UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PER

FACULTAD DE INGENIERA QUMICA

DEPARTAMENTO ACADMICO DE INGENIERA

REACTOR BATCH NO ISOTRMICO(ANHDRIDO ACTICO Y AGUA)

CTEDRA: INGENIERA DE LAS REACCIONES QUMICAS II

CATEDRTICO: Ing. OR VIDALN, Salvador

ALUMNOS: CAMARENA ROJAS, Rosmery CARRIN ESPINOZA, Laura CASAS DE LA CRUZ, Nick CHAVARRA SALAZAR, Jos AUPA RICALDI, Isaura ROMERO ALVINO, Heydi SALOME QUINTO, Heidy CICLO:VIII A

Huancayo Per 2013RESUMENEn la reaccin del anhdrido actico y el agua, podemos observar que existe una variacin de la temperatura respecto al tiempo.En el presente informe haremos una comparacin entre los datos experimentales y los datos tericos,obtenidos a partir de una ecuacin.La cual se obtendr despus de realizar el balance de materia y el balance de energa de la reaccin.Por ello,a continuacin se definirn los conceptos de reactor,de balance de materia y energa , cuales son las caractersticas de los instrumentos usados en la practica entre otros.En la practica; la reaccin del anhdrido actico y agua se hizo en un REACTOR BACHT que se trato de mantener aislado;imitando un sistema adiabtico;para la obtencin del cido actico.La proporcin del anhdrido actico y agua fue de 25mL y 15mL respectivamente, haciendo un total de un volumen de 40mL, la temperatura inicial fue de 24.3C, Se registraron las temperaturas cada minuto,hasta llegar a una temperatura constante;el total de temperaturas registradas fue de 35.Los cuales sern comparados con los datos tericos como se dijo.

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL

Comparar los datos experimentales; de la variacin de la temperatura respecto al tiempo; con los datos tericos.

OBJETIVO ESPECIFCORealizar el balance de materia y energa en un reactor batch.Obtener una comparacin grafica de datos experimentales y tericos.

MARCO TEORICO

REACTORES QUIMICOSUn reactor qumico es una unidad procesadora diseada para que en su interior se lleve a cabo una o varias reacciones qumicas. Dicha unidad procesadora est constituida por un recipiente cerrado, el cual cuenta con lneas de entrada y salida para sustancias qumicas, y est gobernado por un algoritmo de control.

Los reactores qumicos tienen como funciones principales: Asegurar el tipo de contacto o modo de fluir de los reactantes en el interior del tanque, para conseguir una mezcla deseada con los materiales reactantes. Proporcionar el tiempo suficiente de contacto entre las sustancias y con el catalizador, para conseguir la extensin deseada de la reaccin. Permitir condiciones de presin, temperatura y composicin de modo que la reaccin tenga lugar en el grado y a la velocidad deseada, atendiendo a los aspectos termodinmicos y cinticos de la reaccin.

TIPOS DE REACTORES QUMICOS:Existen infinidad de tipos de reactores qumicos, y cada uno responde a las necesidades de una situacin en particular, entre los tipos ms importantes, ms conocidos, y mayormente utilizados en la industria se puede mencionar los siguientes:

a. REACTOR CONTINUOMientras tiene lugar la reaccin qumica al interior del reactor, ste se alimenta constantemente de material reactante, y tambin se retira ininterrumpidamente los productos de la reaccin.b. REACTOR SEMICONTINUO Es aquel en el cual inicialmente se carga de material todo el reactor, y a medida que tiene lugar la reaccin, se va retirando productos y tambin incorporando ms material de manera casi contina.

c. REACTOR TUBULAREn general es cualquier reactor de operacin continua, con movimiento constante de uno o todos los reactivos en una direccin espacial seleccionada, y en el cual no se hace ningn intento por inducir al mezclado. Tienen forma de tubos, los reactivos entran por un extremo y salen por el otro.

d. REACTOR DISCONTINUO O REACTOR BATCHEs aquel en donde no entra ni sale material durante la reaccin, sino ms bien, al inicio del proceso se introduce los materiales, se lleva a las condiciones de presin y temperatura requeridas, y se deja reaccionar por un tiempo preestablecido, luego se descargan los productos de la reaccin y los reactantes no convertidos. Tambin es conocido como reactor tipo Batch.

The advantages of the batch reactor lie with its versatility. Las ventajas del reactor por lotes se encuentran con su versatilidad. A single vessel can carry out a sequence of different operations without the need to break containment. Un solo buque puede llevar a cabo una secuencia de operaciones diferentes sin la necesidad de romper la contencin. This is particularly useful when processing, toxic or highly potent compounds . Esto es particularmente til en el tratamiento, txicos o muy potentes compuestos.

CINTICA Est referido a cun rpido ocurren las reacciones, el equilibrio dentro del reactor, y la velocidad de la reaccin qumica; estas factores estn condicionados por la transferencia (balance) de materia y energa.

Balance de materia:

ENTRA + SALE + GENERA + DESAPARECE = ACUMULA

En un reactor Batch no hay flujo de entrada ni de salida, por lo tanto los dos primeros trminos de esta ecuacin son cero.

Balance de energa

ENTRA + SALE + GENERA + TRANSMITE = ACUMULANHIDRIDO ACTICOEl anhdrido actico se disuelve en agua hasta aproximadamente un 2,6% (m/m).[ ]Sin embargo, una solucin acuosa de anhdrido actico no es estable porque ste descompone en unos pocos minutos (el tiempo exacto depende de la temperatura) en una solucin de cido actico.Produccin[]Industrialmente el anhdrido actico puede ser producido por oxidacin del acetaldehdo con O2, formndose cido peractico CH3C(=O)OOH que reacciona catalticamente con otra molcula de acetaldehdo para dar el anhdrido actico; o por pirlisis del cido actico a cetena CH2=C=O, la cual a continuacin en una segunda etapa reacciona con una molcula de cido actico para formar el anhdrido actico; o por carbonilacin cataltica (empleando monxido de carbono) del acetato de metilo.TERMOMETROUn termmetro es un instrumento que permite medir la temperatura. Los ms populares constan de un bulbo de vidrio que incluye un pequeo tubo capilar; ste contiene mercurio (u otro material con alto coeficiente de dilatacin), que se dilata de acuerdo a la temperatura y permite medirla sobre una escala graduada.

CRONOMETROUn cronmetro es un reloj de precisin que se emplea para medir fracciones de tiempo muy pequeas. A diferencia de los relojes convencionales que se utilizan para medir los minutos y las horas que rigen el tiempo cotidiano, los cronmetros en la industria para tener un registro de fracciones temporales ms breves, como milsimas de segundo. El cronmetro es un reloj cuya precisin ha sido comprobada y certificada por algn instituto o centro de control de precisin. En la actualidad el Control Oficial Suizo de Cronmetros (COSC) es el organismo que certifica la mayor parte de los cronmetros fabricados.

AGITADOR MAGNTICOUn agitador magntico es un tipo de equipo del laboratorio que consiste en rotar imn o electro magnetos inmviles que crean un campo magntico que rota. El agitador se utiliza a la causa a revuelva la barra, sumergido en un lquido que se revolver, para hacer girar muy rpidamente, revolvindolo. A menudo, el agitador puede proporcionar la calefaccin.

PARTE EXPERIMENTAL1. MATERIALES Reactor Batch Termmetro Cronmetro Soporte universal

2. REACTIVOS Anhdrido actico Agua

3. PROCEDIMIENTO1. Medimos los volmenes de los reactantes ;25 mL de anhdrido actico y 15 mL de agua.2. Ambos volmenes los vertimos en un reactor Batch,el cual esta aislado;con el objetivo de tener un sistema adiabtico; este sistema se encuentra sobre un agitador magntico.3. Despues de poner la mezcla en el reactor se tapa y en l se coloca un termmetro para la lectura de las temperaturas.4. Inmediatamente se toma la temperatura inicial a un tiempo 0 segundos y se registran las temperaturas cada minuto,hata llegar a una temperatura constante.

CALCULOS Y RESULTADOS

1. DATOS EXPERIMENTALES

N Datot (min)T (C)N Datot (min)T (C)N Datot (min)T (C)

1024.3131234.5252548.7

2125.7141335.3262650.9

3227.0151435.9272753.2

4328.0161536.1282855.7

5428.8171637.5292958.6

6529.6181839.1303062.2

7630.3191940.1313166.5

8731.2202041.3323271.4

9831.8212142.5333376.5

10932.5222244.0343481.3

111033.2232345.5353583.2

121133.9242447.136

Grafica de la temperatura versus el tiempo:

2. OBTENCION DE DATOS TEORICOS

Datos bibliogrficos:

La reaccin es:

AB S(CH3CO)2O + H2O 2CH3COOH

(CH3CO)2O = 102 H2O = 18 CH3COOH = 60

Balance de material:

Determinando rA:

Como:

Determinando CAo y CBo:

Determinando las masas:

Determinando las moles:

Reemplazando k y los valores obtenidos en (2):

Finalmente obtenemos el tiempo reemplazando en (1):

Balance de energia:

Reemplazando datos:

Graficando la ecuacin (4) se obtiene:

Resolviendo la integral (3)en Mathcad:

Hallando las masas:Masa del anhidrido acetico:

Masa del Agua:

Hallando la masa total:

Hallando las concentracions iniciales

CONCLUSIONES

Al comparar los datos tericos y los experimentales podemos observar que hay una pequea variacin entre ellos,probablemente,debido a las pequeas perdidas de calor en el reactor.

RECOMENDACIONES

Por lo mencionado se recomienda minimizar las prdidas de calor durante la reaccin con algn otro tipo de aislante y as acercarnos ms a los valores reales. Calibrar los instrumentos para no tener errores en los clculos al momento de tomar los datos.

BIBLIOBGRAFIA

Smith J. M. Ingenieria De La Cinetica Quimica 6 Ed 1991 Denbigh,K.G., Turner,J.C.R (1990). Introduccin a la teora de los reactores qumicos. Limusa. Mxico. Froment,G.F., Bischoff, K.B. (1990). Chemical reactor analysis and design. Wiley. New York Levenspiel,O. (1998). Ingeniera de las reacciones qumicas . Revert. Mxico. http://www.ilustrados.com/publicaciones/EplVFukuZyDhBkhsiu.php http://catarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/documentos/lic/munoz_c_r/capitulo3.pdf http://www.murciasalud.es/recursos/ficheros/137907-ANHIDRIDO_ACETICO.pdf