INGENIERÍA DE LA REACCIÓN QUÍMICAINGENIERÍA DE LA REACCIÓN QUÍMICA
Boletín de ProblemasBoletín de Problemas––(Tema 5) Diseño de Reactores Ideales Isotérmicos(Tema 5) Diseño de Reactores Ideales Isotérmicos
1.- 1.- En En un reactor un reactor de flujo de flujo en pistón en pistón reacciona la reacciona la sustancia A sustancia A de acuerdo de acuerdo con uncon una cinética a cinética dede
segundo orden, alcanzando una conversión del 95 %. Se adquiere un segundo reactorsegundo orden, alcanzando una conversión del 95 %. Se adquiere un segundo reactor
análogo al primero. análogo al primero. Calcúlese el aumento de la capacidad Calcúlese el aumento de la capacidad de la instalación, para la mismade la instalación, para la misma
conversión, si estas dos unidades se conectan en paraleconversión, si estas dos unidades se conectan en paralelo o en serie, y silo o en serie, y si
a) los dos reactores son de flujo en pistón,a) los dos reactores son de flujo en pistón,
b)b)los dos reactores son de flujo en mezcla completa.los dos reactores son de flujo en mezcla completa.
2.- 2.- Nuestra coNuestra compañía mpañía tiene dos tiene dos reactores de reactores de mezcla completa mezcla completa de dde distinto tamaño istinto tamaño para lapara la
producción producción de de un un producto producto específico específico obtenido obtenido por por una una reacción reacción homogénea homogénea de de primerprimer
orden.orden.
¿Cuál de las dos posibles asociaciones permite alcanzar la conversión máxima?¿Cuál de las dos posibles asociaciones permite alcanzar la conversión máxima?
3.- 3.- En En dos tanqdos tanques ideales ues ideales con agcon agitación de itación de 40.000 40.000 litros cada litros cada uno, couno, conectados en nectados en serie, se serie, se hanhan
de tratar 100 litros/h de un fluido radioactivo (cinética de primer orden) que tiene una vidade tratar 100 litros/h de un fluido radioactivo (cinética de primer orden) que tiene una vida
media de 20 horas. Calcúlese el descenso de su actividad a su paso a través del sistema.media de 20 horas. Calcúlese el descenso de su actividad a su paso a través del sistema.
4.- 4.- La La reacción reacción elemental elemental A A + + BB R + S tiene lugar en una instalación que consta de un R + S tiene lugar en una instalación que consta de un
reactor de mezcla completa en el que se introducen las dos disoluciones reactantes, seguidoreactor de mezcla completa en el que se introducen las dos disoluciones reactantes, seguido
de un reactor de de un reactor de flujo en pistón. flujo en pistón. Se emplea un gran Se emplea un gran exceso de B para que la reacción exceso de B para que la reacción seasea
de primer orden con respecto a A.de primer orden con respecto a A.
Se han indicado varios métodos para aumentar la producción, uno de los cuales es invertirSe han indicado varios métodos para aumentar la producción, uno de los cuales es invertir
el orden de las dos unidades de reacción. ¿Cómo afecta este cambio a la conversión?el orden de las dos unidades de reacción. ¿Cómo afecta este cambio a la conversión?
5.- 5.- En uEn un reactor n reactor de flujo de flujo en pistón en pistón que oque opera isotérmicamente pera isotérmicamente con una con una relación derelación de
recirculación igual a la unidad, se efectúa la reacción elemental de segundo orden en faserecirculación igual a la unidad, se efectúa la reacción elemental de segundo orden en fase
líquida 2 Alíquida 2 A 2 R, con una conversión igual a 2/3. Calcúles2 R, con una conversión igual a 2/3. Calcúlese la conversión si no se e la conversión si no se empleaemplea
recirculación.recirculación.
6.- 6.- Al reaccionar Al reaccionar A con A con B se B se obtiene el obtiene el producto dproducto deseado R eseado R en unión en unión de los de los productos productos nono
deseados S, T,... Indíquese cualitativamente las concentraciones de los reactantes que handeseados S, T,... Indíquese cualitativamente las concentraciones de los reactantes que han
de utilizarse en los siguientes conjuntos de reacciones elementales, al objeto de promoverde utilizarse en los siguientes conjuntos de reacciones elementales, al objeto de promover
la conversión a R:la conversión a R:
(a)(a) A + BA + B RR (b)(b) A + BA + B R R (c) (c) A A + + BB RR
AA S S 2A2AT T AA UU
BB VV
Nota: Para Nota: Para seleccionar seleccionar el mejel mejor modelo or modelo de contacto de contacto habrían de habrían de tenerse en tenerse en cuenta el cuenta el precioprecio
de las sustancias, la conversión deseada y la posibilidad de recirculación; sin embargo,de las sustancias, la conversión deseada y la posibilidad de recirculación; sin embargo,
para la resolución de este problema prescíndase de la consideración de estos factores.para la resolución de este problema prescíndase de la consideración de estos factores.
7.- 7.- El El reactante A reactante A se descompose descompone ne del del modo modo siguiente, siguiente, siendo siendo R R el el producto producto deseado:deseado:
kk
11 kk
22
AA RR S S ...ambas ...ambas de de primer primer ordenorden
kk
33
A + AA + A T T ...segundo ...segundo ordenorden
Indíquese cualitativamente cómo ha de efectuarse esta reacción para obtener una elevadaIndíquese cualitativamente cómo ha de efectuarse esta reacción para obtener una elevada
conversión de R, enlas siguientes situaciones:conversión de R, enlas siguientes situaciones:
