Resolución de ejercicios sobre reactores isotérmicos
Enviado por Karolina Bustillos • 15 de Agosto de 2023 • Práctica o problema • 300 Palabras (2 Páginas) • 90 Visitas
[pic 1][pic 2][pic 3][pic 4]
UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS ESPE – SEDE LATACUNGA
OPERACIONES UNITARIAS
Tema: Resolución de ejercicios sobre reactores isotérmicos
El etileno ocupa el cuarto lugar en Estados Unidos en lo que respecta al total de producto químico sintetizado al año y es el producto químico orgánico que ocupa el primer lugar de producción anual. Se produjeron más de 50 mil millones de libras en el 2000, que se vendieron a 0.27 centavos de dólar por libra. El 67% del etileno producido se emplea en la fabricación de plásticos, el 20% para óxido de etileno, el 16% para bicloruro de etileno y etilenglicol, el 5% para fibras y el 5% para disolventes.
Determine el volumen del PFR necesario para producir 300 millones de libras de etileno
al año por desintegración catalítica de una corriente de alimentación de etano puro. La reacción es irreversible y sigue una ley de velocidad elemental, donde k=0.072 s-1 a 1000 K y la energía de activación de la reacción es . Se desea lograr una conversión del 80% de etano haciendo que el reactor funcione isotérmicamente a 1100 K y una presión de 6 atm.[pic 5]
[pic 6]
[pic 7]
Datos
[pic 8]
[pic 9]
[pic 10]
[pic 11]
[pic 12]
[pic 13]
Desarrollo
[pic 14]
[pic 15]
Encontrar el flujo molar de A inicial
Por formula
[pic 16]
Donde
[pic 17]
[pic 18]
Entonces
[pic 19]
[pic 20]
También se puede obtener directamente
[pic 21]
Algoritmo para reactores isotérmicos
- Ecuación de diseño del PFR
[pic 22]
[pic 23]
- Ley de velocidad
[pic 24]
- Estequiometria
Para operación isotérmica y caída de presión despreciable, la concentración de etano se calcula como sigue:[pic 25]
[pic 26]
[pic 27]
[pic 28]
[pic 29]
Formula final
[pic 30]
[pic 31]
- Combinación
Se remplaza en la ecuación de diseño las ecuaciones encontradas en la ley de la velocidad y estequiometria
[pic 32]
[pic 33]
[pic 34]
[pic 35]
[pic 36]
[pic 37]
- Evaluación de parámetros
Cálculo de [pic 38]
[pic 39]
[pic 40]
Cálculo [pic 41]
[pic 42]
[pic 43]
Cálculo de k a 1100 K
[pic 44]
[pic 45]
[pic 46]
Cálculo del volumen necesario para alcanzar una conversión del 80%
[pic 47]
[pic 48]
[pic 49]
Grafica de Volumen vs. Conversión
[pic 50]
Código en Matlab
x=[0:0.1:1];
fa0=0.425; %lbmol/s
ca0=0.00415;
k=3.07; %s-1
ep=1;
V=(fa0./(k.*ca0)).*(((1+ep).*log(1./(1-x)))-(ep*x))
plot(x,V)
xlabel("Conversión")
ylabel("Volumen del reactor ft^3")
Bibliografía:
Fogler, H. S., & Fogler, S. H. (1999). Elements of chemical reaction engineering. Pearson Educacion.
...