INGENIERIA DE LA REACCION QUÍMICA

2º I. T. I. Química Industrial.

INGENIERÍA DE LA REACCIÓN QUÍMICA.

Por un tubo cilíndrico vacío de una pulgada de diámetro, circula un gas que entra como A puro y una velocidad de 5 m/s. La pared lateral el tubo está recubierta de un catalizador que lleva a cabo la reacción de isomerización: A -> 2B, con una cinética de reacción prácticamente instantánea.

Esta operación puede considerarse que transcurre a presión de 1 bar y 100 ºC, ambas constantes.

El coeficiente de transferencia de materia de A hacia la pared del tubo es función de la velocidad, kc = 0,0055·v0.8 m/s.

• Calcular la longitud que debe tener el tubo para conseguir una conversión del 90% de A.
• Dibujar la fracción molar de A y su conversión versus la longitud.

Datos: Inicialmente para v0=5m/s; Kc=0,02 m/s.

RESOLUCIÓN:

[pic 1]

[pic 2]

[pic 3]

Planteamos un balance de materia para A: [pic 4]

[pic 5]

Planteamos un balance de materia para B:

[pic 6]

2 Ecuaciones, 3 incógnitas (cA, cB, v)

Por tanto expresaremos las concentraciones de A y B en función de la fracción molar:  (c es constante porque la presión y la temperatura son constantes):

cA= xA · c

cB=  (1 - xA) · c

[pic 7]

[pic 8]

Sumo ambas expresiones:

[pic 9][pic 10][pic 11]

[pic 12]

[pic 13]

[pic 14]

[pic 15][pic 16][pic 17]

[pic 18][pic 19]

Para la resolución del problema usamos EXCEL, archivo adjunto que incluimos llamado pro1.xls: teniendo las siguientes condiciones iniciales: para z=0 ; x=1 y v=5m/s

Para poder dibujar la conversión de A en función de la longitud:

[pic 20][pic 21][pic 22][pic 23]

[pic 24]

SOLUCIÓN: (realizado en el documento Excel adjunto, las gráficas aparecen en dicho documento Excel). La longitud necesaria que ha de tener el tubo para una conversión del 90% de A es: 3,988464 m, por lo que en la práctica deberíamos diseñar un reactor de longitud de: 4 m.

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