UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO
FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES CUAUTITLÁN
Plan de Trabajo
Reactor Continuo de Flujo Pistón
LEM VI
INGENIERÍA QUÍMICA
PROFESORA: I.Q. Paula Álvarez Fernández
EQUIPO 3
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Sanchez Benítez Carlos Alberto
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García Díaz Andrea
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Oaxaca Villarreal Frida Belem
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Acosta Solano Eduardo
SEMESTRE: 2023-II
GRUPO: 2853
Cuautitlán Izcalli a 30 de marzo del 2023
INTRODUCCIÓN
Un reactor PFR por sus siglas en ingles “Plug Flow Reactor” o reactor de flujo pistón
es un tipo de reactor químico homogéneo que trabaja en estado estacionario, lo que
significa que las propiedades de este tipo de reactores son constantes a lo largo del
tiempo. La principal característica de estos reactores es que los reactivos no se
mezclan de forma axial como en un reactor CSTR.
Un reactor de flujo pistón puede emplearse para reacciones químicas en
estado líquido o en estado gaseoso. La composición del fluido en estos reactores,
varia de un punto a otro en una sección a lo largo del reactor aunque en
comparación con los reactores de mezcla completa o CSTR, son similares en
cuanto al flujo al ser ambos de flujo continuo a diferencia de su característica de
mezclado.
Algunas de las características del reactor PFR son:
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Flujo continuo y no necesariamente constante de las corrientes de entrada y
salida (flujo de tipo pistón dentro del reactor).
Trabajan en régimen estable, por lo que las características no cambian en
función del tiempo en una posición dada.
Ausencia de mezclado axial dentro del reactor.
El mezclado se produce completamente en dirección radial dentro del reactor.
De este modo, se garantiza que las propiedades del fluido sean constantes
en este plano.
Considerando las características anteriores es posible establecer entonces
que las propiedades del flujo pueden experimentar cambios significativos continuos
en la dirección del flujo de los reactivos a lo largo del reactor. Cada uno de los
elementos del reactor cuenta con un tiempo de residencia dentro del reactor (tR),
siendo este tiempo el mismo para cada uno de los elementos. Es decir, este tiempo
es único para todos los elementos del fluido y no varía durante la operación.
Algunas de las aplicaciones industriales de un reactor PFR es que pueden ser
utilizados para sistemas reactivos tanto en fase gaseosa como en fase líquida,
pueden ser útiles cuando se requiere una producción grande de manera continua lo
que lo diferencia del reactor CSTR en donde el funcionamiento de este es una carga
en lotes. También son ampliamente utilizados para la refinación de petróleo y
producción de butano, etano y propano, así como en polimerización de etileno en
industrias alimenticias y de bebidas.
Durante este trabajo experimental se establecerán las condiciones de
operación como temperatura y flujo para establecer un tiempo de residencia
experimental en el reactor tubular empleando una reacción de hidrolisis de acetato
de butilo para comparar con los datos obtenidos en el modelo empírico del reactor
de flujo pistón.
OBJETIVO GENERAL
Determinar el funcionamiento del reactor tubular instalado en el laboratorio y las
variables que intervienen en la reacción para comparar los resultados obtenidos
contra el modelo ideal para un reactor PFR
PROBLEMA EXPERIMENTAL
Establecer los tiempos de residencia del reactor tubular en función de las variables
de operación de temperatura y flujo de los reactivos de la reacción de hidrolisis
entre acetato de etilo e hidróxido de sodio y realizar la comparación de los datos
obtenidos experimentalmente contra el modelo empírico del reactor de flujo pistón
(PFR).
MATERIAL Y EQUIPO
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Material
Matraces
aforados 1L
Soporte
universal con
pinzas
Parrilla de
agitación con
calentamiento
Vasos de
precipitados de
50
mL
Vasos de
precipitado de
250
mL
Vasos de
precipitado de
1L
Probeta de 100
mL
Cronómetro
Pipeta de 5 mL
Pipeta de 10 mL
Bureta de 50
mL
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Equipo
Conductímetro
Reactor por
lotes
Parrilla de
agitación de
calentamiento
Barra
magnética
Balanza
analítica
Reactor
tubular con
sección
helicoidal de
0.5 cm de
diámetro (v =
0.4 L)
Servicios
• Agua
• Energía
• eléctrica
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Reactivos
Ácido
clorhídrico (0.1
M)
Hidróxido de
Sodio (0.1 M)
Acetato de
Butilo (0.1 M)
Fenolftaleína
Agua destilada
MONTAJE EXPERIMENTAL
CALCULO PARA PREPARACIÓN DE SOLUCIONES
HCl)
(
1 𝑚𝐿
100 𝑔 𝑅𝐴 36.458𝑔 𝑅𝑃 0.1 𝑚𝑜𝑙
)(
)(
)(
) (. 3 𝐿) = 0.7812 𝑚𝐿
1.4 𝑔 𝑅𝐴 100 𝑔 𝑅𝑃
1 𝑚𝑜𝑙 𝐻𝐶𝑙
𝐿
NaOH)
1 𝐿 𝑑𝑖𝑠 (
0.4 𝑚𝑜𝑙 𝑁𝑎𝑂𝐻 40.0 𝑔 𝑁𝑎𝑂𝐻 100 𝑔 𝑅𝐴
)(
)(
) = 16.494 𝑔 𝑁𝑎𝑂𝐻
1𝐿
1 𝑚𝑜𝑙 𝑁𝑎𝑂𝐻 97.0 𝑔 𝑅𝑃
Acetato de etilo)
0.4 𝑚𝑜𝑙 𝐴𝑐. 𝑒𝑡 116.16 𝐴𝑐. 𝑒𝑡 100 𝑔 𝑅𝐴
1 𝑚𝑜𝑙 𝑅𝐴
)(
)(
)(
)
1 𝐿 𝑑𝑖𝑠 (
1𝐿
1 𝑚𝑜𝑙 𝐴𝑐. 𝑒𝑡.
99 𝑔 𝑅𝑃 0.882 𝑚𝐿 𝑅𝑃
= 53.2123 𝑚𝐿 𝐴𝑐. 𝑒𝑡.
BIBLIOGRAFÍA
1. Fogler, H. (2008) Elementos de la Ingeniería de las Reacciones Químicas,
4° edición, Pearson Educación, México.
2. Levenspiel, O. (2010) Ingeniería de las reacciones químicas, 3° edición,
Limusa, México.