Convección, conducción, Apuntes de Ciencias de la Tierra y del Medio Ambiente

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1 Instituto Tecnológico de Pachuca

2 A nivel industrial, difícilmente una reacción se lleva a cabo al 100 %, aun cuando se alimenten cantidades estequiométricas de los reactivos. Dos términos relacionados e importantes en una reacción son los siguientes:

• Avance de la reacción (ξ): es la cantidad másica o molar de reactivo que se ha transformado en un momento dado de la reacción.
• Conversión: es la cantidad o flujo final másico o molar de reactivo que se ha convertido al finalizar la reacción. Está dada por: Cantidad final de reactivo – Cantidad inicial de reactivo Flujo final de reactivo – Flujo inicial de reactivo

CONVERSIÓN

Estudia en la bibliografía recomendada y apóyate en los

ejemplos mostrados en los videos que encontrarás en las

siguientes direcciones:

https://www.youtube.com/watch?v=rZChbajkLkc

https://www.youtube.com/watch?v=k6az7NTvUK https://www.youtube.com/watch?v=peGzW8ndCSw

Para calcular el grado de conversión de una reacción

5 Normalmente, cuando se produce una reacción química se obtienen menores cantidades de producto de las que se esperan al calcular teóricamente de acuerdo con la estequiometría de la reacción. Los motivos de estos resultados pueden ser:

• Las condiciones de la reacción no son las más adecuadas
• Se pierden algunas cantidades de reactivos al manipularlos.
• La conversión de reactivos en productos no es total
• Existen reacciones alternativas o secundarias que dan lugar a productos no deseados Esta última razón es la más común y puede tener un efecto muy grande en el proceso.

RENDIMIENTO

Estudia en la bibliografía del tema y apóyate en los

ejemplos mostrados en los videos que encontrarás en las

siguientes direcciones:

https://www.youtube.com/watch?v=ivYb34Sgz7c https://www.youtube.com/watch?v=O97wPKnze4A https://www.youtube.com/watch?v=dzwDudgK3Nc https://www.youtube.com/watch?v=rVNMRC3BQjo

Para calcular el rendimiento de una reacción

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• Cuando llevamos a cabo transformaciones químicas, suelen ocurrir más de una reacción química en simultáneo; en consecuencia, baja el rendimiento de la reacción. Cuando esto ocurre, se dice que tienen lugar reacciones múltiples.
• Comúnmente sólo una de las reacciones que tienen lugar es la deseada , por lo tanto el desafío del proceso reside en lograr que los reactivos sólo se transformen en el producto deseado.

SELECTIVIDAD

10 La selectividad es la relación entre el producto deseado y el no deseado. Dado que puede haber más de un producto deseado o no deseado, al indicar la selectividad es necesario especificar qué productos se están relacionando.

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Para calcular la selectividad de una reacción

Un ejemplo más completo lo encuentras en el archivo Ejemplo selectividad.pdf

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4. Desde un punto de vista simplista, un alto horno puede verse como un proceso en el que la reacción principal es: Fe 2 O 3 + 3C 2Fe + 3CO aunque ocurren otras reacciones secundarias indeseables, principalmente Fe 2 O 3 + C 2FeO + CO Después de mezclar 600 Ib de carbón (coque) con 1 tonelada de óxido de hierro puro (Fe 2 O 3 ), el proceso produce 1200 Ib de hierro puro, 183 Ib de FeO y 85 Ib de Fe 2 O 3. Calcule lo siguiente: a) El porcentaje de conversión de Fe 2 O 3 a Fe b) Las libras de carbón consumidas y las libras de CO producidas por tonelada de Fe 2 O 3 cargada c) La selectividad de este proceso (de Fe respecto a FeO)
5. Se utiliza un reactor catalítico para producir formaldehido a partir de metanol por medio de la reacción: CH3OH HCHO + H2. Se alcanza una conversión en una sola etapa de 70% en el reactor. El metanol en el producto del reactor se separa del formaldehido y del hidrógeno en un proceso de varias unidades. La velocidad de producción del formaldehido es de 600 kg/h. Calcula la velocidad de alimentación de metanol (mol/h) que requiere el proceso para los siguientes casos: a) No hay recirculación b) El metanol recuperado se hace recircular al reactor

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1. Felder, R.M. y Rousseau, R. W. (2005). Principios elementales de procesos químicos. Ed. Addison Wesley
2. Himmelblau, D. (2002). Balances de materia y energía. Ed Prentice Hall
3. Valiente, A. y Primo S. R. (1998). Problemas de balances de material. Ed. Alambra
4. Reklaitis,G. V. y Schneider D. R. (1986). Balances de materia y energía. Nueva Editorial Interamericana
5. Himmeblau, D. (1996). Supplementary Problems for Basic Principles and Calculations in Chemical Engineering. The University of Texas.

REFERENCIAS