INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA QUÍMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS

Maestría en Ciencias en Ingeniería Química

INGENIERÍA DE REACTORES QUÍMICOS I

Presentación 1

ALUMNO:

ANDRÉS ARTURO FRAGOSO MONTES DE OCA

PROFESOR:

Dr. José G. Salmones Blasquez

HIDRODESMETILACIÓN DEL TOLUELO

En un reactor de lecho fluidezado

REACCIÓN HETEROGÉNEA

Se hace reaccionar hidrógeno y tolueno sobre un catalizador mineral sólido para producir metano y benceno.

tolueno hidrógeno benceno metano

Condiciones de operación:

X=0.65 Alimentación:

hidrógeno 25% inertes

TIPO DE REACTOR

Se usara un reactor continuo de lecho fluidizado. La ecuación de diseño de este reactor es:

Entrada

SalidaGeneraci

ónAcumulac

ión

𝐹 𝐴0−𝐹 𝐴+𝑟′𝑊=0

Ecuación de diseñoPartículas

de catalizador fluidizadas

BALANCE DE MATERIA

tolueno hidrógeno benceno metano

rescribirla

Datos:

hidrógeno 25% inertes =0.65

Entrada: Salida:

CATALIZADOR

Se hace reaccionar hidrógeno y tolueno sobre un catalizador mineral sólido que contiene clinoptilolita ( sílica-alúmina cristalina) para producir metano y benceno.

tolueno hidrógeno benceno metano

cata

lizad

or

CLINOPTILOLITA

(zeolita)

SÍNTESIS DE CLINOPTILOLITA (LABORATORIO) Mezclar y 0.59 g de NaOH 6 N y 2.8 g de KAH

6 N

Agregar 0.78 g de Al(OH)3

a la disolució

n

Agitar 30 minAñadir

10 g de sílice

colidal ludox (30% Si02)

Añadir al gel 1,415 g de una zeolita

conocida (semilla)

Poner la mezcla a

un autoclav

e estática

Calentar autoclave 180°C por 60 h

a 300 rpm

Enfriar a Temp.

Ambiente

Filtrar a vacío

Lavar con agua destilada

Secar a 105 °C

por 12 h

VELOCIDAD DE REACCIÓN

−𝑟 𝐴=𝑘 𝑃 𝐴𝑃𝐵

1+𝐾𝐶𝑃 𝐶+𝐾 𝐴𝑃 𝐴

Donde:

𝑘=0.00087𝑚𝑜𝑙

𝑎𝑡𝑚2∗𝑘𝑔𝑐𝑎𝑡 ∗𝑚𝑖𝑛𝐾𝐶=1.39𝑎𝑡𝑚

− 1 𝐾 𝐴=1.038𝑎𝑡𝑚−1

−𝑟 𝐴=0.00087 𝑃 𝐴𝑃 𝐵

1+1.39𝑃𝐶+1.038𝑃 𝐴( 𝑔𝑚𝑜𝑙 𝐴𝑘𝑔𝑐𝑎𝑡∗𝑚𝑖𝑛 )

INVOLUCRANDO LA VELOCIDAD DE REACCIÓN EN LA ECU. DE DISEÑO

Pasando la ecuación de velocidad de reacción a términos de conversión:

−𝑟 𝐴=0.00087 𝑃 𝐴𝑃 𝐵

1+1.39𝑃𝐶+1.038𝑃 𝐴

=8 .7∗10−4 𝑃 𝐴 0

2 (1−𝑋 𝐴 ) (1.5− 𝑋 𝐴 )1+1.39𝑃 𝐴0 𝑋 𝐴+1.038𝑃 𝐴0 (1−𝑋 𝐴 )

La fracción molar inicia del tolueno es 0.3 (es decir ) por lo tanto:

𝑃 𝐴0=𝑦 𝐴0∗𝑃=0.3∗40𝑎𝑡𝑚=12𝑎𝑡𝑚Sustituyendo y =0.65:

Sustituyendo en la ecu. De diseño del reactor de lecho fluidizado:

𝐹 𝐴0−𝐹 𝐴+𝑟′𝑊=0

𝑊=𝐹𝐴 0−𝐹𝐴

−𝑟 𝐴

=𝐹 𝐴0 𝑋 𝐴

−𝑟 𝐴

𝑊=(50𝑚𝑜𝑙𝐴

min )0.652.3∗10−3  ( 𝑔𝑚𝑜𝑙 𝐴

𝑘𝑔𝑐𝑎𝑡 ∗𝑚𝑖𝑛 )=𝟏𝟒 ,𝟏𝟐𝟕 .𝟕𝐤𝐠𝐝𝐞𝐜𝐚𝐭𝐚𝐥𝐢𝐳𝐚𝐝𝐨𝐫

Si la densidad volumétrica en el reactor fluidizado es de :

𝑉=14,127.7𝑘𝑔400𝑘𝑔/𝑚3 =35.31𝑚

3

Fernando Morante1, Verónica Ramos , Javier Montalván , Juan Guerrero, Obtención de Zeolita Sintética Clinoptilolita en Condiciones de Laboratorio , Revista Tecnológica ESPOL, 2005.

H. Scott Fogler. Elementos de ingeniería de las reacciones químicas, cuarta edición,2008.

Octave Levenspiel, Ingeniería de las reacciones químicas, tercera edición,2010.

BIBLIOGRAFÍA