21. Se produce comercialmente etanol mediante la hidratacin de etileno: C2H4 (g) + H2O C2H5OH (g)Parte del producto se convierte ter dietlico debido a la indeseable reaccin lateral:2 C2H5OH (g) (C2H5)2(g) + H2O (g)La alimentacin combinada a un reactor contiene 53.7 mol % de C2H4, 36.7% de H2O, y el resto de inertes, entrando al reactor a 310C. El producto abandona el reactor a 310C. Se alcanza una conversin del etileno de 5%, mientras que el rendimiento del etanol (moles de etanol producidas/moles de etileno consumidas) es de 0.9. Calcular los requerimientos de calentamiento o enfriamiento del reactor kJ/mol de alimentacin. Suponer que las propiedades termodinmicas de los inertes son las de N2.Datos del ter dietlico:

Cp (J/molC) = 89.45 + 0.4033T(C) -2.244 x10-4T2Base de clculo: 1 mol

Inerte1mol a 310C Produce a 310C 0.537 C2H4 (v)n1 (mol C2H4 (v))0.367 H2O (v)n2 (mol H2O (v))0.096 N2 (g) 0.096 N2 (g) n3 (mol C2H5OH (v))n4 (mol (C2H5)2O (v))C2H4 (g) + H2O C2H5OH (g)2 C2H5OH (g) (C2H5)2 (g) + H2O (g)

a)Conversin de etileno 5%:(0.537). (0.05) = 0.02685mol C2H4 consumidon1 = (0.95) (0.537) = 0.510 mol C2H4

Rendimiento de Etanol 90%:n3 = 0.02685mol C2H4 consumido x = 0.02417 mol C2H5OH

Balance C: (2)(0.537) = (2)(0.510) + (2)( 0.02417) + 4n4n4 = 1.415x10-3mol (C2H5)2O

Balance O: 0.367 = n2 + 0.02417 + 1.415 x10-3n2 = 0.3414 mol H2O

Referencias: C(s), H2 (g), O2 (g) at 25oC, N2 (g) at 310oC.Compuesto(mol)(kJ/mol)(mol)(kJ/mol)

0.5370.510

0.3670.3414

0.09600.0960

--0.02417

--1.415 x10-3

b)

Balance de Energa:

Para suprimir la reaccin secundaria no deseada. La separacin de los reactivos no consumidos a partir de productos y reciclaje de etileno.