Cinética química i disseny de reactors,
Grau d'Enginyeria Química, 2on
Tema 8-4. Estabilidad de reactors CSTR no-isotérmicos
Ejemplo 8-4-2. Estabilidad de un reactor CSTR no-isotérmico con reacción reversible de 1 r orden
Se propone estudiar la estabilidad de un reactor CSTR no-isotérmico para una reacción reversible
de primer orden..
• fO
A!:+ B
6
FMJ = 16 molfmln
sA1,.!,I! -.:· ·• :,-,!r•n
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l Ir. 11•.11 •1��.,•
•
2-
1 '!:.u• !
To111p0101uro (C)
100
200
El reactor que se utiliza en el estudio tiene un volumen V de 1O L y está equipado con un sistema de
refrigeración para controlar la temperatura. El reactivo A se alimenta puro al reactor.
Datos adicionales del sistema:
UA = 5000 cal/min K
CrA = CrB = 40 cal/mol K
AHR = -62500 cal/molA
Kc (400K) = 100
Ke - Ke ( 400K)exp
(Mí� (R
k (400K) = 1 min• 1
E/R = 20000 K
vo = 1 L/min
F Ao = 1O mol/min
IJ
Text = 50 ºC
To = 37 ºC
l
1
400 (T+273.15))
E _l__
l
k = k( 400K)exp(- (
R 400 (T+273.15)
)J
a) Desarrolla los términos de eliminación de calor R(T) y de generación de calor G(T) en
función de la temperatura a partir de los balances de materia y de energía.
b) Calcula valores de G(T) para temperaturas T de 5 0, 1OO ºC, 120ºC, 150 y 200ºC en las
condiciones de operación indicadas,
c) Construye la curva de Ignición-Extinción Ts - Te que resultará para este reactor CSTR no­
isotérmico a partir del diagrama G(T), R(T)-T adjunto (variación de Text de O ºC a lOO ºC) y
las condiciones de operación indicadas.
1
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Cinética química i disseny de reactors,
Grau d'Enginyeria Química, 2on
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Tema 8-4. Estabilidad de reactors CSTR no-isotérmicos
Solución
a) Desarrolla los términos de eliminación de calor RX(T) y de generación de calor G(T) en función
de la temperatura a partir de los balances de materia y de energía.
R(T) = cp 0 (1 + K)(T-I'c:) = 400(T-37)
donde:
Cpo = cpA = 40
=[ UA
K
pOFAO
]=
G(T ) = -t:.Hº . X =
u
donde:
3600
=9
40-10
-t:.HZ · k
1
(�J+k(l+- )
V
Kc
=
62500· k
1
O.l+k(l+- )
Kc
JJ
]
l
i _I K =K (400K)exp (t:.H (
e
e
R 400 (T+273.15)
( [
+To =
T(,. = ( KT:x1
J 37
l+K
E 1
1
k=k(400K)exp --.-R 400 (T+273.15)
J
c) Construye la curva de Ignición-Extinción Ts - Te que resultará para este reactor CSTR no­
isotérmico a partir del diagrama G(T), R(T)-T adjunto (variación de Text de 0 ºC a l00 ºC) y las
condiciones de operación indicadas.
X 10
6-
5
4
E:
�3
Text = 100°C
2
o L-4--'-'--��...__¡.�¡;._.,.,,._,_....._l..h.-""::u...,._L.;!...._[_".i._!.Ll....c_J_Lµ....,__¡_--l-!-l....JL...L.J.-'-L..J._...,,___:[�ll=i=..--i._._.L-...L.....L.....L....r....J
O
100
('20
Temperatura (C)
2
150 .{S¡'c.
200
250
.
'
• AC.
r =
A
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