CURSO: IQU-458 INGENIERÍA DE LAS REACCIONES QUÍMICAS

UNIVERSIDAD DE ANTIOQUIA FACULTAD DE INGENIERIA

DEPARTAMENTO DE INGENIERIA QUÍMICA

CURSO: IQU-458 INGENIERÍA DE LAS REACCIONES QUÍMICAS

Tarea 3

Tarea asignada el 27 de febrero de 2018

Con vencimiento el 7 de marzo de 2018

1. (40 %) Su grupo y usted han recibido una pasantía de invierno por parte de Grupo Argos S.A para trabajar con una conocida compañía química ubicada en Londres (1013.25 hPa de presión atmosférica). Su proyecto para el invierno es estudiar un método propuesto para eliminar el ácido acético del agua residual, Eq. (1) El ácido acético se eliminará haciéndolo reaccionar con metanol en un reactor semicontinuo lleno:

(1)[pic 1][pic 2][pic 3]

Se ha sugerido que la destilación reactiva puede incluirse en los planes de la separación, pero el tutor asignado es un poco escéptico. Su trabajo es modelar y simular la reacción y concluir si la destilación reactiva es una mejor opción que llevar a cabo el proceso sin la evaporación de uno de los productos. Explica tus conclusiones. Debe tener en cuenta las siguientes especificaciones de proceso:

• - El metanol es la única especie que se agrega al reactor en una concentración de 5 M y con un flujo molar de 3 mol / min.
• - La reacción se lleva a cabo a 170.6 ° F.
• - Inicialmente, solo hay 300 moles de ácido acético en el reactor.
• - El reactor se llena hasta un volumen de 100 L y está a presión ambiente.
• - Se puede burbujear aire a través del reactor a 100 mol / min
• - La densidad de la mezcla a la temperatura de la reacción puede considerarse constante e igual a 943.4 kg / m3.

La velocidad a la que el acetato de metilo se elimina de la mezcla por evaporación está dando en Eq. (2)

[pic 4]                (2)

Donde:

xCH3COOCH3: fracción molar de acetato de metilo en la mezcla de reacción

Pv,c: presión de vapor de acetato de metilo a la temperatura de reacción.

P: presion total del sistema.

FT: velocidad a la que se burbujea aire a través del reactor.

Muestra todos los cálculos y consideraciones utilizados para resolver el problema.

Nota: Es aconsejable llevar a cabo la simulación hasta que haya un desarrollo representativo de la reacción (al menos 2 h).

1. (24%) Se desea producir 150 millones de libras al año de glicol de etileno. El reactor funcionará isotérmicamente. Una solución de 3 lbmol / ft3 de óxido de etileno (EO) en agua se alimenta al reactor junto con el mismo flujo volumétrico de agua, Figura 1.

[pic 5]

Figure 1. Producción de etilenglicol      La constante específica de la velocidad de reacción es 0.311 min-1                                                                  (r = kCA).

Con la información anterior debe encontrar lo siguiente:

a (7%) El volumen de un CSTR para lograr una conversión del 76%.

b (8%) Si se ordenaron dos reactores de 1250 galones en paralelo, ¿cuál sería la conversión correspondiente?

c (9%) Si se ordenaron dos reactores de 1320 galones en serie, ¿cuál sería la conversión correspondiente?

1. (36 %) Debido a que es fácilmente obtenible del carbón, el metanol se ha investigado como una materia prima alternativa para la producción de olefinas valiosas como el etano y el propano. Uno de los primeros pasos en el proceso de reforma implica la deshidratación de metanol.

2CH3OH → CH2=CH2 + 2H2O

Esta reacción en fase gaseosa se lleva a cabo sobre un catalizador de zeolita y sigue una ley de velocidad elemental. El catalizador se empaqueta en un PBR tubular de 2 m de diámetro y 22 m de longitud. El metanol puro se alimenta a un caudal molar de 950 mol / s, una presión de 1500 kPa, una concentración de 0,4 mol / dm3 y 490 ° C. La conversión y la presión en la salida son 0.5 y 375 kPa, respectivamente. Se sabe que el flujo a través del lecho es tal que se puede despreciar la contribución turbulenta en la ecuación de Ergun (es decir, G2). El PBR tubular debe ser reemplazado por un PBR esférico que contiene una cantidad igual de catalizador idéntico.

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