Proyecto de Reactores Químicos

...

VARIACIÓN DE LA TEMPERATURA DEL REACTOR

Aumento de la temperatura

Realizando una variación de la temperatura del reactor y trabajando en un intervalo de temperatura entre (200 – 380) °C podemos observar por análisis de los resultados obtenidos que existe un comportamiento proporcional de la constante de velocidad específica y de la velocidad de reacción con respecto a T, e inversamente proporcional a resultado obtenido en los cálculos de la concentraciones finales de los productos.

El software MATLAB® permitió la validación del modelo anteriormente presentado. En La figura 1 y 2 se observa el comportamiento de las diversas especies en este caso nuestro compuesto de interés descrito como anhídrido maleico( su representación gráfica descrita por una línea amarilla) relacionándolos con el incremento de la temperatura.

Dado que la reacción es exotérmica, el principio de Le chatelier establece que los procesos de esta naturaleza se ven favorecidos por disminución de la temperatura de los alrededores. Tal como se esperaba, la concentración del anhídrido maleico aumenta debido al aumento de la temperatura.

Aunque esta estrategia permite alcanzar valores de rendimiento aceptables de manera prácticamente instantánea, existe el riesgo de que el aumento en la temperatura del reactor provoque cambios estructurales del catalizador que ocasionen su desactivación irreversible en tiempos menores a los originalmente planeados.

VARIACIÓN DE LA PRESIÓN DE ENTRADA DEL REACTOR

Como puede observarse gráficamente según la figura 4 y 6, mientras mayor sea la presión del reactor, mayor será la concentración de los productos, además de esto podemos notar por los resultados obtenidos que un aumento de la presión disminuye la velocidad de reacción pero no afecta la constante de velocidad especifica.

En un sentido general, este modelo describe la relación entre variables. Esta relación es un proceso que conecta las variables de entrada con las variables de salida utilizando una serie de parámetros. En el caso de modelos de cinética en la producción de Anhídrido Maleico, las variables de entrada son las condiciones de reacción: temperatura, presión, catalizadores o iniciadores, agentes de transferencia y cualquier otro componente que se encuentre en el medio de reacción. Las variables de salida pueden ser simples, por ejemplo: velocidad de reacción, conversión, composición de productos, peso molecular promedio, etc., o pueden ser distribuciones, por ejemplo: distribución de peso molecular, distribución de longitudes de secuencia y distribución de composición. Los parámetros del modelo son los coeficientes de velocidad de reacción específica, las constantes de equilibrio obtenidas y cualquier otra constante del modelo.

En una reacción química, si existe una mayor presión en el sistema, ésta va a variar la energía cinética de las moléculas. Entonces, si existe una mayor presión, la energía cinética de las partículas va a aumentar y la reacción se va a volver más rápida; al igual que en los gases, que al aumentar su presión aumenta también el movimiento de sus partículas y, por tanto, la rapidez de reacción es mayor. Esto es válido solamente en aquellas reacciones químicas cuyos reactantes sean afectados de manera importante por la presión, como los gases. Para este caso se mantuvo constante el valor de la temperatura y se estudió el comportamiento de los productos en función de la presión.

VARIACION DEL PARÁMETRO ALFA

Estudiando la variación del parámetro Alfa, se nota que no hay cambios muy notables en el comportamiento de las tres graficas generadas, solo cuando Alfa llega a su valor extremo mayor se puede notar que la conversión disminuye y que la variación de la caída de presión con respecto al catalizador deja de tener una conducta lineal en su disminución.

[pic 7]

[pic 8]

Las ecuaciones de estos parámetros dependes de muchos valores, para obtener un valor de alfa lo suficiente diferente como para que genere un cambio relevante dependerá de la variación de muchos otros datos.

ANEXOS

VARIACIÓN DE LA TEMPERATURA DEL REACTOR

[pic 9][pic 10]

fr

Figura 1: Gráfica a T=300 °C Figura 2: Gráfica a T=340 °C

VARIACIÓN DE LA PRESIÓN DE ENTRADA DEL REACTOR

Figura 4: Gráfica a P =130000 Pa Figura 5: P=150000 Pa

[pic 11][pic 12]

CODIGOS

PROGRAMA PRINCIPAL

clc

clear all

global T To Po Dp U O Xao Xbo Xio Cao Cbo Cto

T= 300; %°C

Po= 130000; %Pa

Dp=0.005; %m

U=2.934e-5; %Kg/m*s

O= 0.5; %porosidad

Xao=0.009;

Xbo=0.20811;

Xio=0.78289;

R=8.314;

To=T+273.15;

Cto=Po/(R*To);

Cao=Cto*Xao;

Cbo=Cto*Xbo;

W= [0 0.1723]; %Kg

Io= [0 1 Cao Cbo 0 0];

[Ws F]=ode45('REACTORTCTE',W,Io);

figure (1)

plot(Ws,F(:,1))

grid

title('Conversión VS Peso del catalizador')

xlabel('Peso del Catalizador')

ylabel('Conversión')

figure (2)

plot(Ws,F(:,2))

grid