El n-butano se puede isomerizar a isobutano en un reactor de flujo en pistón. El isobutano es un
producto valioso que se usa para la fabricación de aditivos para gasolina, por ejemplo, el isobutano
puede participar en una reacción posterior para formar isoctano. El precio de venta del n-butano en
1996 era de 37,2 ¢ de dólar el galón. Mientras que el isoctano era de 48 ¢ de dólar el galón. Se
efectuará una reacción en fase líquida de forma adiabática a alta presión. Utilizando cantidades
prácticamente trazas de un catalizador líquido que produce una velocidad de reacción específica de
31.1 h-1a 360 K. Calcule el volumen de PFR necesario para procesar 100.000 gal/día (163 kgmol/h)
de una mezcla de 90% en moles de n butano y 10% en moles de i-pentano que se considera un
inerte, la alimentación entra al reactor con 330 K. Se requiere conocer el tamaño necesario de
reactor para un 70% de conversión.
Información
ΔHrx=-6900 J/mol
E=65,7 kJ/mol
Cpn-b =141 J/mol*K
Cpi-b =141 J/mol*K
Cpi-p =161 J/mol*K
Kc=3.03 a 60°C
CA0 =9.3 mol/L = 9.3 kmol/m3
Del balance de energía:
dT =−ΔH rFA0d Xa
FTCp
Para:
FTCp=∑FiCpi=FA0Cp A−FA0XACpA+FA0XACpB
FTCp=FA0
[
CpA−XACpA+XACp B+0.1
0.9 CpI
]
FTCp=FA0
[
141−141 XA+141 XA+0.1
0.9 161
]
=FA0
(
141+17.8888
)
dT =−ΔHrFA0dX a
FA0
(
141+17.8888
)
dT =−−(6900)dX a
158.88
T=T0−−(6900)Xa
158.88
T=T0−43.43 Xa