UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ

FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICAESCUELA ACADÉMICA PROFESIONAL DE INGENIERÍA QUÍMICA

INDUSTRIAL

Cátedra: Ingeniería de reacciones químicasAlumna: Román Ventura Katterin MelizaSemestre: VII

1. En un estudio de la producción de aceites secantes por medio de la descomposición de aceite de ricino acetilado, Grummitt y Fleming correlacionaron los datos de descomposición en base a una reacción de primer orden representado como:

Aceitedericino acetilado ( l )→CH 3COOH (g)+aceite secante(l)

r=KC

Donde r es la velocidad de descomposición, en gramos de ácido acético producida por minuto por mililitro, y C es la concentración de ácido acético, en gramos por mililitro, equivalente al aceite de recino acetilado. Los datos obtenidos en el intervalo de temperatura de 295 a 340°C indicaban una energía de activación de 44500 cal/mol g, en concordancia con la siguiente expresión para la constante de velocidad específica de la reacción, K:

ln k=−45500RT

+35.2

Donde T esta en grados kelvin.

Si un reactor por lotes contiene inicialmente 227 kg de aceite de ricino acetiladoa 340 “C (densidad 0.90) y la operación es adiabática, trace las curvas de conversión (fracción del aceite acetilado que se descompone) y de temperatura en función del tiempo. Se estima que el efecto calorífico endotérmico de esta reacción es 62 760 J/mol de vapor de ácido acético. El aceite acetilado que se carga al reactor contiene 0.156 kg del equivalente de ácido acético por kg de aceite, esto es, la descomposición total de 1 kg del aceite produciría 0.156 kg de ácido acético. Suponga que el calor específico de la mezcla reaccionante líquida es constante

e igual a 2.51 x103 J/ (kg) (K). Suponga también que el vapor de ácido acético que se forma

sale del reactor a la temperatura de la mezcla reaccionante:

Solución:

Primero realizamos un balance de materia.

dtdx

=C0

C0×k×(1−x )

Reemplazando datos tenemos

Solución del ejercicio 5.1 del libro de Smith

y'1

60

e

35.244500

1.98 y0

1 x( )

dt= dx

e−45500RT

+35.2×(1−x )

Haciendo el balance de energía:

dTdx

=−∆H R×v×C0

mc p

Resolviendo se tiene:

dTdx

=−65

Los procedimientos siguientes se hallan con ayuda de Mathcad

solve

y613

0

y'0

65

D x y( )

65

60

e

35.244500

1.98 y0

1 x( )

Z rkfixed y 0 1 10 D( )

Z

0 1 2

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

0 613 0

0.1 606.5 29.467

0.2 600 78.44

0.3 593.5 161.709

0.4 587 307.198

0.5 580.5 570.136

0.6 574 31.067·10

0.7 567.5 32.066·10

0.8 561 34.291·10

0.9 554.5 41.042·10

1 548 182.607·10

x Z 0 T Z 1

t Z 2

Comparando con los datos del ejercicios del libro de Smith.

x T (K) t (seg)0 613 00.1 606 330.2 600 780.3 594 1620.4 587 307

0 200 400 6000

0.1

0.2

0.3

0.4

570

580

590

600

610

Diagrma de conversiòn molar, tiempo y T

tiempo, seg

conv

ersi

on m

olar

, x

Tem

pera

tura

, K

x T

t