Reactores químicos

Química. Reacciones. Reactor tubular, de tanque. Concentración de reactivos. Conversión

  • Enviado por: Seheiah
  • Idioma: castellano
  • País: México México
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Práctica No. 4

REACTOR TUBULAR

Objetivo:

Analizar y demostrar el comportamiento del reactor tubular y compararlo con el reactor continuo de tanque con agitacion(CSTR).

CALCULOS Y RESULTADOS

Tenemos que:

FAo = CAoQ

Volumen del reactor:

'Reactores químicos'

Tiempo de residencia:

'Reactores químicos'

rA= kCACB

  • Para los cuatro reactores de diferente tamaño reportar los datos experimentales obtenidos.

  • Reactor

    1

    2

    3

    4

    Solución de

    violeta cristal

    CAo, mol/L

    QA, mL/min

    Solución de

    NaOH

    CBo, mol/L

    QB, mL/min

    Concentración de reactivos que entran al reactor

    1

    2

    3

    4

    CAo, mol/L

    2 x 10-5

    4.69674E-06

    9.72735E-07

    3.28735E-07

    CBo, L/min

    0.0200

  • Calcular la conversión de los diferentes reactores tubulares. Señalar cual es el valor de conversión una vez que los reactores hayan llegado a régimen permanente.

    • Determinar analíticamente la conversión correspondiente para cada reactor.

    • Hacer una gráfica de conversión vs tiempo de residencia promedio, para los datos experimentales y los calculados analíticamente.

    Reactor No. 1

    VR (L): 0.25132

    k= 0.0612035 min-1

    T(°C)= 23

    t(min)

    Absorbancia

    CA (mol/L)

    ZA

    13.4667

    0.435

    5.88674E-06

    0.70566

    16.5000

    0.381

    5.13074E-06

    0.74346

    22.9167

    0.371

    4.99074E-06

    0.75046

    28.7333

    0.331

    4.43074E-06

    0.77846

    33.2500

    0.406

    5.48074E-06

    0.72596

    41.3000

    0.330

    4.41674E-06

    0.77916

    47.1667

    0.376

    5.06074E-06

    0.74696

    57.1667

    0.421

    5.69074E-06

    0.71546

    58.2500

    0.426

    5.76074E-06

    0.71196

    69.7500

    0.370

    4.97674E-06

    0.75116

    Reactor No. 2

    VR (L): 0.50265

    k= 0.0612035 min-1

    T(°C)= 23

    t(min)

    Absorbancia

    CA (mol/L)

    ZA

    14.7333

    0.350

    4.69674E-06

    0.76516

    18.0000

    0.225

    2.94674E-06

    0.85266

    24.9167

    0.248

    3.26874E-06

    0.83656

    35.2500

    0.289

    3.84274E-06

    0.80786

    43.3333

    0.287

    3.81474E-06

    0.80926

    48.3333

    0.245

    3.22674E-06

    0.83866

    52.6667

    0.225

    2.94674E-06

    0.85266

    59.9167

    0.263

    3.47874E-06

    0.82606

    62.0000

    0.247

    3.25474E-06

    0.83726

    Reactor No. 3

    VR (L): 0.75392

    k= 0.0612035 min-1

    T(°C)= 23

    t(min)

    Absorbancia

    CA (mol/L)

    ZA

    15.8833

    0.084

    9.72735E-07

    0.95136

    19.3333

    0.203

    2.63874E-06

    0.86806

    26.8000

    0.121

    1.49074E-06

    0.92546

    30.2500

    0.162

    2.06474E-06

    0.89676

    36.2000

    0.157

    1.99474E-06

    0.90026

    44.3333

    0.170

    2.17674E-06

    0.89116

    49.1667

    0.169

    2.16274E-06

    0.89186

    54.5833

    0.164

    2.09274E-06

    0.89536

    62.7500

    0.172

    2.20474E-06

    0.88976

    73.0833

    0.148

    1.86874E-06

    0.90656

    Reactor No. 4

    VR (L): 1.00531

    k= 0.0612035 min-1

    T(°C)= 23

    t(min)

    Absorbancia

    CA (mol/L)

    ZA

    21.1667

    0.038

    3.28735E-07

    0.96713

    23.9167

    0.197

    2.55474E-06

    0.74453

    28.4167

    0.132

    1.64474E-06

    0.83553

    31.3667

    0.055

    5.66735E-07

    0.94333

    37.6667

    0.103

    1.23874E-06

    0.87613

    45.6000

    0.128

    1.58874E-06

    0.84113

    49.6667

    0.088

    1.02874E-06

    0.89713

    55.5000

    0.130

    1.61674E-06

    0.83833

    64.5000

    0.104

    1.25274E-06

    0.87473

    73.9167

    0.085

    9.86735E-07

    0.90133

  • Hacer una gráfica de conversión ZA vs V/F (L min/g mol de violeta cristal) a partir de los datos experimentales. Utilizando el método integral y diferencial para datos de reactores tubulares.

  • A partir de los datos de la pregunta 2 y de los datos obtenidos en los reactores CSTR sencillos (VR2 y VR1 ), trazar una curva de conversión contra k1(VR/Q) para los dos tipos de reactores.

  • Deducir la ecuación (4-6) del manual de prácticas, partiendo de la ecuación de diseño del reactor tubular y de la velocidad de reacción (transformada en función de la conversión).

  • 'Reactores químicos'

    'Reactores químicos'

    'Reactores químicos'

    'Reactores químicos'

    z= 1 - 'Reactores químicos'

  • Hacer un análisis comparativo de las características de los reactores tipo CSTR con los reactores tipo tubular, incluyendo ventajas y desventajas.

  • En los reactores tubulares puede aumentarse el coeficiente de transferencia de calor forzando el caudal a velocidades altas a través de los tubos.

    El reactor continuo de tanque con agitación tiene ciertas ventajas debido a la uniformidad de temperatura, presión y composición que se logra como resultado del mezclado

    En general, los reactores de tanque con agitación se usan primordialmente para sistemas reaccionantes en fase líquida a presiones bajas o medias.

    En los reactores tubulares se presenta la desventaja de que a velocidades muy altas de flujo, la conversión es baja en la primera parte del reactor. Esto significa que el reactor de tanque debe tener un volumen mayor para una velocidad determinada de flujo de alimentación.

    CONCLUSIONES:

    En las reacciones a alta presión, por lo general es necesario, debido a las consideraciones de costo, usar reactores tubulares de diámetro pequeño en vez de los de tanque con agitacion. Para operaciones a presiones elevadas los reactores de tanque requieren de espesores de pared considerables, así como de sistemas complejos de sellado en la flecha del agitador.

    BIBLIOGRAFÍA

    INGENIERÍA DE LA CINÉTICA QUIMICA

    J. M. SMITH

    EDITORIAL CECSA

    ELEMENTOS DE INGENIERIA DE REACTORES QUMICOS

    H. SCOTT FOGLER

    TERCERA EDICION

    EDITORIAL PRENTICE MAY

    INGENIERIA DE LAS REACCIONES QUÍMICAS

    OCTAVE LEVENSPIEL

    EDICIONES REPLA, S.A.