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Problemario de ingeniería de reactores, Ejercicios de Cinética Química y Catálisis

Serie de problemas que abarcan la resolución de problemas propuestos a la ingeniería cinética química y catálisis de reactores

Tipo: Ejercicios

2019/2020

Subido el 12/02/2020

jorge-dominguez-gonzalez
jorge-dominguez-gonzalez 🇲🇽

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INGENEIRIA DE REACTORES
AGOSTO 2019 ENERO 2020
FECHA DE ENTREGA 03/12/2019
1. En un reactor de mezcla completa (CSTR) se lleva a cabo una reaccion de fase
gaseosa de primer ordenen respecto al componente A. El reactor se alimenta de
4000 gmol/h del componente A a una concentracion de 𝐶𝐴𝑜 =10𝑔𝑚𝑜𝑙
𝑙.
Calcule el volumen del reactor dabien que el tiempo espacial es de 10 min.
2. En un reactor de mezcla completa, la corriente de salida contiene os componentes
A, B y C con las composiciones 𝐶𝐴= 0.03𝑚𝑜𝑙
𝐿, 𝐶𝐵= 0.04𝑚𝑜𝑙
𝐿, 𝐶𝐶= 0.05𝑚𝑜𝑙
𝐿. Su
volumen V= 3L entra como alimentacion v= 2 L/min en forma de liquido que
constiene los reactantes A y B con composiciones 𝐶𝐴𝑜 = 0.15𝑚𝑜𝑙
𝐿 y 𝐶𝐵𝑜 = 0.015𝑚𝑜𝑙
𝐿
las sustancias reaccionana de forma compleja por lo que se desconoce su
estequimetria. Calcule la velocidad de reaccion de B para las condiciones ecistentes
en el reactor.
3. En la siguiente reaccion en fase liquida A + B Productos, la alimentacion es una
mezcla con concentraciones iguales de A y B. La concentracion de los reactivos en la
aliementacion es de 0.08 kmol/m3. La operación se efectua isotermicamente a 25°C
donde la constante de velocidad es de 0.1 −1. El flujo volumentrico de la
alimentacion es de 0.8 𝑚3−1. Se dispone de dos reactores de tipo CSTR conectados
en serie, el primero tiene un volumen de 8 𝑚3 y el segundo un volumen de 20 𝑚3.
Calcula la conversion alacansada al final del segundo reactor.
4. Un proceso quimico tiene el siguiente comportamiento cinetico:
Indique el arreglo de reactores que minimiza el volumen de reaccion para la
conversión indicada en la figura.
pf3

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AGOSTO 2019 – ENERO 2020

FECHA DE ENTREGA 03/12/

  1. En un reactor de mezcla completa (CSTR) se lleva a cabo una reaccion de fase

gaseosa de primer ordenen respecto al componente A. El reactor se alimenta de

4000 gmol/h del componente A a una concentracion de 𝐶

𝐴𝑜

𝑔𝑚𝑜𝑙

𝑙

Calcule el volumen del reactor dabien que el tiempo espacial es de 10 min.

  1. En un reactor de mezcla completa, la corriente de salida contiene os componentes

A, B y C con las composiciones 𝐶

𝐴

𝑚𝑜𝑙

𝐿

𝐵

𝑚𝑜𝑙

𝐿

𝐶

𝑚𝑜𝑙

𝐿

. Su

volumen V= 3L entra como alimentacion v= 2 L/min en forma de liquido que

constiene los reactantes A y B con composiciones 𝐶

𝐴𝑜

𝑚𝑜𝑙

𝐿

y 𝐶

𝐵𝑜

𝑚𝑜𝑙

𝐿

las sustancias reaccionana de forma compleja por lo que se desconoce su

estequimetria. Calcule la velocidad de reaccion de B para las condiciones ecistentes

en el reactor.

  1. En la siguiente reaccion en fase liquida A + B → Productos, la alimentacion es una

mezcla con concentraciones iguales de A y B. La concentracion de los reactivos en la

aliementacion es de 0.08 kmol/m3. La operación se efectua isotermicamente a 25°C

donde la constante de velocidad es de 0.1 ℎ

− 1

. El flujo volumentrico de la

alimentacion es de 0.8 𝑚

3

− 1

. Se dispone de dos reactores de tipo CSTR conectados

en serie, el primero tiene un volumen de 8 𝑚

3

y el segundo un volumen de 20 𝑚

3

Calcula la conversion alacansada al final del segundo reactor.

  1. Un proceso quimico tiene el siguiente comportamiento cinetico:

Indique el arreglo de reactores que minimiza el volumen de reaccion para la

conversión indicada en la figura.

AGOSTO 2019 – ENERO 2020

FECHA DE ENTREGA 03/12/

a.-) Un reactor PFR,

b.-) Dos reactores CSTR.

c.-) Un reactor PFR seguido de un CSTR.

d.-) Un reactor CSTR seguido de un PFR.

  1. La reaccion de descomposición del reactivo F en fase gaseosa se llevo a cabo a 800°C

en un reacto de flujo piston de cuerdo con:

4F → W (k1)

La velocidad de reaccion de primer orden es - rf = (0.5/h) Cf.

La corriente de alimentación contiene 50% de inertes y 50% del reactivo F. El flujo

volumetrico del reactivo F es de 1 𝑚

3

/𝑚𝑖𝑛. Considerando que el volumen del

reactor es de 𝑉 = 3 𝑚

3

y que la ecuacion que ralaciona el flujo volumen, S=v/V con

la expresión integrada correspondiente es igual a:

[

𝐹

𝐹

𝐹

𝐹

]

¿Cuál es la conversión del reactivo F?

  1. En un reactor adiabático se llevan a cabo diferentes reacciones, Cuál es la grafica

que representa el comportamiento temperatura-conversión en función del volumen

para:

a.) Una reacción endotérmica.

b.) Una reacción exotérmica.

  1. En la reacción de Cloración del Benceno usualmente se utiliza un reactor

semicontinuo. Las siguientes son acciones que permite maximizar la producción del

monoclorobenceno, excepto:

a. Utilizar al cloro como reactivo limitante.

b. Evitar el incremento de la tempertura.

c. Agregar calor para incrementar la reaccion.

d. Minimizar el tiempo de residencia.

  1. Dado el modelo matematico simplificado de un reactor CSTR adiabatico con

reaacciones de primer orden

𝐴