El documento describe reacciones químicas en serie y paralelo. Explica cómo analizar la distribución de productos en este tipo de reacciones y presenta ecuaciones para calcular concentraciones máximas de intermedios y productos finales en reactores de flujo pistón y tanque agitado. También incluye gráficos de la distribución de compuestos y resuelve ejercicios cinéticos para determinar constantes de velocidad de reacciones múltiples.

1. REACCIONES EN SERIE PARALELO UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL DE LA FUERZA ARMADA INGENIERIA DE LAS REACCIONES ING PATRICIA RAMIREZ

2. Reacciones irreversibles en serie – paralelo de dos etapas A + B -> K1 -> R R + B -> K2 -> S UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL DE LA FUERZA ARMADA INGENIERIA DE LAS REACCIONES

3. Estudio cualitativo sobre la distribución de productos UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL DE LA FUERZA ARMADA INGENIERIA DE LAS REACCIONES

4. Figura 8.11 Distribución de compuestos en el vaso de precipitados B con el método de mezcla que se muestra UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL DE LA FUERZA ARMADA INGENIERIA DE LAS REACCIONES S B A Moles de A añadidos diferencialmente (se consume la totalidad de A en cada adición) Cantidad en el vaso B, o de mezcla

5. Figura 8.12 Distribución de compuestos en el vaso de precipitados para cualquiera de los métodos de mezcla que se muestran UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL DE LA FUERZA ARMADA INGENIERIA DE LAS REACCIONES

6. A partir de estas consideraciones se propone la regla general Las reacciones irreversibles en serie paralelo pueden analizarse en función de sus reacciones constituyentes en serie y en paralelo, ya que el contacto para la distribución favorable de productos es el mismo que para reacciones constituyentes UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL DE LA FUERZA ARMADA INGENIERIA DE LAS REACCIONES

7. Estudio cuantitativo Reactor de flujo pistón o intermitente Cuando no hay componente R en la alimentación los limites de integración son C A0 y C A para A y C R0 =0 para R Dividiendo entre - Para hallar las concentraciones máximas de R UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL DE LA FUERZA ARMADA INGENIERIA DE LAS REACCIONES

8. Estudio cuantitativo Continuación Reactor de flujo pistón o intermitente Para encontrar las concentraciones de los otros componentes en cualquier instante, simplemente se hace un balance de materia. Un balance de A proporciona A partir de la cual se puede calcular Cs en función de C A y C R Finalmente, un balance de materia aplicado al componente B A partir del cual puede calcularse C B UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL DE LA FUERZA ARMADA INGENIERIA DE LAS REACCIONES

9. Estudio cuantitativo Reactor de tanque agitado Para hallar las concentraciones máximas de R UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL DE LA FUERZA ARMADA INGENIERIA DE LAS REACCIONES

10. Representación grafica Figura 8.13 Distribución de compuestos en un reactor intermitente o en un reactor de flujo piston para las reacciones elementales de serie paralelo UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL DE LA FUERZA ARMADA INGENIERIA DE LAS REACCIONES

11. Representación grafica Figura 8.14 Distribución de compuestos en un reactor tanque agitado para las reacciones elementales de serie paralelo UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL DE LA FUERZA ARMADA INGENIERIA DE LAS REACCIONES

12. Representación grafica Comparando las figuras 8.13 y 8.14 con las figuras 8.3b y 8.5b, se observa que en ambos casos la distribución de estos materiales es la misma El flujo pistón nuevamente da una concentración mas alta del producto intermedio que el flujo de tanque agitado Estas figuras indican que cualquiera que sea el sistema reactor seleccionado, cuando la conversión fraccional de A es baja, el rendimiento fraccional de R es grande. Así, es posible separar de una manera económica pequeñas cantidades de R de una gran corriente de producto, el montaje optimo para la producción de R ha de tener pequeñas conversiones por paso combinadas con la separacion de R y la recirculacion del componente A no empleado UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL DE LA FUERZA ARMADA INGENIERIA DE LAS REACCIONES

13. Ejercicio Cinética de una reacción en serie paralelo A partir de cada uno de los experimentos siguientes ¿Qué puede decirse acerca de las constantes cinéticas de cada una de las reacciones múltiples? A + B -> K1 -> R R + B -> K2 -> S Experimento 1: medio mol de B se vierte poco a poco, con agitación, en un recipiente que contiene un mol de A. La reacción transcurre lentamente y cuando se ha consumido todo el componente B, quedan sin reaccionar 0.67moles de A. Experimento 2: se mezcla rápidamente un mol de A con 1.25 moles de B. La reacción es bastante lenta, de modo que no transcurre en grado apreciable antes de que se consiga la homogeneidad en cuanto a composición. Al completarse la reacción 0.5 moles de R se encuentran presenta en la mezcla Experimento 3: Se mezclan rápidamente 1mol de A y 1.25 moles de B. la reacción es lo suficientemente lenta para que no transcurra en grado apreciable antes de que se consiga la homogeneidad entre A y B. en el tiempo en que se han consumido 0.9 moles de B, están presentes en la mezcla 0.3 moles de S UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL DE LA FUERZA ARMADA INGENIERIA DE LAS REACCIONES

14. Solución Cinética de una reacción en serie paralelo Experimento 1: medio mol de B se vierte poco a poco, con agitación, en un recipiente que contiene un mol de A. La reacción transcurre lentamente y cuando se ha consumido todo el componente B, quedan sin reaccionar 0.67moles de A Datos Proceso Discontinuo RPC Condición Inicial Condición Final B 0 =0.5mol B=0 A 0 =1mol A=0.67mol Base de calculo: 1litro X A =1 – C A = 1 - A C A0 A 0 X A =1 – 0.67 = 0.33 1 B consumido B 0 – B = 0.5 -0 = 0.5 A 0 1 UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL DE LA FUERZA ARMADA INGENIERIA DE LAS REACCIONES A B

15. Ejercicio Cinética de una reacción en serie paralelo X A =0.33 UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL DE LA FUERZA ARMADA INGENIERIA DE LAS REACCIONES K1 = 4 K2

16. Ejercicio Cinética de una reacción en serie paralelo b) Experimento 2: se mezcla rápidamente un mol de A con 1.25 moles de B. La reacción es bastante lenta, de modo que no transcurre en grado apreciable antes de que se consiga la homogeneidad en cuanto a composición. Al completarse la reacción 0.5 moles de R se encuentran presenta en la mezcla Condición Inicial Condición Final B 0 =1.25mol B=0 A 0 =1mol R=0.5mol Base de calculo: 1litro C R = R = 0.5 =0.5 C A0 A 0 1 B consumido B 0 – B = 1.25 -0 = 1.25 A 0 1 UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL DE LA FUERZA ARMADA INGENIERIA DE LAS REACCIONES A B

17. Ejercicio Cinética de una reacción en serie paralelo K1 = 0.4 K2 =0.5 UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL DE LA FUERZA ARMADA INGENIERIA DE LAS REACCIONES

18. Ejercicio Cinética de una reacción en serie paralelo c) Experimento 3: Se mezclan rápidamente 1mol de A y 1.25 moles de B. la reacción es lo suficientemente lenta para que no transcurra en grado apreciable antes de que se consiga la homogeneidad entre A y B. en el tiempo en que se han consumido 0.9 moles de B, están presentes en la mezcla 0.3 moles de S Condición Inicial Condición Final B 0 =1.25mol B -B 0 =0.9 A 0 =1mol S=0.3mol Base de calculo: 1litro C s = S = 0.3 =0.3 C A0 A 0 1 B consumido B 0 – B = 0.9 A 0 UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL DE LA FUERZA ARMADA INGENIERIA DE LAS REACCIONES A B

19. Ejercicio Cinética de una reacción en serie paralelo X A =0.33 K1 = 1.45 K2 UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL DE LA FUERZA ARMADA INGENIERIA DE LAS REACCIONES

20. UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL DE LA FUERZA ARMADA INGENIERIA DE LAS REACCIONES