La ingeniería de las reacciones químicas
Enviado por Medardo Arellano Arellano • 8 de Febrero de 2021 • Trabajo • 3.373 Palabras (14 Páginas) • 173 Visitas
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UNIVERSIDAD DE CARTAGENA
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TALLER DE PRIMER CORTE
INGENIERÍA DE LAS REACCIONES QUÍMICAS
Entregado por:
María Alejandra Ávila Medina
Medardo Junior Arellano Arellano
Entregado a:
María Teresa Acevedo Morantes. Ph.D
29 de marzo de 2016
Grupo C1
Programa de Ingeniería Química
Facultad de Ingeniería
Universidad de Cartagena
INTRODUCCIÓN
La ingeniería de las reacciones químicas es una disciplina muy importante para el desempeño de la profesión de un ingeniero, además de ser el área que permite diferenciar a un ingeniero químico de los demás ingenieros, esto es posible porque aquí es posible adquirir el conocimiento de la cinética química y el diseño de reactores.
Así, la ingeniería de las reacciones químicas, es la disciplina que, por si sola, hace que la ingeniería química tenga una entidad propia dentro de la ingeniería; es por esto que es fundamental la presencia de esta asignatura dentro del curiculum del ingeniero, ya que constituye el corazón de todos los sistemas de proceso. Esta disciplina es muy valiosa para la optimización, más aun en la combinación con los procesos de alta tecnología.
En este trabajo se desarrollaran una serie de ejercicios, los cuales constituyen aplicaciones de las diferentes temáticas explicadas en el principio del curso de Ingeniería de las Reacciones Químicas, todo con la intención de afianzar los conocimientos obtenidos y evidenciar la importancia de conceptos como son la velocidad de reacción, conversión, tiempos de residencia, entre otros.
OBJETIVOS
Objetivo general
Aplicar los conocimientos aprendidos durante el desarrollo de la asignatura de Ingeniería de las Reacciones Químicas para la resolución de una serie de ejercicios que involucran conceptos enlazados con la materia.
Objetivos específicos.
- Utilizar las ecuaciones de diseño de los diferentes tipos de reactores para el análisis de situaciones problema.
- Afianzar conceptos como los de conversión y tiempo de residencia, así como formular las ecuaciones de diseño en función de los conceptos mencionados.
- Implementar los arreglos para los diferentes tipos de reactores en ejercicios propuestos, siendo capaces de identificar las variables involucradas en el proceso y logrando calcular las incógnitas necesarias para la resolución de los ejercicios.
DESARROLLO DE LA ACTIVIDAD.
1. Suppose the liquid-phase reaction A+vBB 🡪 products was studied in a batch reactor at two temperatures and the following results were obtained:
T/°C | Conversion XA | t/min |
20 | 0.75 | 20 |
30 | 0.75 | 9 |
Stating all assumptions made, calculate EA, the Arrhenius energy of activation, for the reaction. Note that the order of reaction is not known.
De acuerdo al enunciado tenemos los valores de:
El orden de la reacción no es conocido, por tanto para ambos casos, los cuales se trabajaran de la siguiente manera (utilizando el subíndice 1 y 2 para cada caso):[pic 6] |
Caso 1 | Caso 2 |
Sabemos que para un reactor Batch la ecuación de diseño será: [pic 7] Sabemos que es una reacción en fase liquida, por lo cual estamos hablando de volumen constante al ser una sustancia incomprensible. También sabemos que: Derivando esta expresión: [pic 8][pic 9] Reemplazando en (Ec.1), reorganizando, y sabiendo que se obtiene:[pic 10] [pic 11] Separando variables e integrando, donde :[pic 12] [pic 13] | Sabemos que para un reactor Batch la ecuación de diseño será: [pic 14] Sabemos que es una reacción en fase liquida, por lo cual estamos hablando de volumen constante al ser una sustancia incomprensible. También sabemos que: Derivando esta expresión: Reemplazando en (Ec.3), reorganizando, y si se sabe que se obtiene:[pic 15][pic 16][pic 17] [pic 18] Separando variables e integrando, donde :[pic 19] [pic 20] |
Se quiere obtener una expresión que relacione k1 con k2, con este propósito: [pic 21] De acuerdo a los datos, se sabe que X1 = X2, y de allí se obtiene: [pic 22] La relación de Arrhenius para cada caso será: [pic 23] [pic 24] De lo anterior se tiene que: [pic 25] Reemplazando en y aplicando logaritmo natural:[pic 26][pic 27] [pic 28] De donde es fácil de despejar la Energía de activación [pic 29] Donde la constante de los gases (R) es 8.314 J/mol*K, reemplazando los valores obtenemos: [pic 30] |
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