Universidad Nacional Autnoma de Mxico

Facultad de qumica

Laboratorio de ingeniera qumica IIIPractica 1: serie de dos reactores continuos de tanque agitado de diferentes volmenes.

(CSTR)

Alumno: Jardines Martnez Juan Ezequiel.

SERIE DE DOS REACTORES CONTINUOS DE TANQUE AGITADO DE DIFERENTE VOLUMENSAPONIFICACION DE ACETATO DE ETILO

OBJETIVO:

Seleccione experimentalmente el arreglo en serie de dos reactores de tanque agitado de diferente volumen y el flujo de alimentacin necesarios para producir 19 mg/min de acetato de sodio.

Cuestionario 1. Elabore una grfica, concentracin del NaOH versus flujo, para cada arreglo (Figura 1 y 2) operando a estado estacionario (Grfica 1). Para la elaboracin de esta grfica se requiere de un mnimo de cuatro corridas experimentales para cada arreglo.

2. Determine la conversin total que se alcanza en cada arreglo y condicin de

Operacin establecida. XA = (CA0 CA)/ CA0Arreglo 1 flujo (ml/min)Conversin de NaOH(R1)Conversin de NaOH (R2)

140.450.65

50.40.350.54

600.220.4

750.150.33

Arreglo 2flujo (ml/min)Conversin de NaOH(R1)Conversin de NaOH (R2)

340.390.54

530.270.45

750.250.42

CA0 =0.01mol/L3. Elabore una grfica conversin versus flujo volumtrico para cada arreglo (se requiere de un mnimo de cuatro corridas experimentales para cada arreglo). Explique el comportamiento obtenido (Grfica 2).

4.- Elabore una grfica conversin versus tiempo de residencia para cada arreglo. Explique el comportamiento obtenido (Grfica 3). Calculo de tiempos de residencia

Parmetros cinticos

Reaccin de 2 orden.

A = 564090918.8 lt / (mol-min)

R = 1.987 cal / mol K

E = 10342.9907 cal / mol

k = [ lt / mol min ]Calculo de la constante de equilibrio.

K= 564090918.8 (exp)(-10342.9907/(1.987* 298.15)= 14.76 L/mol*K

K= 14.76 L/mol*minT= XA*CA0/(KCA0^2*(1-XA)^2

Arreglo 1flujo (ml/min)tiempo de residencia (min)

1435.94933909

50.417.28987044

607.527853056

754.980557714

Arreglo 2flujo (ml/min)tiempo de residencia (min)

3417.29

5310.08

758.46

5. Evalu la conversin del primer reactor de cada arreglo y de cada condicin de operacin. Explique las diferencias observadas. Arreglo 1flujo (ml/min)Conversin de NaOH (R1)

140.45

50.40.35

600.22

750.15

Arreglo 2

flujo (ml/min)Conversin de NaOH (R1)

340.39

530.27

750.25

6. Elabore una grfica produccin del acetato de sodio (mg/min) versus flujo volumtrico para cada arreglo (Grfica 4). CH3COOCH2CH3+NaOH (CH3COONa + CH3CH2OH

Iniciales 0.01M 0.01MReaccionan 0.01M 0.01M

Forma 0.01M 0.01MEquilibrio 0.01M 0.01MConversin de acetato=1-conversin residual de sosa

Produccin de acet=Xa (0.01mol/1000ml)(PM)*(mil/min)= g/ minPm=82g/molArreglo 1

Formacin de acetato R2 (mg/min)

10.31746032

6.52173913

3.703703704

2.736318408

Arreglo 2

Formacin de acetato R2 (mg/min)

6.52173913

4.545454545

4.022988506

7. Cmo vara la produccin del acetato de sodio en funcin al flujo volumtrico y al tiempo de residencia?

Al aumentar el flujo disminuye la produccin de acetato de sodio debido a que al aumentar el flujo el tiempo de residencia disminuye, es decir se encuentran menos tiempo en contacto los reactivos dentro del reactor.

8. Cmo vara la produccin del acetato de sodio en cada arreglo?

La produccin de acetato de sodio es menor en el arreglo dos y este comportamiento se puede observar en la grafica 4, ya que la lnea del arreglo 2 esta por debajo de la lnea del arreglo 1

9. Establezca el balance de materia para cada arreglo.

Balance para um CSTR

t = tiempo de residencia

V = Volumen del reactor

El balance para ambos reactores es el mismo solo que la salida del primero es la entrada del segundo reactor.10. Determine el valor de la rapidez de reaccin y grafique esta variable como una funcin de la concentracin final de NaOH para cada arreglo y para cada condicin de operacin (Grfica 5).

R= KCA0^2*(1-XA)^2K= 14.76 L/mol*min

CA0=0.01mo/L

Arreglo 1Rapidez(mol/L*min)

0.00062361

0.000430402

0.00023616

0.000160736

Arreglo 2

Rapidez(mol/L*min)

0.000430402

0.00029889

0.000260366

11. Explique el comportamiento que presenta la rapidez de reaccin en cada arreglo y condicin de operacin. Observando la grafica 5 se aprecia que mientras la rapidez de reaccin aumenta la cantidad de sosa residual que va quedando sin reaccionar es menor y esto se debe a que entre menor sea el flujo mayor tiempo de residencia por lo tanto la reaccin se hace mas efectiva.12. Con base a la Grfica 5 obtenga el orden de reaccin, la constante de rapidez, y la expresin de rapidez.

- Pendiente =k= 6X10^-9

Orden n=2.

R = -k C^n13. indique a que condiciones de operacin y en que arreglo se logra producir 19 mg/min de acetato de sodio.

Con el arreglo 1 se logra una produccin de 12.23 mg/ min de acetato de sodio. Con el arreglo 2 se logra una produccin de 8.27 mg/min de acetato de sodio.

14.- Explique la razn por la cual las condiciones de operacin establecidas, permiti la produccin requerida.

Se puede lograr una mayor produccin de acetato de sodio usando flujos pequeos y cambiando las condiciones de temperatura y presin para mejorar la rapidez de reaccin.15.- Con los resultados obtenidos es posible obtener mayores producciones?; de ser posible Cmo lo hara? Tal vez podra acelerase la reaccin aumentando la temperatura y la presin. Ya que durante todo el experimento se mantuvieron constantes. 16. Evalu el por ciento de error entre la produccin obtenida experimentalmente y la obtenida tericamente en cada arreglo y cada condicin de operacin. Explique las diferencias observadas.

t/CA0 = XA / (K CA0^2 (1-XA)^2

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