domingo, 8 de septiembre de 2013

Diseño de reactores. Parte 2. Reactor tubular.

Diseño de reactores. Parte 2. Reactor tubular.

Este ejercicio está basado en el ejemplo 1.3 de Fogler (2001).

La reacción de primer orden:
A ---> B
se efectúa en un reactor tubular en el que la velocidad de flujo volumétrico, v, es constante. Deduzca la ecuación que relacione el volumen del reactor con las concentraciones de entrada y de salida de A, la constante de velocidad k y la velocidad de flujo volumétrico, v. Determine el volumen del reactor necesario para reducir la concentración de salida al 10% de la concentración de entrada cuando la velocidad de flujo volumétrico es de 10 dm3/min y la constante de velocidad de reacción específica, k, es de 0.23 min-1.
dCA/dV=-(k*CA/Vo)
k=0.23 min-1; CA= 10% de CA0; Vo= 10 dm3/min.

Programa en MATLAB:

% foglercap1ej1_3
function dy=programa(t,y)
k=0.23;
v=10;
dy=-k*y/v;

% foglercap1ej1_3run
[t,y]=ode45('foglercap1ej1_3',[0 10],100);
[t,y]
plot(t,y,'k-')
xlabel('volumen (dm^3)')
ylabel('concentracion [A] (mol/dm^3)')
grid


Figura 1. Gráfico de concentración de A contra volumen del reactor tubular (PFR) con cinética de orden uno.

Se necesita un reactor de 100 dm3 para que la conversión de A sea del 90%. El par ordenado (V,CA) cuando CA es 10% de CAo es (100.0, 10.0259).
El balance de moles para un reactor de flujo empacado es
dFA/dW=r'A
Donde FA es la velocidad de flujo molar, W es la masa de catalizador y r'A es la velocidad de reacción.

Tabla 1. Balance de moles en cuatro reactores comunes


Velocidades de reacción:
-rA=k*CA Orden uno
-rA=k*CA2 Orden dos
-rA=k1*CA/(1+k2CA) Orden variable
Ecuación general de balance de moles:
   Ec 1
Reactor intermitente o batch
   Ec 2 y 3
Reactor CSTR:
     Ec 4 y 5
Nota: en este reactor las condiciones no cambian con el tiempo, por lo tanto: 
   Ec 6
Reactor tubular o de flujo pistón:
   Ec 7 y 8

Reactor empacado:
     Ec 9 y 10
-r'A= mol de A que reaccionó / s*g de catalizador
Orden de reacción

  Ec 11

Bibliografía
Fogler, H.Scot. 2001. Elementos de ingeniería de las reacciones químicas. Tercera edición. Pearson Educación. México.






No hay comentarios:

Publicar un comentario