manual de reactores quimicos

8/18/2019 Manual de Reactores Quimicos

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Unidad:Instituto Tecnológico Superior de

Coatzacoalcos.EdiciónNo. 2

Fecha de Edición:

Agosto 2013

Departamento: Ingeniería Química.

Materia: REACTORES QUIICOS

A!UA" #E $R%CTICAS #E "A&ORATORIO &ASA#OE! CO$ETE!CIAS.


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Fecha de Edición:

Agosto 2013



ATERIA' REACTORES QU(ICOS

CARRERA' INGENIERA !UMI"A

C"A)E #E "A ASI*!ATURA' IQ+,-2-


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SATCA' /,2,0

SEESTRE' S1$TIO


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Agosto 2013



E"A&ORA#O $OR' ING# EDUARD$ %ARMIEN&$"ANDE'ARIA

Reisión Autorización

Academia deIngenier(a !)(mica

*e+e de Di,isión deIngenier(a !)(mica


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I!#ICE #E $R%CTICAS


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!o. de

$r3ctica

!om4re de la pr3ctica $3gina

12

3-./


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$RESE!TACIO!. 5 E6emplo7


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E oeti,o de este man)a consiste en re+orar os +)ndamentos teóricos con a pr4ctica

proporcionando as( as herramientas necesarias para ad5)irir 6 apicar os conocimientos

4sicos de os 7aances de Materia 6 Energ(a#

Este man)a est4 en+ocado a pr4cticas 5)e desarroan a capacidad de an4isis8

in,estigación 6 organiación 5)e compementan e est)dio de os 7aances de Materia 6


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Energ(a en a +ormación de Ingeniero 7io5)(mico os c)aes e permitir4n ad5)irir os

conocimientos 4sicos sore a estr)ct)ra de a materia8 s) reación con as propiedades

+(sicas8 5)(micas8 as( como as e6es de a conser,ación de a materia 6 energ(a 6 s)s

apicaciones dentro de a carrera de Ingenier(a 7io5)(mica#

Este materia de cons)ta 6 apo6o did4ctico se pone en manos de maestros 6

principamente a os a)mnos 5)e se +orman en e Instit)to &ecnoógico %)perior de


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"oatacoacos 6 5)e es ser4 de gran )tiidad en e desarroo de proceso ense9ana

aprendiae#

E man)a est4 organiado agr)pando as pr4cticas de a asignat)ra de manera

sec)encia8 con+orme se aorden os temas# E maestro deer4 dar especia ;n+asis en os

eempos 6 apicaciones de os 7aances de Materia 6 Energ(a en a Ingenier(a 7io5)(mica

seg


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CO$ETE!CIAS A #ESARRO""AR.


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Competencias especí8icas'

• "onocer e identi+icar ose5)ipos de procesos en osc)aes se apican os aancesde materia 6 energ(a#

• Identi+icar os e5)ipos 5)eoperan de manera contin)a 6por otes#

• Interpretar os diagramas de+)o de proceso#

Competencias instrumentales

• "apacidad de an4isis 6 s(ntesis#• "apacidad de organiar 6 pani+icar#• "onocimientos generaes 4sicos#• "onocimientos 4sicos de a carrera#• "om)nicación ora#• =aiidades 4sicas de maneo de a comp)tadora

6 )so de so+t>are#• =aiidades de gestión de in+ormación#


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• Reaiar aances de masa sinreacción 5)(mica en +)ocontin)o#

• Reaiar aances de masa enprocesos con reacción 5)(micaen +)o contin)o#

• Reaiar aances de energ(a 6masa sin reacción 5)(mica en+)o contin)o#

• Reaiar aances de energ(a 6

• %o)ción de proemas#• &oma de decisiones#

Competencias interpersonales

• "apacidad cr(tica 6 a)tocr(tica#• &raao en e5)ipo#• =aiidades interpersonaes#• "apacidad de traaar en e5)ipo interdiscipinario#


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masa en sistemas con reacción5)(mica#

• Utiiar as hoas de c4c)opara a reaiación de osaances de materia#

• =aiidad para traaar en )n amiente aora#

Competencias sist9micas

• "apacidad de apicar os conocimientos en apr4ctica#

• =aiidades de in,estigación#• "apacidad de aprender#• "apacidad de adaptarse a n)e,as sit)aciones#• "apacidad de generar n)e,as ideas ?creati,idad@#


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• =aiidad para traaar en +orma coecti,a#• reoc)pación por a caidad#• 7


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$r3ctica !o. -


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!om4re de la pr3ctica' Conocimiento del reglamento del la4oratorio.

-. O46etio."onocer 6 comprender e regamento de aoratorio8 s) importancia 6 s)apicación en e aoratorio de Ingenier(a 7io5)(mica 6 5)(mica de instit)totecnoógico s)perior de "oatacoacos


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2. Introducción.

Uno de as principaes 4reas de instit)to tecnoógico son os aoratorios8 deido a5)e en eos se reaian pr4cticas as c)aes sim)an os procedimientos reaiadosen as di+erentes ind)strias 5)e eBisten8 como8 as aimenticias8 petroeras 65)(micas# Deido a esto8 eBiste a necesidad 5)e e a)mno reaia as practicas


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con e conocimiento teórico pre,io 6 con os c)idados necesarios 5)e estore5)iere#

Deido a a importancia 5)e tienen as pr4cticas de aoratorio es necesarioconocer os re5)erimientos necesarios 5)e esto cone,a8 )no de os principaesprocedimientos 5)e se e,an a cao en e aoratorio es a seg)ridad e higiene ene aoratorio# Es por eo 5)e e a)mno dee de conocer e regamento deseg)ridad de aoratorio8 en e c)a se estip)an os procedimientos 5)e se deende e,ar en e aoratorio#


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/. aterial: E;uipos < Reactios

ateriales E;uipos Reactios1 Regamento de aoratorio

,igente#

NCA NCA


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=. $rocedimiento.1# Reaiar )na s(ntesis de regamento de aoratorio#

2# In,estigar c)aes son os p)ntos de concentración8 6 e5)ipos deseg)ridad 5)e son necesarios en caso de ag


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0. Cuestionario.

>. Re8erencias 4i4liogr38icas.

1@ Regamento de aoratorio ,igente#


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$r3ctica !o. 2


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!om4re de la pr3ctica' Caracterización cin9tica de una reacción ;uímica?omog9nea

-. O46etio.Determinar a cin;tica de )na reacción 5)(mica por medio de datos eBperimentaesen )n reactor discontin)o a ni,e aoratorio

2. Introducción.


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'a cin;tica 5)(mica est)dia a rapide o ,eocidad con 5)e )na o m4s s)stanciasse p)eden con,ertir en otras di+erentes# Mediante e an4isis de os datos 5)edescrien a desaparición de )n reacti,o o a ,eocidad de +ormación de osprod)ctos8 se p)eden ded)cir m)chas de as caracter(sticas de )na reacción5)(mica8 taes como e mecanismo de reacción8 e+ectos de medio circ)ndante?temperat)ra8 presión8 etc#@8 ag)nas cantidades termodin4micas8 entre otros#


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De ac)erdo con a e6 de acción de masas8 a ,eocidad de reacción depende engenera8 de a composición de reacti,os 6 de a temperat)ra# Matem4ticamentep)ede ser eBpresada de a sig)iente manera:

),,( ii C P T f r = = λ β α

n B AC kC ±

Así para una sola reacción la velocidad de reacción en términos de unreactivo “i” se describe de manera negativa y para un productocualquiera que sea se escribe positiva. De esta manera para la reacción


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en la cual involucra un solo reactivo “A” la velocidad de reacción dedicho reactivo será

n

A A kC r −=

Dónde “!” es la constante de reacción" “n” es el orden de la reacción"“#A” es la concentración del reactivo A en cualquier instante.


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'a operación de )n reactor discontin)o consiste en introd)cir os reacti,os areactor8 mecaros 6 permitir 5)e reaccionen en )n tiempo determinado#Finamente8 se descarga a meca res)tante# Esta es )na operación a estadoinestae ?estado no estacionario@8 en a 5)e a composición ,ar(a con e tiempo8a)n5)e se hace a s)posición +)ndamenta8 de 5)e en cada instante en todos osp)ntos de ,o)men de reactor8 a composición es )ni+orme#


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E+ect)ando )n aance de materia re+erido a c)a5)ier componente en )n reactor discontin)o8 tomando en c)enta 5)e a composición es )ni+orme en cada instante6 5)e d)rante a reacción no eBisten entradas ni saidas de +)idos de sistema8 seotiene matem4ticamente:

dt

dC r

A

A −=


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'a reacción prop)esta es a saponi+icación de acetato de etio por hidróBido desodio es:

OH H C COONaCH H COOC CH NaOH 523523 +→+

Esta reacción p)ede considerarse de primer orden con respecto a hidróBido desodio 6 e acetato de etio 6 de seg)ndo grado orden con respecto a os dosreacti,os en con)nto8 dentro de os (mites de concentración de 0 a 0#1 M 6temperat)ra de 20 a -0 "


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3# aterial: E;uipos < Reactios

ateriales E;uipos Reactios1 ipeta de 10m 1 Reactor 7A&"= Ag)a


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destiada

1 "ronometro 1 7aana digita Acetato deEtio

2 Matra ,o)m;trico .00m =idróBidode sodio

3 Matra ,o)m;trico 100m


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3 asos de ppt# 100m

1 Esp4t)a

1 eria

1 Em)do

=. $rocedimiento.


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1# "onstr)ir a c)r,a de cairación de concentración ,s cond)cti,idad8para eo se preparan 3 so)ciones a 0#1.8 0#1 6 0#0. M de Na$= en 2.0 mcada )na8 medir s)s cond)cti,idades# E cond)ctimetro dee estar cairadocon )na so)ción patrón8 de 0#1 M de H"8 a c)a registra )na cond)cti,idadde 12# m% a 2."#

2# Ensamar e sistema de eBperimentación de ac)erdo a a +ig)ra 1#


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3# reparar .00 m de )na so)ción de Na$= 1 M8 ,ertera en e reactor 6acti,ar e sistema de agitación# E primer eBperimento se reaiar4 atemperat)ra amiente 6 se as)me 5)e a reacción se e,a acao demanera isot;rmica8 o 5)e signi+ica 5)e s) temperat)ra no ,ar(a de maneraree,ante#


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-# reparar .00 m de so)ción de acetato de etio 1 M# ")ando e medioha6a acanado a temperat)ra de operación8 ,erter a so)ción en ereactor# Anotar as ect)ras de cond)cti,idad cada /0 seg)ndos d)rante )nperiodo de 10 min)tos 6 desp);s cada . min)tos d)rante .0 min)tos#


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+igura -# Mod)o de reactor tipo 7A&"=

.# Cuestionario.1# $tener e ,aor de orden de a reacción 6 a constante cin;tica8 por em;todo integra 6 a aproBimación por m(nimos c)adrados#

2# "omparar as c)r,as de descomposición de Na$= de an4isis en ereactor pioto 6 os otenidos con a ec)ación di+erencia cin;tica#


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>. Re8erencias 4i4liogr38icas.1# 'e,enspie8 $# 1J/# 'a ingenier(a de as reacciones 5)(micas# EditoriaRe,ert;8 Espa9a#

2# %mith8 *# M# 1JJ2# Ingenier(a de a cin;tica 5)(mica# Editoria "E"%A8 1KEdición8 M;Bico#


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$r3ctica !o. /


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!om4re de la pr3ctica' #istri4ución de residencia en un reactor contin@o detan;ue agitado.

-. O46etio.Determinar e tiempo de residencia de )n reactor tipo contin)o de tan5)e agitado?"%&R@ mediante a reacción de saponi+icación de Acetato de Etio


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2. Introducción.

E comportamiento de rea de os reactores no se a)sta eBactamente a assit)aciones de )n reactor idea ?como )n reactor contin)o de tan5)e agitado@8por5)e siempre eBisten des,iaciones 5)e p)eden pro,ocar )na dismin)ción en ae+icacia de proceso ?canaiaciones8 onas m)ertas8 etc#@#

EBisten ,arios m;todos para tomar en c)enta estas no ideaidades 5)e se ,enre+eadas en e +)o# Uno de estos m;todos es por medio de a distri)ción de


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tiempos de residencia de materia 5)e circ)a a tra,;s de recipiente#EBperimentamente se p)ede encontrar esta distri)ción )tiiando )n traador +(sico o no reacti,oL a)n5)e c)ando se tienen oeti,os especiaes p)ede interesar )n traador reacti,o# 'a inc)sión de traador a sistema reaccionante en aaimentación p)ede ser de tipo imp)so o de tipo escaón# E eBperimento tipoescaón consiste en introd)cir )na corriente de +)ido 5)e entra a reactor 6 5)e en)n principio no ten(a traador ag)no# 'a se9a de saida medida como a reaciónde a concentración de a concentración de traador a a saida "8 con respecto a


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a concentración a a entrada 8 amada tami;n c)r,a F8 ta 6 como se

presenta en a +ig)ra 1#


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Fig)ra 1# Gra+icas de entrada ,s saida para )n eBperimento tipo escaón ?c)r,asF@

E eBperimento tipo imp)so oc)rre c)ando a a corriente 5)e no contiene traador ag)no8 se e in6ecta de modo ,irt)amente instant4neo )na corriente de traador8conocida como p)sación o +)nción deta# 'as se9aes caracter(sticas tanto a a


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entrada como a a saida para as concentraciones de traador8 amadas tami;nc)r,as "8 se presenta en a +ig)ra 2#


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Fig)ra 2# Gr4+icas de entrada 6 saida para )n eBperimento tipo imp)so ?c)r,as "@#


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'a distri)ción de tiempos de residencia ?D&R@ de )n +)ido es a distri)ción deos tiempos 5)e tardan os eementos de +)ido para sair de reactor# Escon,eniente representar a D&R de )na +orma en a 5)e e 4rea ao a c)r,a seaa )nidad# ara desarroar esta normaiación8 se di,ide a concentración medida


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" por s8 e 4rea ao a c)r,a de concentración tiempo# As( se otiene a sig)ienteec)ación normaiada

∫ ∫ ==α α

00

1dt s

C Cdt

Dónde:


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∫ ∑ ∆≅α

0

ii t C dt s

C


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E tiempo de residencia promedio de as especies dentro de reactor esta dadoseg


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"onsiderando e caso de )n reactor per+ectamente mecado en estadoestacionario8 con )n +)o de entrada 6 )n +)o de saida8 a +)nción de distri)ciónde tiempos de residencia E est4 dada por:

t

e E

t

t −

=

Desarroando a c)r,a E en +)nción de a ec)ación anterior8 e comportamiento deesta c)r,a para )n R"&A idea es e 5)e se m)estra a contin)ación ?+ig)ra 3@


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Fig)ra 3 ")r,a E de resp)esta a )na entrada tipo imp)so para )n R"&A idea#


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ateriales E;uipos Reactios1 Esp4t)a 1 Reactor "%&R Ag)a destiada

1 roeta de 10m 1 7aana digita Ag)a desioniada


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Agosto 2013



2 Matra a+orado de 2t "or)ro de potasio

3 Matra a+orado de .0m

3 aso de ppt# 100m

1 aso de ppt# 1'


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Agosto 2013



=. $rocedimiento.

1# reparar 2 itros de )na so)ción 0#1M de cor)ro de potasio# erter aso)ción en )n tan5)e de aimentación 5)e inc)6e e mód)o RR"&A#


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2# 'enar e otro tan5)e de aimentación con ag)a desioniada8 ,aciar otracantidad de ag)a dentro de reactor8 enando hasta s) ni,e m4Bimo#

3# eri+icar a posición de a mang)era8 esta deer4 estar conectadaadec)adamente a reactor#

-# Encender e interr)ptor principa de mód)o de R"&A 6 e de a omade aimentación 5)e est4 conectada a tan5)e de a aimentación 5)e


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contiene e ag)a# "oocar a peria de a)ste de +)o ,o)m;trico en aposición #0#

.# Accionar e interr)ptor de sistema de agitación 6 coocar a peria de,eocidad en #0#

/# ermitir e +)o de ag)a por medio min)to8 de tan5)e de aimentaciónhacia e reactor# Apicar e imp)so de a so)ción de H" de a sig)ientemanera# Apagar a oma de aimentación de ag)a 6 encender a mismo


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tiempo a oma con a so)ción saina# 'a posición de a peria para aso)ción saina dee estar en .#0# Anotar as ect)ras de cond)cti,idad amomento de omear a sa cada 10 seg)ndos por )n periodo de /0min)tos#

# E tiempo de omeo de a so)ción saina dentro de reactor dee ser de 1. min)tos# En este tiempo omear e ag)a deteniendo e imp)so de asa a mismo tiempo#


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0. Cuestionario1# Gra+icar a c)r,a de cond)cti,idad ,s tiempo para e reactor in,o)crado6 anaiar s) comportamiento#


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2# "onstr)ir a c)r,a E partiendo de a reación entre a cond)cti,idad 6 aconcentración de a so)ción saina

3# "omparar a gr4+ica otenida de paso 6 a +ig)ra 3# "onc)ir en ase aos res)tados otenidos#


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$r3ctica !o. =


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!om4re de la pr3ctica' #eterminación de la distri4ución de residencia en unreactor tipo $+R 5Tu4ular7

-. O46etio.Determinar e tiempo de residencia de )n reactor tipo FR mediante areacción de saponi+icación de Acetato de Etio


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Agosto 2013



2. Introducción.

E comportamiento de rea de os reactores no se a)sta eBactamente a assit)aciones de )n reactor idea ?como )n reactor contin)o de tan5)e agitado@8por5)e siempre eBisten des,iaciones 5)e p)eden pro,ocar )na dismin)ción en ae+icacia de proceso ?canaiaciones8 onas m)ertas8 etc#@#

EBperimentamente se p)ede encontrar esta distri)ción )tiiando )n traador +(sico o no reacti,oL a)n5)e c)ando se tienen oeti,os especiaes p)ede interesar


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)n traador reacti,o# 'a inc)sión de traador a sistema reaccionante en aaimentación p)ede ser de tipo imp)so o de tipo escaón# E eBperimento tipoescaón consiste en introd)cir )na corriente de +)ido 5)e entra a reactor 6 5)e en)n principio no ten(a traador ag)no# 'a se9a de saida medida como a reaciónde a concentración de a concentración de traador a a saida "8 con respecto a

a concentración a a entrada 8 amada tami;n c)r,a F8 ta 6 como se

presenta en a +ig)ra 1#


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Fig)ra 1# Gra+icas de entrada ,s saida para )n eBperimento tipo escaón ?c)r,asF@

E eBperimento tipo imp)so oc)rre c)ando a a corriente 5)e no contiene traador ag)no8 se e in6ecta de modo ,irt)amente instant4neo )na corriente de traador8conocida como p)sación o +)nción deta# 'as se9aes caracter(sticas tanto a aentrada como a a saida para as concentraciones de traador8 amadas tami;nc)r,as "8 se presenta en a +ig)ra 2#


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Fig)ra 2# Gr4+icas de entrada 6 saida para )n eBperimento tipo imp)so ?c)r,as "@#


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'a distri)ción de tiempos de residencia ?D&R@ de )n +)ido es a distri)ción deos tiempos 5)e tardan os eementos de +)ido para sair de reactor# Escon,eniente representar a D&R de )na +orma en a 5)e e 4rea ao a c)r,a seaa )nidad# ara desarroar esta normaiación8 se di,ide a concentración medida" por s8 e 4rea ao a c)r,a de concentración tiempo# As( se otiene a sig)ienteec)ación normaiada


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∫ ∫ ==α α

00

1dt s

C Cdt

Dónde:


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∫ ∑ ∆≅α

0

ii t C dt s

C

E tiempo de residencia promedio de as especies dentro de reactor esta dadoseg


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"onsiderando e caso de )n reactor per+ectamente mecado en estadoestacionario8 con )n +)o de entrada 6 )n +)o de saida8 a +)nción de distri)ciónde tiempos de residencia E est4 dada por:

t

e E

t

t −

=

Desarroando a c)r,a E en +)nción de a ec)ación anterior8 e comportamiento deesta c)r,a para )n R"&A idea es e 5)e se m)estra a contin)ación ?+ig)ra 3@


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Fig)ra 3 ")r,a E de resp)esta a )na entrada tipo imp)so para )n R"&A idea#



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ateriales E;uipos Reactios1 Esp4t)a 1 Reactor FR Ag)a destiada

1 roeta de 10m 1 7aana digita Ag)a desioniada

2 Matra a+orado de 2t "or)ro de potasio

3 Matra a+orado de .0m


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Agosto 2013



3 aso de ppt# 100m

1 aso de ppt# 1'

=. $rocedimiento.

1# reparar 2 itros de )na so)ción 0#1M de cor)ro de potasio# erter a so)ciónen )n tan5)e de aimentación 5)e inc)6e e mód)o con e Reactor &))ar#


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Fecha de Edición:

Agosto 2013



2# 'enar e otro tan5)e de aimentación con ag)a desioniada8 ,aciar otracantidad de ag)a dentro de reactor8 enando hasta s) ni,e m4Bimo#

3# eri+icar a posición de a mang)era8 esta deer4 estar conectadaadec)adamente a reactor#

-# Encender e interr)ptor principa de mód)o de R"&A 6 e de a oma deaimentación 5)e est4 conectada a tan5)e de a aimentación 5)e contiene eag)a# "oocar a peria de a)ste de +)o ,o)m;trico en a posición #0#


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Fecha de Edición:

Agosto 2013



.# Accionar e interr)ptor de sistema de agitación 6 coocar a peria de ,eocidaden #0#


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Fecha de Edición:

Agosto 2013



/# ermitir e +)o de ag)a por medio min)to8 de tan5)e de aimentación hacia ereactor# Apicar e imp)so de a so)ción de H" de a sig)iente manera# Apagar aoma de aimentación de ag)a 6 encender a mismo tiempo a oma con aso)ción saina# 'a posición de a peria para a so)ción saina dee estar en .#0#

Anotar as ect)ras de cond)cti,idad a momento de omear a sa cada 10seg)ndos por )n periodo de /0 min)tos#


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Fecha de Edición:

Agosto 2013



# E tiempo de omeo de a so)ción saina dentro de reactor dee ser de 1.min)tos# En este tiempo omear e ag)a deteniendo e imp)so de a sa a mismotiempo#

0. Cuestionario1# Gra+icar a c)r,a de cond)cti,idad ,s tiempo para e reactor in,o)crado6 anaiar s) comportamiento#


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Agosto 2013



2# "onstr)ir a c)r,a E partiendo de a reación entre a cond)cti,idad 6 aconcentración de a so)ción saina

3# "omparar a gr4+ica otenida de paso 6 a +ig)ra 3# "onc)ir en ase aos res)tados otenidos#


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Agosto 2013






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Agosto 2013



$r3ctica !o. 0


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Agosto 2013



!om4re de la pr3ctica' #eterminación de la constante cin9tica para unareacción de saponi8icación en un reactor contin@o de tan;ue agitado a

di8erentes regímenes de transporte

-. O46etio.E,a)ar a constante de reacción en )n reactor contin)o de tan5)e agitado condi+erentes reg(menes de transporte#


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2. Introducción.

Una de as caracter(sticas principaes de reactor contin)o de tan5)e agitado?"%&R@ radica en 5)e si e mecado es m)6 e+iciente as propiedades de ameca reaccionante ser4n )ni+ormes en todas as secciones de recipiente8 taescomo a concentración 6 a temperat)ra# 'a e+iciencia en e mecado indica si acomposición 6 temperat)ra en c)a5)ier p)nto de ,o)men de reactor son ig)aesa a composición 6 temperat)ra de a corriente de saida#


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Agosto 2013



Fig)ra 1# Reactor pioto tipo "%&R


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Agosto 2013



E aance de materia re+erido a reacti,o imitante i para )n "%&R en estadoestacionario8 p)ede representarse a tra,;s de a sig)iente ec)ación

i

iir

V

C C u−=

− )( 0

Donde a ,eocidad de reacción con respecto a mismo reacti,o es:


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Agosto 2013



),,( ii C P T f r = = λ β α

n B AC kC ±

A introd)cir os reacti,os a reactor8 amos reacti,os ,ienen por corrientesseparadas8 pero )sto antes de entrar a reactor8 as dos corrientes se )nen en )nasoa8 por o 5)e para otener e ,aor de a concentración de Na$= a a entradade reactor ?"A0@ se dee tomar en c)enta e ,o)men tota de a corriente de


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Agosto 2013



entrada a reactor8 5)e inc)6e tami;n e ,o)men 5)e oc)pa e acetato de etio enesta corriente# %e recomienda hacer )n aance de materia entre os p)ntos 2 6 3para e Na$= 6 entre 1 6 3 para e acetato de etio8 seg


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Agosto 2013




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Agosto 2013



Fig)ra 1# Es5)ema de reactor "%&R#


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Agosto 2013




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Agosto 2013




ateriales E;uipos Reactios1 ipeta de 10m 1 Reactor "%&R Ag)a

destiada

1 "ronometro 1 7aana digita Acetato deEtio


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Agosto 2013



3 Matra ,o)m;trico 2.0m =idróBidode sodio

2 Matra ,o)m;trico 2'

3 asos de ppt# 2.0m#

1 Esp4t)a

1 eria


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Agosto 2013



1 Em)do

1 idrio de reo

1 aso de ppt# 2

1 roeta de 10m

=. $rocedimiento.

a7 Cali4ración


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Agosto 2013



'os +)os ,o)m;tricos 5)e corresponden a a escaa de medición de asomas perist4ticas8 se otienen de a c)r,a de cairación para cadaoma# %e )tiia )na proeta de 10 m 6 )n cronometro# rimero sedesconecta e eBtremo de a mang)era 5)e ,iene de )na oma 6 a 5)e sedirige a reactor8 se cooca a peria de a oma en a posición 2#0 6 seenciende# "on e cronometro 6 a proeta8 se mide e ,o)men 5)e caedentro de a proeta en )n tiempo determinado#


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Fecha de Edición:

Agosto 2013



E +)o ,o)m;trico se de+ine como ,o)men por )nidad de tiempo# Estecorresponde a a marca de 2#0 de a oma perist4tica# Repetir eprocedimiento para as marcas -#08 /#0 6 #0# "rear a gr4+ica de estosp)ntos 6 determinar a posición 5)e corresponde a +)o re5)erido para areacción#

47 Eperimento


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Fecha de Edición:

Agosto 2013



1# reparar dos so)ciones de dos itros cada )na8 )na so)ción de 0#1 M dehidróBido de sodio 6 a otra 0#1 M de acetato de etio#

2# Re,isar e mód)o "%&R8 en)agaro con ag)a desioniada 6posteriormente cerrar as a,es#

3# "airar as perias de as omas perist4ticas indi,id)amente demód)o de "%&R para otener a c)r,a de cairación correspondiente#


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Fecha de Edición:

Agosto 2013



%)ministrar )n +)o ,o)m;trico de -0 mCmin Re,isar a sección derecomendaciones para a cairación de as omas#

-# erter cada so)ción en os tan5)es de amacenamiento integrados en emód)o de "%&R# "oocar a peria de contro de agitación sore a marca5)e indica e n


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Fecha de Edición:

Agosto 2013



posición 1 e interr)ptor 5)e se enc)entra en e ado derecho de a pantaade temperat)ra de mód)o "%&R# $primir e otón roo de taero detemperat)ra )nto con e otón 6 a +echa hacia arria o hacia aao seg


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Fecha de Edición:

Agosto 2013



seg)ndos d)rante 10 min)tos 6 posteriormente cada . min)tos d)rante 3.min)tos para aseg)rar 5)e se acance e estado estacionario de a reacción#

# 'impiar c)idadosamente e mód)o de "%&R a t;rmino de a reacción#


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Fecha de Edición:

Agosto 2013



# Reaiar a misma eBperimentación sin e )so de os de+ectores ?a+es@integrados en e sistema 6 dismin)ir as re,o)ciones de sistema deagitación con e +in de oser,ar os proemas de trans+erencia de masa de)n "%&R no idea#


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Fecha de Edición:

Agosto 2013



0. Cuestionario1# Gra+icar a cond)cti,idad ,s tiempo para e periodo de reacción 6 determinar e momento en 5)e se ega a estado estacionario#

2# Gra+icar a con,ersión ,s tiempo para e acetato de sodio e hidróBido desodio#

3# "ac)ar a concentración de Na$= a estado estacionario8 a constantecin;tica de reacción#


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Fecha de Edición:

Agosto 2013



-# Anaiar 6 disc)tir cada )na de as gr4+icas 6 c4c)os reaiados#



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Agosto 2013





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Fecha de Edición:

Agosto 2013



$r3ctica !o. >

!om4re de la pr3ctica' #eterminación del e8ecto de la temperatura en laconstante cin9tica de la descomposición del ?idróido de sodio


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Agosto 2013



-. O46etio.Determinar e e+ecto de a temperat)ra en a contante cin;tica de )na reacción5)(mica por medio de datos eBperimentaes en )n reactor discontin)o a ni,eaoratorio#

2. Introducción.


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Fecha de Edición:

Agosto 2013



'a cin;tica 5)(mica est)dia a rapide o ,eocidad con 5)e )na o m4s s)stanciasse p)eden con,ertir en otras di+erentes# Mediante e an4isis de os datos 5)edescrien a desaparición de )n reacti,o o a ,eocidad de +ormación de osprod)ctos8 se p)eden ded)cir m)chas de as caracter(sticas de )na reacción5)(mica8 taes como e mecanismo de reacción8 e+ectos de medio circ)ndante?temperat)ra8 presión8 etc#@8 ag)nas cantidades termodin4micas8 entre otros#


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Agosto 2013



De ac)erdo con a e6 de acción de masas8 a ,eocidad de reacción depende engenera8 de a composición de reacti,os 6 de a temperat)ra# Matem4ticamentep)ede ser eBpresada de a sig)iente manera:

),,( ii C P T f r = = λ β α

n B AC kC ±

Así para una sola reacción la velocidad de reacción en términos de unreactivo “i” se describe de manera negativa y para un productocualquiera que sea se escribe positiva. De esta manera para la reacción


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Fecha de Edición:

Agosto 2013



en la cual involucra un solo reactivo “A” la velocidad de reacción dedicho reactivo será

n

A A kC r −=

Dónde “!” es la constante de reacción" “n” es el orden de la reacción"“#A” es la concentración del reactivo A en cualquier instante.


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Agosto 2013



ara a inmensa ma6or(a de as reacciones se ha encontrado 5)e e +actor dependiente de a temperat)ra8 se a)sta a a eBpresión encontrada por Arrheni)s:

RT Ea

ek k −

=0

Donde 0 es amado +actor preeBponencia e c)a se determina mediante an4isisn)m;ricos8 Ea es a energ(a de acti,ación8 R a contante de os gases ideaes 6 &a temperat)ra en )nidades Aso)tas#


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Agosto 2013



'a operación de )n reactor discontin)o consiste en introd)cir os reacti,os areactor8 mecaros 6 permitir 5)e reaccionen en )n tiempo determinado#Finamente8 se descarga a meca res)tante# Esta es )na operación a estadoinestae ?estado no estacionario@8 en a 5)e a composición ,ar(a con e tiempo8a)n5)e se hace a s)posición +)ndamenta8 de 5)e en cada instante en todos osp)ntos de ,o)men de reactor8 a composición es )ni+orme#

E+ect)ando )n aance de materia re+erido a c)a5)ier componente en )n reactor discontin)o8 tomando en c)enta 5)e a composición es )ni+orme en cada instante


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Agosto 2013



6 5)e d)rante a reacción no eBisten entradas ni saidas de +)idos de sistema8 seotiene matem4ticamente:

dt

dC r

A

A −=

'a reacción prop)esta es a saponi+icación de acetato de etio por hidróBido desodio es:

OH H C COONaCH H COOC CH NaOH 523523 +→+


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Agosto 2013



Esta reacción p)ede considerarse de primer orden con respecto a hidróBido desodio 6 e acetato de etio 6 de seg)ndo grado orden con respecto a os dosreacti,os en con)nto8 dentro de os (mites de concentración de 0 a 0#1 M 6temperat)ra de 20 a -0 "


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ateriales E;uipos Reactios1 ipeta de 10m 1 Reactor 7A&"= Ag)a

destiada

1 "ronometro 1 7aana digita Acetato de


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Etio

2 Matra ,o)m;trico .00m =idróBidode sodio

3 Matra ,o)m;trico 100m

3 asos de ppt# 100m

1 Esp4t)a


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Agosto 2013



1 eria

1 Em)do

=. $rocedimiento.1# "onstr)ir a c)r,a de cairación de concentración ,s cond)cti,idad8para eo se preparan 3 so)ciones a 0#1.8 0#1 6 0#0. M de Na$= en 2.0 mcada )na8 medir s)s cond)cti,idades# E cond)ctimetro dee estar cairado


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Agosto 2013



con )na so)ción patrón8 de 0#1 M de H"8 a c)a registra )na cond)cti,idadde 12# m% a 2."#

2# Ensamar e sistema de eBperimentación de ac)erdo a a +ig)ra 1#

3# reparar .00 m de )na so)ción de Na$= 1 M8 ,ertera en e reactor 6acti,ar e sistema de agitación# E primer eBperimento se reaiar4 atemperat)ra amiente 6 se as)me 5)e a reacción se e,a acao de


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Fecha de Edición:

Agosto 2013



manera isot;rmica8 o 5)e signi+ica 5)e s) temperat)ra no ,ar(a de maneraree,ante#

-# reparar .00 m de so)ción de acetato de etio 1 M# ")ando e medioha6a acanado a temperat)ra de operación8 ,erter a so)ción en e


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Agosto 2013



reactor# Anotar as ect)ras de cond)cti,idad cada /0 seg)ndos d)rante )nperiodo de 10 min)tos 6 desp);s cada . min)tos d)rante .0 min)tos#

.# E procedimiento anterior se reaiara a)mentado a temperat)ra desistema por medio de serpent(n de caentamiento8 as temperat)ras aanaiar son: 2.8 308 -08 /0 0 "#

.# Cuestionario.


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1# $tener e ,aor de orden de a reacción 6 a constante cin;tica8 por em;todo integra 6 a aproBimación por m(nimos c)adrados para cada pr)eareaiada#

2# "omparar as c)r,as de descomposición de Na$= de an4isis en ereactor pioto 6 os otenidos con a ec)ación di+erencia cin;tica8 para cadapr)ea reaiada#


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Agosto 2013



3# $tener e ,aor de +actor preeBponencia 6 e +actor de energ(a ?EaCR@de a constante de Arrheni)s 6 reaiar 6 ,eri+icar e error con respecto a osan4isis reaiados en e reactor pioto#


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manual de reactores quimicos

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