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Reactor discontinuo

P4.1 La reaccin irreversible:

A + B + C 3R

es de tercer orden global y de primer orden con respecto a cada uno de los reactantes. El calor de reaccin es despreciable y la constante de velocidad vale 0.001l2/mol2 min. Cual ser la composicin a la salida de un reactor discontinuo de 5000litros al cabo de 3 horas si se parte de 15 Kmol de A, 25 de B y 10 de C?.

P4.2 En un reactor discontinuo, ideal, isotenno e isobaro un reactante (Cao= 1 mol/l ) alcanza la conversin del 80 % en 8 minutos y se necesitan 18 minutos paraque la conversin sea del 90 %. Deducir la ecuacin cintica que representa esta ecuacin.

P4.3 Para la reaccin en fase lquida A R, se han encontrado los siguientes datos:CA (mol/l) -1 -0.1 -0.1 -0.1 -0.1 -0.1 -0.1

(-rA)(mol/l h) 0.06 0.1 0.25 -.01 -.01 -0.1 0.5 Si esta reaccin se lleva a cabo en un reactor discontinuo, ideal,, isotermo e isobaro, encontrar el tiempo necesario para pasar de una concentracin CAO=10mol/l a una CAf = 2 mol/l.

P4.4 Para la reaccin en fase gas NO + 1/2 02 NO2 se ha encontrado que cuando serealiza con oxgeno en exceso su grado aparente es cero.

a).- Encontrar su mecanismo.

b).- Si inicialmente la carga se hizo a la presin atmosfrica y a la temperatura deOoC y la relacin de la alimentacin fue de 5 moles de 02 por 1 mol de NO, encontrar en funcin de la constante de velocidad de la reaccin el tiempo requerido en un reactor discontinuo ideal, isobaro e isotermo para llegar al 5 % de grado de conversin en NO.

P4.5 Debe producirse 1 0 Ton/dia de acetato de etilo a partir de la esterifcacin del cido actico con etanol en un reactor discontinuo que opera isotrmicamente a 100oC. El reactor se carga con una mezcla que contiene 500 Kgr/m3 de etanol y 250 Kg

r/m3 de cido actico (el resto de agua). La densidad de la mezcla puede considerarse constante e igual a 1045 Kg3. La reaccin es reversible y en el rango de concentracin de inters puede considerarse elemental. Los valores de las constantes cinticas a 100oC son K1=8x10-6 m3/Kmol.s y K2=2.7x10-6 m3/Kmol.s. La mezcla de reaccin se descarga cuando la conversin del cido sea del 30 %. Si el reactor permanece inactivo durante 30 mi. para carga y descarga, qu tamao de reactor se necesitar?.

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P4.6 La reaccin de segundo orden en fase acuosa a la temperatura ambiente transcurre del siguiente modo A R con (-rA)= (1 l/mol.h)CA2, sabiendo que CAO=1mol/l. Pretendemos obtener este producto de modo discontinuo, manteniendo la carga en elrecipiente un da y una noche. Indicar como ha de operar la unidad para que la velocidad de formacin de R sea mxima.

P4.7 El metanol puede ser sintetizado a partir de hidrgeno y monxido de carbono enpresencia de un catalizador apropiado, CO + 2H2 CH3OH. Si el gas de alimentacin contiene estos gases en proporciones estequiomtricas (CO y H2) a 200 atm y 275oC, determinar la composicin de los gases que salen del reactor discontinuo:

a) Si se opera isotrmicamente y se alcanza el equilibrio

b) Si se opera adiabticamente y se alcanza el equilibrio

DATOS: (-AHr) = 2333 cal/mol, Cp(H2)=7.1 cal/mol K, Cp(C0) = 7 cal/mol K, Cp(CH30H) = 20.2 cal/mol K. La constante de equilibrio viene dada por logK=(3835/T)-9.15 logT + 3.08 x 10-3 T + 13.2 donde T(K) y K(atm-2)

P4.8 Cuando la descomposicin de primer orden en fase gaseosa A 2.5 R, se realizaen un reactor isotnno discontinuo a 2 atm con 20% de inertes, el volumen aumentaun 60% en 20 mffiutos. Si la reaccin la llevamos a cabo en un sistema a volumen constante, cunto tiempo ser necesario para que la presin alcance 8 atm si la presinicial es de 5 atm, dos de las cuales se deben a los inertes?

P4.9 La descomposicin de A R + S, se lleva a cabo en fase gaseosa y con las siguientes condiciones iniciales:

To= 300 K, P = 5 atm y Vo = 0.5 m3.El calor de reaccin es de -1500 Kcal/kmolLos calores especifcos de A, R y S son respectivamente 30, 25 y 20 Kcal/Kmol KLa constante cintica vale 1014exp(-10000/T) (1/h)Si la reaccin se lleva a cabo en un reactor discontinuo en condiciones adiabticas,calcular el tiempo necesario para que reaccione el 80% de A.

P4.10 En un reactor discontinuo se efectua una reaccin reversible de primer ordencon elementos en fase lquida:

A BCAO = 0,5 mol/lCRO = 0 mol/l

Calcular las constantes K1, y K2 de la reaccin si en 8 mi se alcanza unaconversin de 0,33 y la conversin de equilibrio es de XAE = 0,667.

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P4.11 La reaccin A B se lleva a cabo en fase acuosa de forma isoterma, siendo lavida media de A de 1,3 h. Se pretende hacer reaccionar el 70 % de A. Para ellose dispone de un reactor discontinuo de 200 1 y un reactor de mezcla perfecta de400 1. Cual de los dos ser ms conveniente utilizar si se quiere obtener el mx'uno endimiento?. No se tendr en cuenta el tiempo de carga y descarga del reactor discontinuo.

P4.12 La ecuacin de diseo para un reactor ideal, discontinuo e isotermo en el quetiene lugar la reaccin irreversible de segundo orden

A + B C

es de la forma , dondea).- En el caso especial de que los reactantes se introduzcan en relacin estequiomtrica, Cmo quedara la expresin?.

b).- Cuando CBO >>> CAO la expresin que se obtiene para la ecuacin de diseo, es equvalente a la obtenida en el caso de reacciones de primer orden?.

c).- Representa grficamente la ecuacin de diseo para este tipo de reactores.

P4.13 Determinar el orden de reaccin para la descomposicin en fase gaseosa del perxido de di-tert-butilo

(CH3)3COOC(CH3) C2H6 + 2CH3COCH3

La reaccin se lleva a cabo en el laboratorio en un reactor isotenno discontnuo. La presin total de reaccin a lo largo de reaccin evoluciona segn la siguientabla

tiempo(min) Presin total (MmHg)

0.0 7.52.5 10.55.0 12.510.0 15.815.0 17.920.0 19.4 El procesamiento de datos hay que realizarlo en trminos de la variable medida, es decir, los datos de presin total no hay que convertirlos a conversiny entonces analizarlos como datos de conversin-tiempo por medio de la ecuacin dediseo. Se trata de transformar la ecuacin de diseo para un reactor discontnuo isotemo en trminos de la variable medida, en este caso la presin. Utilizar el mtodo grfio y el mtodo de diferencias finitas para el clculo del orden de reaccin.

P4.14 El jabn consiste en sales de sodio y de potasio de diversos cidos grasos como el oleico, esterico, palmtico o larico. La saponificacin para la formacin de jabpartir de sosa caustica y de gliceril estearato es

NaOH + 1/3 (C17H35COO)3C3H5 C17H35COONa + 1/3 C3H5(OH)3

A + 1/3 B C +

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Si X representa la conversin de hidrxido sdico (los moles de hidrxido sdicue han reaccionado por molde hidrxido sdico presente inicialmente), construir unatabla estequiomtrica que represente la concentracin de cada una de las especies que intervienen en el sistema en trminos de su concentracin inicial y de la conversin, X.

P4.15 Una alimentacin gaseosa entra en un reactor a 720 K y 1.2 atm. Las concentraciones a la entrada para los reactivos son CAo 100, CBo 150, CRo 50 y CIo 100.Los gases que salen del reactor se introducen en un intercambador del cual salena 320 K y 1 atm con CA 160. Calcular CB, CR y Xa a la salida del intercambiador. La reaccin que tiene lugar es A + 3B 2R (Tarea n 3 - Curso 2002-2003).

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