Reactor de flujo piston con MATLAB Octave
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Computer-aided Chemical Engineering Iniciación al diseño de reactores con MATLAB - Octave www.cacheme.org 3/12/2013 RFP ( Sacarosa)
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Ejercicio propuesto para el 6º día del taller
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Computer-aided Chemical Engineering
Iniciación al diseño de reactores
con MATLAB - Octave
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3/12/2013
RFP ( Sacarosa)
Computer-aided Chemical Engineering
Sesión 4 – Combinación de
RFPs / RCTA
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RFP ( Sacarosa)
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Objetivos de la sesión
• Resolución problema de sucesión de RFP
• Problema 1: Hidrólisis de sacarosa en glucosa y fructosa
• Resolución problema de RCTA• Problema 2
24/11/2013PyConES 3
cacheme.orgProblema 1: Enunciado
• Se quiere llevar a cabo siguiente reacción en fase líquida:
• La reacción es de primer orden respecto a la sacarosa y de orden cero respecto al
agua.
• De los resultados experimentales se dedujo que la constante de velocidad vale 0.0193
s-1 a 50 ºC y una energía de activación de 125.3 kJ/mol.
• Junto con la reacción anterior se produce simultáneamente la formación de otro tipo de
hexosas no deseadas, siguiendo una cinética análoga a la de la reacción anterior:
• La constante de velocidad de esta segunda reacción sigue la ley ln 𝑘 = −5.64 −220
𝑇con
𝑘 en s-1 y 𝑇 en K.
24/11/2013PyConES 4
𝑘1(𝑇) = 𝑘0𝑒−𝐸𝑎𝑅𝑇
𝑆 + 𝐴 → 𝐺 + 𝐹2𝐼
𝑟1 = 𝑘1(𝑇) 𝐶𝑠𝑎𝑐𝑎𝑟𝑜𝑠𝑎
𝑟2 = 𝑘2 𝑇 𝐶𝑠𝑎𝑐𝑎𝑟𝑜𝑠𝑎 𝑘2(𝑇) = exp(−5.64 −220
𝑇)
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• El caudal de entrada de alimento es 400 L/min a 50ºC de una disolución
• Las concentraciones de entrada son 2 M de sacarosa, que contiene también glucosa a
0.1 M y el resto de agua (suponer que la densidad de la corriente es igual a la del
agua)
• Se desea obtener dos productos con diferente concentración de glucosa (1.5 y 1.0
M), por lo que se piensa en dos reactores de flujo pistón conectados en serie cuya
sección es 0.1 m2. Para acelerar la reacción, a continuación de donde se extrae el
primer producto se alimenta la mitad de la corriente del alimento inicial, tal y como se
muestra en la figura siguiente:
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Problema 1: Enunciado
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• Los reactores están enfriados con agua de refrigeración a una temperatura
de 30ºC, siendo el coeficiente global de intercambio de calor U igual a 1.0
kJ/(s·m2·K). Entre ambos reactores existe un intercambiador de calor, de
manera que la temperatura de la corriente de entrada al segundo reactor es
igual a la de la corriente de alimentación del primer reactor (50ºC).
Se pide:
• Calcular las longitudes necesarias de ambos reactores (L1 y L2) para
conseguir las especificaciones deseadas a la salida de cada reactor.
• Dibujar los perfiles de concentración y de temperatura en ambos reactores.
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Problema 1: Enunciado
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• Datos
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Problema 1: Enunciado
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Donde L es la variable de longitud del reactor y A es el área perpendicular del reactor.
Problema 1: BM y BE
cacheme.orgProblema 1: BM y BE
cacheme.orgProblema 1: Script
Archivo principal
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𝑘1(𝑇) = 𝑘0𝑒−𝐸𝑎𝑅𝑇
𝑟1 = 𝑘1(𝑇) 𝐶𝑠𝑎𝑐𝑎𝑟𝑜𝑠𝑎𝑟2 = 𝑘2 𝑇 𝐶𝑠𝑎𝑐𝑎𝑟𝑜𝑠𝑎
𝑘2(𝑇) = exp(−5.64 −220
𝑇)
Archivo de función del primer RFP
Reactor 1 (BM1 y BE1)
Problema 1: Script
Reactor 2(BM2 y BE2)
cacheme.orgProblema 1: Solución
LR1 = 1,588 m[Glucosa] = 1,5 M
LR2 = 0,837 m[Glucosa] = 1 M
cacheme.orgProblema 2: Enunciado
cacheme.orgProblema 2: BM y BE
iij
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CC
dt
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lim,lim,
S
j
jj
S
j
R
i
jiiajajvW
CpCV
TCrTHVTTCpCQTTUA
dt
dT
1
1 1
limlim, ,
Balance de Materia
Balance de Energía
