Problemas de Diseo de Reacciones Simples
1. Una corriente de un reactivo lquido (2 mol/L) pasa a travs de
reactores de mezcla completa en serie. La concentracin de A, a la
salida del 1 reactor es 0,9 mol/L. Halle la concentracin de A, a la
salida del 2 reactor. La reaccin es de 2 orden con respecto a A y
V2/V1 = 3.
2. Una corriente de reactivo en solucin acuosa (10 mol/L) pasa a
travs de un reactor de mezcla completa seguido por un reactor de
flujo en pistn. Hallar la concentracin de salida del reactor de
flujo en pistn, si la concentracin en el tanque de mezcla completa
es de 6 mol/L. La reaccin es de segundo orden con respecto a A y el
volumen del pistn es 1.5 veces que el de mezcla completa. 3. El
reactivo A (A R, CA0 = 36 mol/m3) pasa a travs de 4 tanques iguales
en serie en estado estacionario (total = 2.4 min). Cuando se alcanz
el estado estacionario la concentracin de A era 18, 10, 6 y 3
mol/m3 en las 4 unidades. Para esta reaccin qu pistn debe
utilizarse para reducir CA desde CA0 = 36 hasta CAf = 3 mol/m3.
4. Se desea tratar 20 L/min de una alimentacin lquida que
contiene 2 mol de A/L y alcanzar XA = 0,97. La estequiometra y la
cintica de la reaccin estn dadas por
A R
Sugiera un buen arreglo para hacer esto utilizando 2 tanques de
mezcla completa y hallar el tamao de las unidades.
5. En la actualidad se alcanza un 95 % de conversin de una
corriente lquida (n = 1, CA0 = 15 mol/L) que se alimenta a un
reactor de flujo en pistn con recirculacin de producto (R = 2.5).
Si se elimina el reciclo, en cunto disminuir la velocidad de
alimentacin manteniendo el mismo % de conversin.
6. En la actualidad se obtiene una conversin de 2/3 cuando se
lleva a cabo la reaccin elemental en fase lquida 2 A 2 R en un
reactor de flujo en pistn con razn de reciclo igual a la unidad. Qu
XA se obtendr si se elimina el reciclo? Rpta.: XA = 0.757. En un
reactor de flujo en pistn se alcanza el 96 % de conversin para una
reaccin irreversible de primer orden en fase lquida. Si las 2/3
partes de la corriente de salida del reactor es recirculada y si a
lo largo de todo el reactor el sistema reciclo reactor permanece
invariable, cual es la conversin en la corriente de salida?
8. Se lleva a cabo, la reaccin elemental irreversible en fase
acuosa A + B R + S de la siguiente manera. Se introduce en un
tanque de mezclado de 8 L, flujos volumtricos iguales de 2
corrientes lquidas. Una conteniendo 0,020 mol de A/L y la otra 1,4
mol de B/L. La corriente mezclada es pasada entonces a travs de un
reactor de flujo en pistn de 20 L. En el tanque de mezclado se
forma algn R siendo su concentracin 0,002 mol/L. Suponiendo que el
tanque de mezclado es de mezcla completa, hallar la concentracin de
R a la salida del pistn, as como la conversin final.
9. Tres reactores mezcla completa en serie, son usados para
llevar a cabo la siguiente reaccin: 2AP , la cual ocurre en solucin
acuosa y es de segundo orden respecto a A. CA0 =2.5 mol/L, K = 0,04
L/mol.min, v0 = 4.5 L/min. Determinar XA3 si V1 =20L, V2 = 30L y V3
= 60L
10. Se dispone de tres tanques de igual volumen: V1 = V2 = V3 =
80L, que se utilizan en cascada para efectuar la reaccin: A + 2B
Productos
La ecuacin cintica es: -rA = 6.853e-18280/RTCACBLos tres tanques
operan a 50C. Calcular la conversin respecto de la salida del ltimo
reactor si el sistema se alimenta con dos soluciones de igual
caudal (10L/seg), una conteniendo 0.4 gmol A/L y la otra 0,8 gmol
B/L. Suponer densidad constante.11. Se planea hidrolizar cido
actico con 3 reactores mezcla completa en serie y son usados para
llevar a cabo la siguiente reaccin: 2AP , la cual ocurre en solucin
acuosa y es de segundo orden respecto a A. CA0 =2.5 mol/L, K = 0,04
L/mol.min, v0 = 0.6 L/min. Determinar CA3 si V1 = V2 = V3 = 1.8L
12. En un reactor de flujo en pistn reacciona la sustancia A de
acuerdo con una cintica de segundo orden, alcanzando una conversin
del 90 %. Se adquiere un segundo reactor anlogo al primero.
Calclese el aumento de la capacidad de la instalacin, para la misma
conversin, si estas dos unidades se conectan en paralelo o en
serie, y si
a) los dos reactores son de flujo en pistn,b) los dos reactores
son de flujo en mezcla completa.13. En un reactor de mezcla
completa se efecta una reaccin de primer orden en faselquida, con
una conversin del 92 x,. Se ha sugerido que se recircule una
fraccin de la corriente de producto (sin tratamiento adicional). Si
el caudal de la alimentacin no vara, de qu modo afectar a la
conversin?14. Se est efectuando la reaccin elemental en fase lquida
A + B 2R + S en un reactor de flujo en pistn empleando cantidades
equimolares de A y B. La conversin es del 98 %, con CAo = CBo = 2
mol/L.a) Indquese en cunto aumentara la produccin si se aadiera un
reactor de mezcla completa 5 veces mayor que el de flujo en pistn
en serie con la unidad existente, y cual ha de ser el primero de la
serie.
b) Indquese si influye la concentracin de la alimentaci6n, y en
caso ahrmativo et modo en que lo hace.Nota: La conversin es la
misma.15. Se investiga la cintica de la descomposicin de A en fase
acuosa en dos reactores de mezcla completa conectados en serie, el
segundo de los cuales tiene doble volumen que el primero. En el
estado estacionario, cuando la concentracin de la alimentacin es de
1 mol deA//litro y el tiempo medio de residencia es de 96 segundos
en el primer reactor, la concentracin en ste es 0,5 mol de A/litro
y en el segundo 0,25 mol de A/litro. Determnese la ecuacin cintica
para la descomposicin.
16. Se ha ideado el esquema siguiente para explorar la cintica
de la descomposicin de A, basndonos en el hecho de que un indicador
coloreado permite saber cuando la concentracin de A es menor de 0,l
mol/litro. Se introduce en el primero de dos reactores de mezcla
completa conectados en serie, con un volumen de 400 cm3 cada uno,
una alimentacin de 0.6 mol de A/litro.
El cambio de color ocurre en el primer reactor para una
alimentaci6n. en estado estacionario, de 10 cm3/min. y en el
segundo reactor para una alimentacin en estado estacionario, de 50
cm3/min. Determnese la ecuacin cintica para la descomposicin de A
basndose en estos datos.17. La reaccin elemental irreversible en
fase acuosa A + B R + S se efecta isotrmicamente del siguiente
modo: Se introducen caudales iguales de dos corrientes liquidas en
un tanque de 8 litros; una de las corrientes contiene 0,04 mol
A/litro y la otra 2 mol B/litro. La mezcla pasa despus a traves de
un reactor de flujo en pistn de 30 litros. Se ha encontrado que en
el tanque de mezcla se forma algo de R, siendo su concentraci6n
0,004 mol/litro. Suponiendo que este tanque acta como un reactor de
mezcla completa, calclese la concentracin de R a la salida del
reactor de flujo en pistn as como la conversin final de A.
