FUNCIONAMIENTO DE UN REACTOR TUBULAR EN ESTADO ESTACIONARIO

UNIVERSIDAD  MAYOR  DE  SAN  SIMÓN[pic 1][pic 2]

FACULTAD  DE  CIENCIAS  Y  TECNOLOGÍA

LABORATORIO DE REACTORES

FUNCIONAMIENTO DE UN REACTOR  TUBULAR

EN ESTADO ESTACIONARIO

INFORME Nº 6

Docente:        Lic.  López Arze Javier Bernardo

                     Estudiantes:    

• Lara Mendoza Rodrigo
• López Choque Leina Alexandra
• Peláez Martínez María José
• Vargas Muraña Maxzenia del Carmen
• Zambrana Ulloa Yara

Carrera:        Lic. en Ingeniería Química

Grupo:          5

Dia:              Martes

Fecha de entrega: 16 de Junio

SEMESTRE I/2017

1. RESUMEN

La reacción que se llevó a cabo en el Reactor tubular en estado estacionario, fue la de la saponificación de acetato de etilo.

Antes de proceder a la reacción se realizó el armado y conexionado de las mangueras de los tanques de alimentación y también se conectó el reactor tubular. Posteriormente se procedió a regular los flujos de entrada y salida con agua. Una vez culminados los trabajos previos se pasó a realizar la reacción introduciendo las soluciones tanto de hidróxido como de acetato.

Cada 3 minutos titulamos 6 ml la solución resultante con ácido clorhídrico y calculamos la conversión hasta obtener un valor constante del volumen de titulación.

1. INTRODUCCIÓN

El reactor continuo tubular se considera como sistema ideal cuando las sustancias que circulan por su interior se comportan según un esquema de flujo pistón el grado de conversión se regula por la longitud del reactor o por la velocidad de carga. El reactor tubular de flujo se caracteriza por presentar  gradientes de concentración en la dirección del flujo.

1. JUSTIFICACIÓN

A comparación de un tanque agitado continuo, en un reactor de flujo pistón, las reacciones se caracterizan por que ocurren a lo largo de un tubo en el cual ocurren cambios de concentración, presión y temperatura.

Se realizará la reacción de saponificación del acetato de etilo en un reactor flujo pistón para tener  conocimiento de su funcionamiento y así poder comparar el grado de conversión que ocurre en este reactor respecto a un tanque agitado continuo.

1. ANTECEDENTES

Un reactor PFR es básicamente un tubo donde se realiza una reacción con cambios en la concentración, la presión y la temperatura, en la dirección axial.

Se caracteriza porque el flujo de fluido a su través es ordenado, sin que ningún elemento del mismo sobrepase o se mezcle con cualquier otro elemento situado antes o después de aquel, esto es, no hay mezcla en la dirección de flujo (dirección axial). Como consecuencia, todos los elementos de fluido tienen el mismo tiempo de residencia dentro del reactor.

La conversión que se alcanza en un reactor depende del volumen, el tiempo espacial y la velocidad de reacción en el reactor, además del flujo y la concentración de alimentación.

Estos factores están relacionados en la ecuación de diseño propia de este tipo de reactor y que se describen a continuación:

[pic 3]

[pic 4]

[pic 5]

Teniendo en cuenta que:

[pic 6]

Entonces sustituyendo en la ecuación se tiene:

[pic 7]

Integrando esta ecuación:

[pic 8]

Resolviendo la parte de la integral de volumen:

[pic 9]

Expresando de otra forma se tiene la ecuación:

[pic 10]

1. OBJETIVOS

1.  OBJETIVO GENERAL

Realizar un análisis comparativo del grado de conversión experimental frente a la modelación matemática de un reactor tubular.

1. OBJETIVOS ESPECIFICOS

• Comparar el grado de conversión de  reactor  mezcla completa y tubular de igual volumen, operado en las mismas condiciones.
• Calcular el tiempo de residencia en el reactor tubular flujo pistón.

1. EQUIPO Y MATERIAL A UTILIZAR

• Un reactor tubular
• Un Sistema de alimentación
• Un equipo para titular o un conductímetro
• Un cronómetro
• Un vaso de 100 mL
• Una balanza analítica de +- 0.01        
• NaOH (Comercial)
• Acetato de Etilo P.A
• Agua destilada

1. DESARROLLO DE LA PRÁCTICA  

La determinación del flujo de alimentación y la preparación de los reactivos  se procederá de la misma manera que en la práctica anterior.

Funcionamiento del reactor

• Una vez preparadas las soluciones de acetato de etilo, hidróxido de sodio cargar a cada tanque de alimentación.
• Llenar el reactor con 1 litro de agua destilada, unir rápidamente a la entrada de alimentación. (Evitar la existencia de burbujas  dentro del  reactor tubular).
• Abrir las válvulas principales de los alimentadores, inmediatamente poner en           marcha el cronómetro.

Determinación del grado de conversión de la reacción

• Se armará un sistema de titulación.
• Preparar 25 ml de una solución 0,1 M de HCl y cargar a la bureta.
• Tomar a los 3 minutos  6 ml de alicota en la salida del reactor.
• Colocar  2 gotas de indicador, anotar el volumen gastado.

Repetir esta operación hasta que no exista un cambio significativo del volumen del ácido clorhídrico

Diagrama Experimental

[pic 11]

1. DATOS

A= Acetato de Etilo

B= Hidróxido de Sodio

Flujo del tanque A ϕA = 1.05 ml/s.                      Flujo del tanque B  ϕB = 1.07ml/s.

                                                        [pic 12][pic 13]

                                           [pic 14][pic 15]

                                             [pic 16][pic 17]

                                               [pic 18][pic 19]

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

Alícuota = 6 ml.

Vreactor = 1Lt.

Tabla de Reporte de datos obtenidos del Reactor Tubular

...