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    Reactor Tubular (PFR)

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    Este documento describe cómo calcular el volumen necesario de un reactor tubular (PFR) para producir 300 millones de libras de etileno al año mediante la desintegración catalítica de etano a una temperatura de 1100°K y una presión de 6 atm. Se proporcionan los pasos para calcular la velocidad de alimentación de etano requerida, la constante de velocidad, la conversión y la concentración inicial de etano para lograr una conversión del 80%. Finalmente, se describe la elección de un banco de tubos para el diseño del reactor.

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    Este documento describe cómo calcular el volumen necesario de un reactor tubular (PFR) para producir 300 millones de libras de etileno al año mediante la desintegración catalítica de etano a una temperatura de 1100°K y una presión de 6 atm. Se proporcionan los pasos para calcular la velocidad de alimentación de etano requerida, la constante de velocidad, la conversión y la concentración inicial de etano para lograr una conversión del 80%. Finalmente, se describe la elección de un banco de tubos para el diseño del reactor.

    Descripción original:

    reactores quimicos

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    Reactor Tubular (PFR)

    Integrantes del equipo:


    Karen M. Arciniega García.
    Hugo A. DE la Fuente Pineda.
    Karen O. Lara Sánchez.
    José Efraín Sánchez Hernández.
    Jaime de Jesús Villegas Ruíz.
    EJEMPLO 1: Determine el volumen del PFR necesario para producir 300 millones de
    libras de etileno al año por desintegración catalítica de un corriente de alimentación de
    etano puro. La reacción es irreversible y sigue una ley de velocidad elemental. Se desea
    lograr una conversión del 80% de etano haciendo que el reactor funcione
    isotérmicamente a 1100°K y una presión de 6atm.

    En símbolos: A B + C. Siendo A= C2H6 , B=C2H4 y C=H2.

    El flujo molar del etileno que sale es:

    A continuación se calcula la velocidad de alimentación molar de etano,


    FAO para producir .34lbmol/s de etileno cuando se logra una conversión
    del 80%.
    1. Ecuación de diseño:

    2. Ley de Velocidad:
    -rA = kCA

    Siendo k=.072/s en 1000°K y la energía de activación de 82kcal/gmol.

    3. Estequiometría:
    Para calcular la concentración de etano con T y P constantes:
    Donde:
    yAO
    4. Sustituyendo la ecuación de diseño:

    5. Evaluar

    A U= 1-X  dXA= -dXA al sustituir la ecuación

    B Hacemos:

    Entonces:

    Derivando:

    Sustituyendo en la integral:
    Separando términos:

    La solución queda:

    Al evaluar con X (limiter superior) nos queda igual, y al evaluar con el cero (lim.
    Inferior) hay que primero factorizar.

    Se aplica la propiedad
    Y se escribe:

    Y como (1-XA)-1 = se tiene


    6. Evaluación de parámetros
    • FAO=.425 lbmol/s
    • E= 82000 cal/gmol
    • X= .8
    • k=?
    • =?
    • CAO=?
    Sustituyendo la ecuación integrada:

    Se decidió usar un banco de tubos cédula 80 de 2in en paralelo y de 40ft de


    largo. Para el tubo cédula 80 , el área de la sección transversal, AC, es .0205
    ft2. El número de tubos que necesitamos es de:
    Bibliografía:
    H. Scott Fogler. Elementos de ingeniería de las
    reacciones químicas. Pearson Educacion.

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