Universidad Nacional Autónoma de México
Facultad de química
Laboratorio de ingeniería química III
Practica 1 serie de dos reactores continuos de tanque agitado de di!erentes vol"menes# $%&'()
Alumno *ardines *ardines Martíne+ *uan ,+equiel# ,+equiel#
SERIE DE DOS REACTORES CONTINUOS DE TANQUE AGITADO DE DIFERENTE VOLUMEN SAPONIFICACION DE ACETATO DE ETILO
OBJETIVO:
&eleccione ex-erimentalmente el arreglo en serie de dos reactores de tanque agitado de di!erente volumen . el !lu/o de alimentación necesarios -ara -roducir 10 mgmin de acetato de sodio#
Cuestionario
1# ,labore una gr2!ica3 concentración del Na45 versus !lu/o3 -ara cada arreglo $Figura 1 . 6) o-erando a estado estacionario $7r2!ica 1)# Para la elaboración de esta gr2!ica se requiere de un mínimo de cuatro corridas ex-erimentales -ara cada arreglo# Conen traion !e NaO" Vs #$u%o &'( 8#88> 8#88=
& 8#88< n o 8#88; i a r 8#88: t n e 8#889 n o 8#886
A((,7L4 1 A((,7L4 6
8#881 8 8
68
:8
<8
>8
#$u%o &)i$*)in(
6# ?etermine la conversión total que se alcan+a en cada arreglo . condición de 4-eración establecida# @ A $% A8 B % A) % A8
Arreglo 1 !lu/o $mlmin) 1: ;8#: <8 =;
%onversión de Na45 $(1) 8#:; 8#9; 8#66 8#1;
%onversión de Na45 $(6) 8#<; 8#;: 8#: 8#99
Arreglo 6 !lu/o $mlmin) 9: ;9 =;
%onversión de Na45 $(1) 8#90 8#6= 8#6;
%onversión de Na45 $(6) 8#;: 8#:; 8#:6
CA0 =0.01mol/L
9# ,labore una gr2!ica conversión versus !lu/o volumétrico -ara cada arreglo $se requiere de un mínimo de cuatro corridas ex-erimentales -ara cada arreglo)# ,x-lique el com-ortamiento obtenido $7r2!ica 6)# Con+ersion Vs #$u%o &,( 8#=
8#<
8#; n o i s r e + n o
8#:
A((,7L4 1 A((,7L4 6
8#9
8#6
8#1
8 8
18
68
98
:8
;8
<8
=8
>8
#$i%o &)$*)in(
:#C ,labore una gr2!ica conversión versus tiem-o de residencia -ara cada arreglo# ,x-lique el com-ortamiento obtenido $7r2!ica 9)# %alculo de tiem-os de residencia
k
=
Ae
E RT
−
Parámetros cinéticos (eacción de 6D orden# A ;<:80801>#> lt $molCmin)
( 1#0>= cal mol DE
, 189:6#008= cal mol
k = [ lt / mol min ]
%alculo de la constante de equilibrio# E ;<:80801>#> $ex-)$C189:6#008=$1#0>= 60>#1;) 1:#=< LmolE E 1:#=< Lmolmin ' @A%A8$E%A8G6$1C@A)G6
Arreglo 1 tiem-o de residencia $min) 9;#0:099080 1=#6>0>=8:: =#;6=>;98;< :#0>8;;==1:
!lu/o $mlmin) 1: ;8#: <8 =;
Arreglo 6 tiem-o de residencia $min) 1=#60 18#8> >#:<
!lu/o $mlmin) 9: ;9 =;
on+ersion Vs Tie)-o &.( 8#= 8#< 8#;
s r e + n o
8#:
Arreglo 1 Arreglo 6
8#9 8#6 8#1 8 8
18
68
98
:8
t &)in(
;# ,valué la conversión del -rimer reactor de cada arreglo . de cada condición de o-eración# ,x-lique las di!erencias observadas# Arreglo 1 !lu/o $mlmin) 1: ;8#: <8 =;
%onversión de Na45 $(1) 8#:; 8#9; 8#66 8#1;
Arreglo 6 !lu/o $mlmin)
%onversión de Na45 $(1) 9: ;9
8#90 8#6=
=;
8#6;
<# ,labore una gr2!ica -roducción del acetato de sodio $mgmin) versus !lu/o volumétrico -ara cada arreglo $7r2!ica :)# %59%44%56%59HNa45 %59%44Na H %5 9%5645 8#81M 8#81M 8#81M 8#81M 8#81M 8#81M 8#81M 8#81M
Iniciales (eaccionan Forma ,quilibrio
%onversión de acetato1Cconversión residual de sosa Producción de acet@a $8#81mol1888ml)$PM)$milmin) g min Pm>6gmol Arreglo 1 Formación de acetato (6 $mgmin) 18#91=:<896 <#;61=9019 9#=89=89=8: 6#=9<91>:8>
Arreglo 6 Formación de acetato (6 $mgmin) <#;61=9019 :#;:;:;:;:; :#8660>>;8<
-ro!uio !e aetato Vs &#$u%o( &/( 16
)18 & o t a t e > a e ! < n o i : u ! o r 6 -
Arreglo 1 Arreglo 6
8 8
18
68
98
:8 #$u%o &)$*)in(
;8
<8
=8
>8
=# J%ómo varía la -roducción del acetato de sodio en !unción al !lu/o volumétrico . al tiem-o de residenciaK Al aumentar el !lu/o disminu.e la -roducción de acetato de sodio debido a que al aumentar el !lu/o el tiem-o de residencia disminu.e3 es decir se encuentran menos tiem-o en contacto los reactivos dentro del reactor# ># J%ómo varía la -roducción del acetato de sodio en cada arregloK La -roducción de acetato de sodio es menor en el arreglo dos . este com-ortamiento se -uede observar en la gra!ica :3 .a que la línea del arreglo 6 esta -or deba/o de la línea del arreglo 1 0# ,stable+ca el balance de materia -ara cada arreglo# alance -ara um %&'(
V F A
0
=
x A
τ
CA
0
=
dx A
∫ r
x A
=
∆x
A
A
rA
=
x A
−x
A0
r A
0
t tiem-o de residencia olumen del reactor
,l balance -ara ambos reactores es el mismo solo que la salida del -rimero es la entrada del segundo reactor#
18# ?etermine el valor de la ra-ide+ de reacción . gra!ique esta variable como una !unción de la concentración !inal de Na45 -ara cada arreglo . -ara cada condición de o-eración $7r2!ica ;)# ( E%A8G6$1C@A)G6 E 1:#=< Lmolmin %A88#81moL Arreglo 1 (a-ide+$molLmin) 8#888<69<1 8#888:98:86 8#88869<1< 8#8881<8=9<
Arreglo 6
(a-ide+$molLmin) 8#888:98:86 8#88860>>0 8#8886<89<<
Ra-i!e1 Vs Conentraion !e NaO" &2( 8#888= 8#888<
* 8#888; $ o ) 8#888: & 1 e ! i 8#8889 a R 8#8886
Arreglo 1 Arreglo 6
8#8881 8 8
8#886
8#88:
8#88<
8#88>
Conentraion !e Nao" &)o$*L(
11# ,x-lique el com-ortamiento que -resenta la ra-ide+ de reacción en cada arreglo . condición de o-eración# 4bservando la gra!ica ; se a-recia que mientras la ra-ide+ de reacción aumenta la cantidad de sosa residual que va quedando sin reaccionar es menor . esto se debe a que entre menor sea el !lu/o ma.or tiem-o de residencia -or lo tanto la reacción se ace mas e!ectiva#
16# %on base a la 7r2!ica ; obtenga el orden de reacción3 la constante de ra-ide+3 . la ex-resión de ra-ide+# Ra-i!e1 Vs C onentraion !e NaO" &2( 8#888>
. <,C80x C6#8;:= (6 8#0=8>
8#888=
$ 8#888< o ) 8#888; & 1 e 8#888: ! i - 8#8889 a R 8#8886
Arreglo 1 Arreglo 6 Potencial $Arreglo 1)
8#8881 8 8
8#886
8#88:
8#88<
8#88>
Conentraion !e Nao" &)o$*L(
- Pendiente =k= 6X10^-
!rden n=".
# = -k C^n
19# indique a que condiciones de o-eración . en que arreglo se logra -roducir 10 mgmin de acetato de sodio# -ro!uio !e aetato Vs &#$u%o( &/( . C8#16>
16
& o t a t e a e ! n o i u ! o r -
18 >
Arreglo 1 Arreglo 6
<
Lineal $Arreglo 1) Lineal $Arreglo 6)
: 6
. C8#8#6<>< (6 8#>=1=
8 8
68
:8
<8
>8
#$u%o &)$*)in(
%on el arreglo 1 se logra una -roducción de 16#69 mg min de acetato de sodio# %on el arreglo 6 se logra una -roducción de >#6= mgmin de acetato de sodio#
1:#C ,x-lique la ra+ón -or la cual las condiciones de o-eración establecidas3 -ermitió la -roducción requerida# &e -uede lograr una ma.or -roducción de acetato de sodio usando !lu/os -equeOos . cambiando las condiciones de tem-eratura . -resión -ara me/orar la ra-ide+ de reacción#
1;#C J%on los resultados obtenidos es -osible obtener ma.ores -roduccionesK de ser -osible J%ómo lo aríaK 'al ve+ -odría acelerase la reacción aumentando la tem-eratura . la -resión# Qa que durante todo el ex-erimento se mantuvieron constantes#
1<# ,valué el -or ciento de error entre la -roducción obtenida ex-erimentalmente . la obtenida teóricamente en cada arreglo . cada condición de o-eración# ,x-lique las di!erencias observadas# V F A
0
=
τ
CA
0
x A
dx A
= ∫ x A
0
rA
x A −x A ∆ xA = =
0
rA
t%A8 @A $E %A8G6 $1C@A)G6
r A
