METANO Y REACCION DE WATER SHIFT

Reaccion 1: endotérmica Reacción 2: exotérmica

23


AURORA SANTOS LOPEZ

Plantear la Simulación de la evolución de las especies y la T en

REACTOR CONTINUO (FP)

ENTRADA CHL (90%)+inerte N2 (1O%). Considerar Po cte

CALCULAR LOS FLUJOS y PRESIONES PARCIALES DE TODAS LAS

ESPECIES EN FUNCION DE LOS CLAVE (CHL, CHN):

Si operase adiabáticamente ¿Cómo plantear el balance de calor?

¿es conveniente la operación adiabática?

¿Cómo podríamos modificar la selectividad a ciclohexanona?

ESQUEMA DE REACCION

OHHCOHC

HOHCOHC

21062

126

21061

126

EJERCICIO: EJEMPLO CON CAMBIO DE VOLUMEN (FASE GAS)

DESHIDROGENACION Y DESHIDRATACION CICLOHEXANOL

CHL Ciclohexanol

CHN Ciclohexanona

CHE Ciclohexeno

H Hidrógeno

W Agua

N: N2 inerte

Ejemplo considerar cinéticas de reacciones elementales (emplear

presiones parciales)

Ambas reacciones endotérmicas


AURORA SANTOS LOPEZ

Plantear la Simulación de la evolución de las especies y la T en

REACTOR CONTINUO (FP)

ENTRADA yCH4o + yH2Oo =1 (no inertes) Considerar P cte

CALCULAR LOS FLUJOS y PRESIONES PARCIALES DE TODAS LAS

ESPECIES EN FUNCION DE LOS CLAVE (CH4, CO):

Si operase adiabáticamente ¿Cómo plantear el balance de calor?

¿es conveniente la operación adiabática?

¿Cómo podríamos modificar la selectividad a CO?

ESQUEMA DE REACCION

EJERCICIO: EJEMPLO CON CAMBIO DE VOLUMEN (FASE GAS)

Gasificación de Metano a gas de síntesis

Ejemplo considerar cinéticas de reacciones elementales

(emplear presiones parciales)

Reacción 1 endotérmica

Reacción 2 Exotérmica

222

224 3

HCOOHCO

HCOOHCH

r a a b b r r s s r a a b b n n m m general a i … 6...rendimiento y selectividad información...

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