REACTOR TUBULAR (PFR)

REACTOR TUBULAR (PFR)

Problema. Estimar el perfil de concentraciones en función de la longitud de un reactor tubular para la saponificación del acetato de etilo.

Desarrollo experimental.

1. Preparar las siguientes disoluciones: 1 L acetato de etilo 0.02 N, 1 L NaOH 0.02 N y 0.5 L de HCl 0.005 N.

2. Medir la longitud de cada punto de muestreo del reactor y el diámetro externo.

3. Llenar el reactor con agua para conocer el volumen real.

4. Fijar el tiempo de residencia. Esto se realiza en función del caudal alimentado al reactor.

5. Alimentar las disoluciones preparadas al reactor manteniendo el flujo establecido inicialmente. Medir el tiempo al iniciar la reacción.

6. Esperar a que los reactivos alimentados recorran todo el reactor y tomar muestras a la salida del reactor.

7. Titular las muestras con HCl 0.005 N hasta que el sistema alcance el régimen permanente.

8. Tomar una muestra de 5 mL en cada punto de muestreo del reactor y titular con HCl 0.005 N.

Material y equipo.

• 3 vasos de precipitado de 1 L.

• Pipeta de 10 mL.

• 2 matraces aforados de 1 L.

• Bureta de 25 mL.

• 3 pinzas de tres dedos.

• Termómetro.

• Reactor tubular.

• Fluxómetro.

• 10 matraces Erlenmeyer de 50 mL.

• Bomba peristáltica con 2 cabezas.

• Cronómetro.

• 2 soportes universales.

• Probeta de 50 mL.

• 3 jeringas de 5 mL.

• 1 matraz aforado de 0.5 L.

• Vernier.

Cuestionario.

1. Elabore un gráfico CNaOH VS Longitud del reactor (gráfica 1) y explique la tendencia observada.

2. Elabore un gráfico XNaOH VS Longitud del reactor (gráfica 2) y explique el comportamiento observado.

3. Determine el valor de la rapidez “rA” para cada punto de muestreo (longitud) y elabore un gráfico de rapidez de reacción VS el elemento volumen del reactor tubular (gráfica 3). Explique el comportamiento.

4. Sobre la gráfica 3 esquematice el comportamiento de la rapidez de reacción obtenida en un reactor de tanque agitado a las mismas condiciones de operación (flujo volumétrico). Habría alguna diferencia, explique.

5. Elabore un gráfico CNaOH VS tiempo de residencia. Explique la tendencia observada (gráfica 4).

6. Elabore un gráfico XNaOH VS tiempo de residencia (gráfica 5) y describa la tendencia observada.

7. Elabore un gráfico 1/rA VS XNaOH (gráfica 6) evaluados a cada flujo volumétrico seleccionado en el reactor tubular.

8. En la gráfica 6, trace los datos correspondientes al arreglo de los reactores de tanque agitado.

9. Sobre la gráfica 6, señale el área que corresponde al reactor tubular y la que corresponde al arreglo de reactores de tanque agitado.

10. Determine el valor de la producción obtenida en el reactor tubular a las diferentes condiciones de operación y compare estos valores con el arreglo de reactores de tanque agitado. Explique este comportamiento.

11. Elabore una gráfica producción VS tiempo de residencia y explique esta tendencia.

12. ¿Qué variables de operación modificaría para aumentar la producción y la conversión en un reactor tubular?

13. Con base a los resultados obtenidos, señale cuáles son las principales diferencias que existen entre un reactor de tanque agitado y un reactor tubular.

14. Para aumentar la conversión y producción, se ha seleccionado un arreglo en serie de dos reactores diferentes, un reactor de tanque agitado de 300 mL y un reactor tubular de 800 mL. ¿En qué orde

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