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Fundamentos de Ingeniería Química Mayra Leticia Martínez Ramírez 1 P13-15 B Las reacciones que se describen en el problema 6-14 se van a efectuar en el reactor cuya DTR se describe en el problema 13-3 (ρ b = 1 kg/m 3 ). Determine las selectividades a la salida a) Usando el modelo de segregación. b) Usando el modelo de mezclado máximo. c) Compare las selectividades con las que se observarían en un PFR ideal y un CSTR ideal, en los que el espacio tiempo es igual al tiempo de residencia medio. d) ¿Cómo contestaría las partes a) y c), si se usara el reactor del problema 13-6? Solución: A B C D A B B C A D Reacciones ̇ K1 K2 K3 A=benceno B= producto (anhídrido maleico) C= productos (agua y dióxido de carbono) D=productos (agua y dióxido de carbono)
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Fundamentos de Ingeniera Qumica
Mayra Leticia Martnez Ramrez 1
P13-15B Las reacciones que se describen en el problema 6-14 se van a efectuar en el
reactor cuya DTR se describe en el problema 13-3 (b= 1 kg/m3).
Determine las selectividades a la salida
a) Usando el modelo de segregacin. b) Usando el modelo de mezclado mximo. c) Compare las selectividades con las que se observaran en un PFR ideal y un CSTR
ideal, en los que el espacio tiempo es igual al tiempo de residencia medio.
d) Cmo contestara las partes a) y c), si se usara el reactor del problema 13-6?
Solucin:
A B C
D
A B
B C
A D
Reacciones
K1 K2
K3
A=benceno B= producto (anhdrido maleico) C= productos (agua y dixido de carbono) D=productos (agua y dixido de carbono)
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(
)
a) Usando el modelo de segregacin
( ) ( ) ( )
( )
Sustituyendo ( )
0 <
Para reacciones mltiples, determinando las concentraciones de las especies
individuales, en los distintos glbulos a partir de clculos para un reactor Batch.
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Sustituyendo la velocidad de reaccin correspondiente para
Aplicando el modelo de segregacin total para cada especie
( ) ( )
( ) ( )
( ) ( )
( ) ( )
( ) ( )
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Resolviendo en Polymath se obtienen las selectividades
Para encontrar las selectividades:
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b) Usando el modelo de mezclado mximo
( )
( )
( )
Sustituyendo la velocidad de reaccin para cada especie
* ( ) ( )
( )
( )+
* ( ) ( )
( )
( )+
* ( ) ( )
( )
( )+
* ( ) ( )
( )
( )+
( ) ( )
( )
( ) ( )
( ) *
+
( ) (
)
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Resolviendo en Polymath obtener las selectividades
Para calcular las selectividades:
c) Compare las selectividades con las que se observaran en un PFR ideal y un
CSTR ideal.
Para un PFR a partir de la ecuacin de diseo y resolviendo por ecuaciones lineales se
obtiene:
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Sustituyendo la velocidad de reaccin correspondiente
( ) )
( )
( )
[ ( )]
[ ( )]
( )
( )
( )
( )
Determinando las selectividades en el reactor PFR:
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Comparando las selectividades con las que se observaran en un PFR ideal y un CSTR
ideal.
CSTR PFR Batch
d) Cmo contestara las partes a) y c)si se usara el reactor del problema 13-6
En este problema se utiliza un reactor Batch
Usando el modelo de segregacin y resolviendo en Polymath
Para encontrar las selectividades:
Como aqu ocurren reacciones mltiples, algunas deseadas y otras no deseadas, se puede
determinar mediante las selectividades en que reactor podemos obtener la mayor
conversin de nuestro producto deseado, determinado que en el CSTR al haber mayor
selectividad, este el ms efectivo para efectuar la conversin.
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CSTR PFR Batch
