Ejercicios Reactor Catalitico
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Cálculo de caída de presión en un lecho empacado Calcule la caída de presión en un tramo de 60 pies de tubo cédula 40 de 1 ½ pulgadas, empacado con pastillas de catalizador con un diámetro de ¼ pulgada, si 104.4 lb/h de gas pasan a través del lecho. La temperatura es constante a lo largo del tubo, y es de 260°C. La fracción de huecos es de 45% y las propiedades del gas son similares a las del aire a esta temperatura. La presión en la entrada es de 10 atm. Información adicional Ac= 0.01414 ft 2 para tubo cedula 40 1 ½ pulgadas Para aire 260°C y 10 atm μ=0.0673 lb/ft . h, ρ 0 = 0.413 lb/ft 3 g c =4.17 x 10 8 lb . ft/lb f h 2 Cálculo de conversión en un reactor con caída de presión. El etileno y el oxígeno se alimentan en proporciones estequiométricas a un reactor de lecho empacado que opera isotérmicamente a 260°C. El etileno se alimenta a razón de 0.3 lbmol/s y una presión de 10 atm. Se propone usar 10 bancos de tubos cédula 40 de 1 ½ pulgadas de diámetro empacados con catalizador, con 100 tubos en cada banco. Por consiguiente, la velocidad de flujo molar a cada tubo será de 3x10 -4 lbmol/s. Las propiedades del fluido que reacciona se considerarán idénticas a las del aire a esta temperatura y presión. La densidad de las partículas de catalizador de ¼ de pulgada es de 120 lb/ft 3 y la fracción de huecos del lecho es de 0.45. La ley de velocidad es -r A = kP A 1/3 P B 2/3 lbmol/lbcat . h Con k= 0.0141 lbmol/(atm . lbcat . h) a 260°C. Etileno=A, Oxígeno = B A +1/2 B C Caída de presión con la reacción Resuelva el problema anterior en que no se hace caso omiso del cambio de volumen en la ecuación de Ergun y se resuelven las dos ecuaciones diferenciales acopladas que describen la variación de la conversión y la presión con el peso del catalizador. Diseño de reactor de lecho empacado La hidrometilación del tolueno se efectuá en un reactor de lecho empacado. Grafique la conversión, el cociente de presiones, y, y las presiones parciales del tolueno, el hidrógeno y el benceno en función del peso del catalizador. La velocidad de alimentación molar de tolueno al reactor es de 50 mol/min y el reactor se opera a 40 atm y 640°C. La alimentación consiste en 30% de tolueno, 45% de hidrógeno y 25% de inertes. Se usa hidrógeno en exceso para ayudar a evitar la coquificación. El parámetro de caída de presión es de 9.8x 10 -5 kg -1 . Determine también el peso del catalizador en un RCTA con una densidad volumétrica de 400 kg/m 3 .
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Clculo de cada de presin en un lecho empacado
Calcule la cada de presin en un tramo de 60 pies de tubo cdula 40 de 1 pulgadas, empacado con pastillas de catalizador con un dimetro de pulgada, si 104.4 lb/h de gas pasan a travs del lecho. La temperatura es constante a lo largo del tubo, y es de 260C. La fraccin de huecos es de 45% y las propiedades del gas son similares a las del aire a esta temperatura. La presin en la entrada es de 10 atm.
Informacin adicional
Ac= 0.01414 ft2 para tubo cedula 40 1 pulgadas
Para aire 260C y 10 atm
=0.0673 lb/ft.h, 0= 0.413 lb/ft3
gc=4.17 x 108lb.ft/lbfh2
Clculo de conversin en un reactor con cada de presin.
El etileno y el oxgeno se alimentan en proporciones estequiomtricas a un reactor de lecho empacado que opera isotrmicamente a 260C. El etileno se alimenta a razn de 0.3 lbmol/s y una presin de 10 atm. Se propone usar 10 bancos de tubos cdula 40 de 1 pulgadas de dimetro empacados con catalizador, con 100 tubos en cada banco. Por consiguiente, la velocidad de flujo molar a cada tubo ser de 3x10-4 lbmol/s. Las propiedades del fluido que reacciona se considerarn idnticas a las del aire a esta temperatura y presin. La densidad de las partculas de catalizador de de pulgada es de 120 lb/ft3 y la fraccin de huecos del lecho es de 0.45. La ley de velocidad es
-rA= kPA1/3PB2/3 lbmol/lbcat.h
Con k= 0.0141 lbmol/(atm.lbcat.h) a 260C.
Etileno=A, Oxgeno = B
A +1/2 B C
Cada de presin con la reaccin
Resuelva el problema anterior en que no se hace caso omiso del cambio de volumen en la ecuacin de Ergun y se resuelven las dos ecuaciones diferenciales acopladas que describen la variacin de la conversin y la presin con el peso del catalizador.
Diseo de reactor de lecho empacado
La hidrometilacin del tolueno se efectu en un reactor de lecho empacado. Grafique la conversin, el cociente de presiones, y, y las presiones parciales del tolueno, el hidrgeno y el benceno en funcin del peso del catalizador. La velocidad de alimentacin molar de tolueno al reactor es de 50 mol/min y el reactor se opera a 40 atm y 640C. La alimentacin consiste en 30% de tolueno, 45% de hidrgeno y 25% de inertes. Se usa hidrgeno en exceso para ayudar a evitar la coquificacin. El parmetro de cada de presin es de 9.8x 10-5kg-1. Determine tambin el peso del catalizador en un RCTA con una densidad volumtrica de 400 kg/m3.
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C6H5CH3 + H2 C6H6 + CH4
= 21 + +
Con k = 0.00087 mol/atm2/ kg cat/min.
KB= 1.39, KT= 1.038
