Problemes tema 3.3 (amb resposta) (0)

Ejercicio Catalán
Universidad Universidad Autónoma de Barcelona (UAB)
Grado Ciencias Ambientales - 2º curso
Asignatura Enginyeria ambiental
Año del apunte 0
Páginas 3
Fecha de subida 14/06/2014
Descargas 6

Vista previa del texto

Curs 2009-2010 INTRODUCCIÓ A L’ENGINYERIA AMBIENTAL Tema 3, Llista 3: Exercicis de disseny de reactors químics 3.18- En un RCTA s'efectua la reacció en fase líquida homogènia AÆR r = k cA2 amb una conversió del 50%.
a) Calculeu la conversió si substituïm el reactor per un altre sis cops més gran, mantenint constants totes les altres variables.
b) Calculeu la conversió si substituïm el reactor original de tanc agitat per un de flux pistó d'igual volum, i no modifiquem les altres condicions.
3.19.- Determineu el volum que han de tenir, respectivament, un RCTA i un RCFP per a hidrolitzar, en estat estacionari, 30 m3/dia d'una dissolució 0.5 molar d'acetat d'etil, amb una dissolució de NaOH, amb el mateix cabal i igual concentració, i que entra al reactor en proporció estequiomètrica.
CH3CO2C2H5 + NaOH Æ CH3CO2Na + C2H4 + H2O La reacció té lloc a 25 °C i es vol obtenir una conversió 75%.
L'expressió cinètica de la reacció és: -rA1 = k × cA1 × cA2 on: Al és l'acetat d'etil i A2 l'hidròxid sòdic k: 110 cm3/mol s.
Compareu els resultats obtinguts.
3.20.- Un tanc perfectament agitat de 18 m3 de volum es carrega inicialment amb una dissolució de sacarosa de concentració 0.25 mol/l. A continuació s’escalfa a 105ºC (suposeu que en un temps pràcticament nul) i es comença a alimentar amb un dissolució de sacarosa de 1.8 mol/l, amb un cabal de 50 l/min. Simultàniament es descarrega la mescla de reacció amb el mateix cabal. En aquestes condicions, la sacarosa s’hidrolitza seguint una cinètica de primer ordre, amb una constant de velocitat de 0.00693 min-1 a 105ºC.
Trobeu l’expressió que dóna la concentració de sacarosa en el tanc en funció del temps, calculeu la concentració que hi haurà quan s’arribi a l’estat estacionari i el temps necessari per assolir-lo (a efectes pràctics, calculeu el temps que es trigarà a arribar a un valor de la concentració igual al 95% de la de l’estat estacionari). Compareu aquest temps amb el temps de residència al reactor.
3.21.- La hidròlisi de l’anhídrid acètic, (CH3CO)2 + H2 Æ 2 CH3COOH és una reacció que es comporta com de primer ordre respecte de l’anhídrid acètic quan es du a terme en una solució en què la concentració d’anhídrid sigui inferior a 0.2 molar i es trobi entre 10 i 40ºC.
Calculeu el volum d’un reactor continu de flux de pistó ideal que produeixi 200 kg/h d’àcid acètic a partir d’un aliment 0.07 molar en anhídrid, si la reacció és isotèrmica a 35ºC i el grau de conversió de l’anhídrid ha de ser del 95%.
La constant de velocitat a 35ºC és de 0.277 min-1.
Calculeu també quin seria el volum d’un reactor continu de tanc agitat que fes el mateix.
3.22.- examen juny 2000.
A la figura es mostra el diagrama de flux d’un procés per l’obtenció de la substància C a partir d’A i B segons la reacció: A+B→C r = k · CA · CB (3) B (pur) (1) A (pur) (2) A (4) A,B,C,D A,D A+B→C (8) D D E S T I L · L A C I ó (5) D A,B,C,D (6) Dissolvent fresc (7) (5) D D A i B entren al tanc de reacció en proporció estequiomètrica. A és altament corrosiu i es dilueix amb un dissolvent inert D abans d’introduir-lo al tanc de reacció. El cabal d’entrada del líquid B pur al sistema és 120 l /h.
A la sortida de reacció, la major part de D es separa del producte final en una etapa de destil·lació i es recicla al sistema.
Les composicions molars dels corrents 6 i 2 (numeració segons l’esquema ) són les següents: Corrent 2 A B C D 50 % 50 % Corrent 6 7 7 85 1 % % % % Calculeu: a) El cabal de dissolvent inert recirculat.
b) El rendiment del procés expressat com : η = ( mols C obtinguts / mols A alimentats ) · 100 c) Interessa minimitzar la concentració d’A al corrent de sortida del procés conegut el seu alt poder corrosiu. Quants cops s’hauria d’augmentar el volum del tanc de reacció, mantenint la resta de variables de disseny, per assolir un grau de conversió del 97% ? Dades: Propietats B: - pes molecular : 30 - densitat: 1 g / cm3 Solucions Tema 3, Llista 3 : Disseny de Reactors químics 3.18.- a) 75% b) 66.6% 3.19.- a)0.30m3 b)0.075m3 3.20.- 0.515 mol/h; 4h 3.21.- VRCFP=4.157 m3, VRCTA=28.65 m3 3.22.- a) 3956.5 mol/h b) 92.39% c) 6.76 cops ...