Examen de Cinética y Diseño de Reactores Químicos

FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA Y METALÚRGICA
CINETICA Y DISEÑO DE REACTORES QUIMICOS (35-452)
Segundo Examen - 18 de octubre de 2021
1. (5 ptos.) Considerar la siguiente reacción, elemental, que es llevada a cabo en un reactor por
lotes:
A + 2B → C
Una mezcla de A y B es cargada dentro de un reactor de un litro, las moles iniciales de A y B
son 0.001 y 0.003 respectivamente. Evaluar la conversión fraccional de A para un tiempo de
operación de 4 minutos.
Datos adicionales: 𝑘 = 1.0 ∗ 105 𝐿2 𝑚𝑜𝑙 −2 𝑚𝑖𝑛−1
2. (6 ptos.) Se hace reaccionar amoniaco (A) y formaldehido (B) para producir hexamina (C) y
agua (D) en un CSTR de 490 L, a la temperatura de 310K.
La reacción es
4𝑁𝐻3 + 6𝐻𝐶𝐻𝑂 → 𝑁4 (𝐶𝐻2 )6 + 6𝐻2 𝑂
Con ecuación de velocidad:
𝑚𝑜𝑙
−𝑟𝐴 = 0.0649𝐶𝐴 𝐶𝐵2
𝐿⋅𝑠
Cada uno de los reactantes se alimentaron al reactor a la velocidad de 1.5 L/s, Las
concentraciones iniciales de los reactantes son: C A0 = 4.02 mol/L y CB0 = 6.32 mol/L. ¿cuáles
serán las concentraciones de salida de A y B?
3. (5 ptos.) La descomposición de la fosfina a 923K ocurre en fase gas
4PH3 (g) → P4 (g) + 6H2 (g)
tiene una cinética de primer orden. La constante de velocidad específica está dada por
𝑙𝑜𝑔𝑘 = −
18963
+ 2𝑙𝑜𝑔𝑇 + 12.3
𝑇
(𝑠𝑒𝑔−1)
Evalué el tamaño de PFR necesario, que opera a 650°C y 5.0 atm, para producir una conversión
del 85%, a partir de una alimentación de 4 kq-mol/hr de fosfina pura.
4. (4 ptos.) Una solución que contiene 0,5 mol/L de reactivo debe procesarse con un caudal de
25 L/h. Para esta reacción, se conocen los siguientes datos de la velocidad de reacción en
función de la concentración:
-ra [mol/lh] 0.85 0.675 0.53 0.405 0.31 0.24 0.18 0.128 0.081 0.04
Ca [mol/l]
0.5 0.45 0.4 0.35 0.3 0.25 0.2 0.15
0.1 0.05
¿Qué conversión se obtendría con una batería de dos reactores de mezcla perfecta colocados
en serie, cada uno de ellos de 50 litros?