2. Balance en sistemas reaccionantes-Múltiple reacción
Balance de componente en sistema reaccionante
𝑁𝑆𝑎𝑙𝑒 = 𝑁𝐸𝑛𝑡𝑟𝑎 +
𝑅=1
𝑛
𝑠=1
𝑛
𝑟𝑅 𝜎𝑠𝑅 𝐹𝑆𝑎𝑙𝑒 = 𝐹𝐸𝑛𝑡𝑟𝑎
Balance total en sistema reaccionante
Conversión
𝑁𝑠
𝑆𝑎𝑙𝑒
= 𝑁𝑠
𝐸𝑛𝑡𝑟𝑎
+
𝑟=1
𝑅
𝑟𝑟𝜎𝑠𝑟 𝐹𝑠
𝑆𝑎𝑙𝑒
= 𝐹𝑠
𝐸𝑛𝑡𝑟𝑎
+ 𝑀𝑠
𝑟=1
𝑅
𝑟𝑟𝜎𝑠𝑟
3. Rendimiento fraccional
En caso de que ocurran 𝑅 reacciones en las que participe la
especie 𝑠.El rendimiento fraccional del producto 𝑝 a partir del
reactivo 𝑞 se define como:
𝑌𝑝𝑞 =
𝑅𝑝
𝑅𝑝
𝑀á𝑥
Rendimiento fraccional del producto p con
respecto al reactivo q.
[1]
4. El óxido de etileno utilizado en la producción de glicol se fabrica mediante la
oxidación parcial de etileno con un exceso de aire, sobre un catalizador de plata.
La reacción principal es:
𝐶2𝐻4 + 𝑂2 → 𝐶2𝐻4𝑂
Sin embargo, ocurre la reacción indeseable de combustión:
𝐶2𝐻4 + 𝑂2 → 𝐶𝑂2 + 𝐻2𝑂
Supóngase que, utilizando una alimentación de 23% molar de etileno y con una
conversión de etileno del 43%, se obtiene un rendimiento de 71% de óxido a partir
de ese reactivo.
Calcule la composición de la corriente de descarga del reactor.
Ejemplo:
[1]
5. El óxido de etileno utilizado en la producción de glicol se fabrica mediante la
oxidación parcial de etileno con un exceso de aire, sobre un catalizador de plata.
La reacción principal es:
𝐶2𝐻4 + 𝑂2 → 𝐶2𝐻4𝑂
Sin embargo, ocurre la reacción indeseable de combustión:
𝐶2𝐻4 + 𝑂2 → 𝐶𝑂2 + 𝐻2𝑂
Supóngase que, utilizando una alimentación de 23% molar de etileno y con una
conversión de etileno del 43%, se obtiene un rendimiento de 71% de óxido a
partir de ese reactivo.
Calcule la composición de la corriente de descarga del reactor.
Ejemplo:
[1]
11. Solución-ejemplo 1:
De la relación 2.
𝑌𝐶2𝐻4𝑂,𝐶2𝐻4
=
𝑁𝐶2𝐻4𝑂
2
− 𝑁𝐶2𝐻4𝑂
1
𝑅𝐶2𝐻4𝑂
𝑚á𝑥
0,71 =
𝑁𝐶2𝐻4𝑂
2
𝑅𝐶2𝐻4𝑂
𝑚á𝑥
La razón de producción máxima de óxido de etileno se alcanzaría si todas las moles de etileno se convirtieran
en óxido, por lo tanto, no se produce dióxido de carbono y r2 = 0.
Del balance de etileno:
𝑁𝐶2𝐻4
2
= 𝑁𝐶2𝐻4
1
+ σ𝐶2𝐻4 ,1 𝑟1 + σ𝐶2𝐻4 ,2 𝑟2
𝑁𝐶2𝐻4
2
= 𝑁𝐶2𝐻4
1
+ σ𝐶2𝐻4 ,1 𝑟1
𝑚á𝑥
𝑁𝐶2𝐻4
2
= 𝑥𝐶2𝐻4
1
𝑁1 − 2𝑟1
𝑚á𝑥
0
1,311 = (0,23)(10) − 2𝑟1
𝑚á𝑥
1,311 − 0,23 10
−2
= 𝑟1
𝑚á𝑥
𝑟1
𝑚á𝑥
= 0,4945 𝑘𝑚𝑜𝑙/ℎ
