¡Descarga Diseño de REACTORES y más Apuntes en PDF de Ingeniería Química solo en Docsity!
INFORME DE PRÁCTICAS
Asignatura: I
Título: CINÉTICA Y DISEÑO DE REACTORES
Autor:
Grupo: Grupo 6
Fecha de la experimentación:
Fecha del informe: 31 de mayo de 2014
ÍNDICE
**1. RESUMEn................................................................................................................ 3
- OBJETIVO............................................................................................................... 4
- Fundamento teórico............................................................................................... 5
- Material necesario y PROCEDimiento................................................................ 19
- Resultados experimentales................................................................................. 24
- Resultados eSperados.........................................................................................
- CONCLUSIONES...................................................................................................
- nomenclatura........................................................................................................ 57
- BIbliografíA........................................................................................................... 59**
RESUMEn
Esta práctica consiste en el estudio cinético de la reacción de saponificación del acetato de etilo, en fase homogénea y en un reactor continuo de flujo pistón, con un tiempo de residencia preestablecido.
El estudio tiene como objetivo determinar tanto, la conversión de la reacción en estado estacionario como, la constante cinética de la misma.
La reacción se llevará a cabo en condiciones estequiométricas, manteniendo una concentración inicial constante, variando la temperatura de reacción y mediante medidas conductimétricas.
En función de los datos de constantes cinéticas obtenidas, se estudiará la dependencia de éstas respecto a la temperatura, determinando así los parámetros de Arrhenius. Los resultados de conversión obtenidos se compararán con los calculados teóricamente analizando de esta manera las causas de discordancia entre ambos.
OBJETIVO Determinar los parámetros de la ecuación de Arrhenius (la energía de actividad y factor pre- exponencial) obtenidos en un reactor discontinuo.
- Utilizar una cinética calculada para la reacción de saponificación del acetato de etilo con NaOH en el diseño de un reactor de flujo pistón en serie, de una batería de reactores y de un reactor de flujo pistón, asumiendo circulación de flujo ideal en los reactores
- Comparar los resultados experimentales medidos de conversión, con los calculados teóricamente, considerando el efecto del régimen de circulación real en los reactores
Fundamento teórico
El conocimiento de la velocidad de reacción para cualquier proceso químico es muy importante, dado que expresa la variación de la concentración de un reactivo o producto en función del tiempo.
La reacción de saponificación del acetato de etilo es una reacción elemental (se efectúa en un solo paso) e irreversible.
Por otra parte, la velocidad de reacción química se considera siempre como una cantidad positiva. Así, dado que en este proceso sólo se tienen dos reactivos, la reacción sería:
aA + bB cC + dD
La velocidad a temperatura constante se define como la variación de la concentración de cualquiera de las sustancias intervinientes en función del tiempo:
31/05/
Esta relación también se mantendrá durante el transcurro de la reacción:
(7)
Si en esta expresión, se despeja la concentración de B en función de la concentración de A y se sustituye en la ecuación (2), se llega a (8)
y agrupando los términos de la ecuación (4), donde la constante cinética aparente es:
la cual es independiente de la concentraciones de reactivos y n representa el orden global de la reacción.
Mediante este método, sólo se puede calcular el orden global y la constante cinética aparente. Además, otro punto a tener en cuenta es que, las concentraciones introducidas inicialmente en el método de las cantidades estequiométricas deben ser iguales, dado que una pequeña variación cambiaría los resultados totalmente.
Otro parámetro a tener en cuenta es la temperatura, dado que la constante cinética varía con la temperatura. La relación entre la constante de velocidad de la reacción y temperatura viene dada por la ecuación empírica de Arrhenius:
siendo A el factor pre-exponencial y Ea la energía de activación. Esta expresión se ajusta bien a los datos experimentales en un amplio rango de temperaturas, y se considera como una buena aproximación a la verdadera dependencia con la temperatura. La dependencia de las reacciones químicas a la temperatura está determinada por la energía de activación y por el nivel de temperatura de la reacción. A continuación, se muestra la ecuación en su forma logaritmo neperiano.
(11) La representación de la ecuación de Arrhenius Conduce a una línea recta de cuya pendiente se obtiene el valor de la energía de activación.
Figura 1. Representación gráfica de la ecuación de Arrhenius.
Por otra parte, la medida de las concentraciones se va a llevar a cabo por conductimetría (SI: Siemens Ω -1^ ) a causa de las diferentes especies iónicas en la mezcla reaccionante. A lo largo de una hora tiempo se notará una gran disminución en la conductividad, debido a que el ion hidroxilo, el cual es un buen conductor, desaparece formándose el ion acetato, peor conductor. Y es que inicialmente, la conductividad del
31/05/
sistema se debe principalmente a los iones OH-^. De esta manera, la conductividad F 06 3 de la disolución es una medida factible para calcular las concentraciones. Así, la conductividad sufrirá una disminución porque el ion conductor OH-^ desaparece.
Además, la conductividad de una sustancia es proporcional a su concentración, siendo la ecuación la siguiente:
χi=K (^) i·Ci (12)
Dado que en esta reacción se deben tener en cuenta las conductividades del ion OH-^ y del ion acetato, la conductividad total sería:
