5 240 min1 60min4 min ()() ()() 92, 0124005, 01 124005, 0 1 0 0 =+=+= Ap A Ck Ck X \u3c4 Problema 5. 19 (p. 116) Se alimenta a un reactor de mezcla completa de 1 L una corriente gaseosa de A puro aproximadamente a 3 atm y 30°C (120 mmol/L). Allí se descompone y la concentración de A en la salida es medida para cada velocidad de flujo. A partir de los datos siguientes halle la ecuación de velocidad que representa la descomposición de A. Suponga que sólo la concentración de A afecta la velocidad de reacción v0 (L/min) 0, 06 0, 48 1, 5 8, 1 CA (mmol/L) 30 60 80 105 A \u2192 3 R El sistema es de densidad variable porque es gaseoso y varía Ftotal () ()A AA m C CX vX vXCr r XC + \u2212=\u21d2=\u2212= \u2212 ==\u2212 602 12021 13! 120 00 XA 0, 5 0, 25 0. 143 0, 045 -rA (mmol/L min 3. 6 14. 4 25. 74 44, 18 -rA = k CAn \u21d2 ln (-rA) = ln k + n ln CA 10 100 1 10 100 1000 Concentración de A Ve lo ci da d 250 6, 3 900 30ln60ln 6, 3ln4, 4ln Cr n =\u2212 ==\u2212= Problema 5. 20 (p. 116) Se está utilizando un reactor de mezcla completa para determinar la cinética de la reacción cuya estequiometría es A \u2192 R. Para esto diferentes flujos de una solución acuosa que contiene 100 mmol/L de A son alimentados a un reactor de 1 L y para cada corrida la concentración de A de salida es registrada.
Instituto Superior Politécnico José Antonio Echeverría Facultad de Ingeniería Química Solución de los Problemas Propuestos del Chemical Engineering Science, O. Levenspiel, Tercera Edición 1999 Mercedes Rodríguez Edreira 2006 C A P Í T U L O En un r eact or discont inuo que oper a isot ér m icam ent e se alcanza un 70% de con v er sión del r eact iv o líquido en 13 m in. ¿Qué t iem po espacial se r equier e par a efect u ar est a oper ación en un r eact or de fluj o en pist ón y en uno de m ezcla com plet a? Solu ción 1 0 min 13 1 1 13 min () () tan () ( 1)() − = = = − ∴ = = − = − = ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ − + = ∫ ∫ τ ε s r dX t C C Paraelreactorde flujoenpistón porqueelsistemaesdedensidadcons te eslíquido T T r X A X A A A No se puede calcu lar τ, ni s par a el r eact or de m ezcla com plet a por qu e no se conoce la cin ét ica. Una cor r ient e acuosa del m onóm er o A ( 1 m ol/ L, 4 L/ min) ent r a en un r eact or de m ezcla com plet a de 2 L donde es r adiada y polim er iza de la siguient e for m a A → R→ S →T........
6 (p. 113) Un reactor de flujo en pistn (2 m3) procesa una alimentacin acuosa (100 L/min) conteniendo un reactivo A (CA0 = 100 mmol/L). Esta reaccin es reversible y est representada por: Halle primero la constante de equilibrio y despus la conversin del reactor Solucin Sistema de densidad constante porque es lquido () () () () () () 506, 018, 01 8, 01ln 8, 0100200004, 0)103. (22. 51ln 25, 11)( 25, 111 11 111 8, 0401, 004, 0 1 1 1 0 010 00 0 0101 01 010201 Re 2 1 == = = = === = += == ====== eX X pgecuacinXX Xk XCkdX Cr dXC vV XCkXX XCkr XCX XkXCkXCkXCkr XX XCC kk K A A Ae A Ae X AA AA X A AAp AAAe AeAAA AAAe AeAAAAAAA AeAe Ae Ae AA A R -rA = 0, 04 min-1CA 0, 01 min-1 CR Problema 5. 7 (p. 114) El gas que sale de un reactor nuclear contiene una variedad completa de trazas radioactivas, siendo de las conflictivas el Xe-133 (tiempo medio de vida = 5, 2 das) Este gas fluye de forma continua por un tanque con una gran retencin, con tiempo de residencia de 30 das, en el cual se puede suponer que el contenido est bien mezclado.