Ejemplo 18. En un reactor agitado continuo se llevan a cabo las siguientes reacciones en

paralelo: 𝐴→𝑅, 𝑟𝑅=𝑘1𝑐𝐴2, 𝑘1=0.4 m3/mol min ∙ 𝐴→𝑆, 𝑟𝑆=𝑘2𝑐𝐴, 𝑘2=2 min-1. La

alimentación contiene 40 mol/m3 de A. Encuentre τ y las composiciones a la salida de A, R

y S si la conversión de A es del 90 %.

Ejemplo 19. Un reactor agitado continuo perfectamente mezclado se usa para lleva a cabo

la reacción A → R. La cinética está dada por

rA = -kCA (kmol/m3s) k = 4x106exp[-8000/T(K))] (s-1)

Otros datos fisicoquímicos son:

PMA = 100 kg/kmol

CA0 = 1 kmol/m3

A una temperatura de 100 °C y una velocidad de producción deseada de 0.4 kg/s,

determine el volumen del reactor requerido para una conversión del 70 %.

Ejemplo 20. Considere la reacción de Diels-Alder entre 1,3-butadieno (B) y metil-acrilato

(M) para formar un aducto (C). La cinética de reacción para B es proporcional al producto

de las concentraciones de B y del catalizador, y su constante de proporcionalidad es igual

a 1.15x10-3 m3/mol ks a 20 °C. La composición de la alimentación es la siguiente: ∙

CB0 = 96.5 mol/m3, CM0 = 184 mol/m3, CCAT0 = 6.63 mol/m3.

Determine el volumen de un reactor agitado continuo para convertir el 40 % del reactivo

limitante asumiendo operación isotérmica y una velocidad de alimentación de líquido de

0.5 m3/ks

Ejemplo 21. Considere las siguientes dos reacciones en paralelo:

𝐴→𝑅𝐴→𝑆

La primera reacción es de segundo orden y la segunda reacción es de primer orden, en

ambos casos con respecto a la concentración de reactivo. La alimentación tiene las

siguientes composiciones: CA0 = 1 M, CR0 = 0, CS0 = 0. Si la alimentación entra a dos

reactores agitados continuos en serie (τ1 = 2.5 min, τ2 = 10 min), calcule la composición

de salida del segundo reactor conociendo la composición en el primero (CA1 = 0.4 M, CR1 =

0.4 M, CS1 = 0.2 M).

Ejemplo 22. Se dispone de 2 reactores de tanque agitado continuos de 5 y 2 m3 y se

requiere tratar 80 l/min de una alimentación que contiene 0.5 M de A y 0.1 M de B. El

producto principal, C, puede seguir reaccionando para formar un subproducto sin valor

comercial. Las reacciones son:

A 25 °C, las expresiones cinéticas para cada reacción referidas al reactivo B son:

Determine en qué orden es conveniente colocar los reactores y cuáles son las

concentraciones en la corriente del segundo reactor.

Ejemplo 23. Se tienen 2 m3/h de corriente de desecho acuosa que contiene un máximo de

0.08 M de un contaminante C. Para poderlo verter al desagüe se debe reducir su

concentración hasta 0.0001 M. La descomposición se realiza de acuerdo a la reacción 2A +

C → Productos Inocuos, donde A es un agente químico se agrega hasta alcanzar una

concentración en la alimentación de 0.2 M. Suponga que al agregar dicho agente no se

afecta el flujo total de la alimentación ni la concentración de C. La cinética disponible es rA

= -0.316 CCCA0.5 (lt0.5/min mol∙ 0.5). Calcule el volumen de cada reactor que se requerirá si se

usan 3 tanques agitados en serie, del mismo tamaño.

Ejemplo 24. La reacción A →B, r=kcA ocurre en un RFP tubular con 90 % de conversión. Si

k = 0.5 min-1, cA0 = 2 M y el flujo volumétrico es de 4 L/min, ¿qué tiempo espacial y qué

volumen de reactor se requerirá?

Ejemplo 25. Para la reacción A ↔B, r=k1cA-k-1cB, k1 = 0.5 min-1, k-1 = 0.1 min-1, cA0 = 2 M,

cB0 = 0 y se desea procesar un flujo volumétrico de 4 L/min

a) Encuentre el tiempo espacial para que se convierta el 50 % en un RFP y en un RAC.

b) Encuentre el tiempo espacial para que se convierta el 90 % en un RFP y en un RAC.

Ejemplo 26. Una enzima específica actúa como catalizador en la fermentación de A.

Calcule el volumen del RFP requerido para alcanzar el 95 % de conversión del reactivo A

(cA0 = 2 M) a una concentración dada de la enzima. La cinética de la fermentación a esta

concentración de enzima está dada

por:

El flujo volumétrico es de 25 L/min

Ejemplo 28. Se tienen 2 m3/h de corriente de desecho acuosa que contiene un máximo de

0.08 M de un contaminante C. Para poderlo verter al desagüe se debe reducir su

concentración hasta 0.0001 M. La descomposición se realiza de acuerdo a la reacción 2A +

C → Productos Inocuos, donde CA0 = 0.2 M. La cinética es –rA = 0.316 CCCA0.5

(lt0.5/min mol∙ 0.5). Calcule el volumen del reactor de flujo pistón necesario para tal fin.

Además, calcule la conversión que se obtendría si el volumen de reactor fuera de 24.6 m3.

Ejemplo 29. El producto de valor agregado B se obtiene en solución a partir del reactivo A.

Existen 2 reacciones secundarias pero sus subproductos carecen de valor comercial. Las

reacciones pertinentes son: 2A ↔ B + 3C; A → D + E; A + E → F. Debe notarse que solo la

reacción principal es reversible. Las velocidades de reacción expresadas por mol de

reacción por minuto por litro, están dadas por:

k1 = 5.5x1019exp[-15034.9/T(K))]

K = 9.5x1021exp[-16959.3/T(K))]

k2 = 7.2x1024exp[-19004.1/T(K))]

k3 = 9.1x1014exp[-11787.3/T(K))]

donde la cte de equilibrio está en mol2/l2. La alimentación solo contiene A y al solvente,

CA0 = 0.35 M, ningún producto se encuentra presente. Primero, a 30 °C, optimice el tiempo

espacial para un reactor tubular necesario para maximizar el rendimiento hacia B y evalúe

la fracción conversión.

r1 = k1(CA2 – CBCC

3/K)

r2 = k2CA2

r3 = k3CACE

Ejemplo 30. Determine la fracción reacción que se alcanza en un reactor tubular

isotérmico si VR = 10.5 m3 y la velocidad de alimentación del flujo volumétrico es de 1.5

m3/h. La alimentación contiene 0.5 M de A, 0.5 M de B y 0.035 M de C. La reacción en fase

líquida y su cinética son: A + B→ 2C + D

rC = kCACB/CC donde k = 1.75 h-1