Ejercicio 1 Reacción Rendimiento y Selectividad en un Reactor de DeshidrogenaciónLas Reacciones: C2H6 C2H4 + H2 (1) 2CH4 (2) C2H6 + H2 Se llevan a cabo en un reactor continuo en estado estacionario. La alimentación contiene 85,0 % mol de etano (C2H6) y el balance son productos inertes (I). La fracción de conversión del etano es 0,501 y el rendimiento fraccionario de etileno es 0,471. Calcule la composición molar del gas producido y la selectividad del etileno para la producción de metano. Conv. C2H6 = 0,501 Rend. C2H4 = 0,471 Gas Producido 85 % C2H6 15 % Inertes Reactor C2H6 C2H4 CH4 Inertes H2 Tomemos como Base de Calculo: 100 kgmol/h de Gas en la Alimentación Entonces, en el gas alimentado se tiene 85 kgmol/h de C2H6 y 15 kgmol/h de Inertes Composición del Gas Producido: Los inertes son compuestos que no reaccionan o no se transforman dentro del reactor, por lo que la misma cantidad que entra es la cantidad que sale: Inertes (gas prod.) = Inertes (aliment.) = 15 kgmol/h Sólo el 0,501 del Etano (C2H6) en la alimentación reacciona por lo que el (10,501) restante no reacciona y sale en el gas producido: C2H6 (gas prod.) = (1-0,501)*85 kgmol/h = 42,4 kgmol/h El rendimiento de etileno producido (C2H4) es de 0,471, lo que significa que: Re nd.C 2 H 4 kgmol C 2 H 4 producidos kgmol C 2 H 4 para conv. total 0,471 (3) C2H4 Conv. Total = Etileno producido si reacciona todo el etano alimentado 2 kgmol/h El H2 se forma en la reacción (1) junto con el etileno y parte de él se consume en la reacción (2) para formar metano (CH4).0 kgmol/h de C2H6 (por la relación estequiométrica).4 kgmol/h Composición del Gas Producido: El flujo de Gas Producido se obtiene sumando todos los componentes: Gas Producido = 15 kgmol Inertes /h + 42.303 0. Total 85 kgmol C 2 H 6 1 kgmol C 2 H 4 h 1 kgmol C H 2 6 * 85 Kgmol/h Despejando el etileno producido de la ecuación de rendimiento (3).267 .4 kgmol / h 140.0 kgmol / h 0.4 kgmol / h 140.0 kgmol/h Del cálculo anterior se tiene que.) 40 kgmol C 2 H 4 1kgmol H 2 * h 1kgmol C H 2 4 (42.0) kgmol C 2 H 6 2 kgmol CH 4 * h 1 kgmol C H 2 6 5. se tiene: C2H4(gas prod.) = 37. si se convirtieron 42.2 kgmol / h 140. y sólo 40.0 kgmol / h 5.) = 0. por lo tanto: H 2 ( gas prod .4 kgmol C2H6/h + 40. es decir.0 kgmol/h de C 2H4 se requieren 40.107 xC 2 H 6 xCH 4 42.6 kgmol/h de C2H6. De aquí: CH 4 ( gas prod .2 kgmol CH4/h + 37.286 xH 2 37. 0.0 kgmol C2H4/h + 5.6 40.C 2 H 4 Conv.4 kgmol H2/h Gas Producido = 140. El Etano consumido o que reacciona es el 0.0 kgmol / h 0.0 kgmol/h de C2H6 reaccionaron para producir etileno.501*85 kgmol/h = 42.0 kgmol / h 0.501 del alimentado.6 40) kgmol C 2 H 6 1kgmol H 2 * h 1kgmol C H 2 6 H2 (gas prod.471*85Kgmol/h = 40. la diferencia se convirtió en metano (reacción 2).0 kgmol / h 140. De aquí que. para producir 40.0 kgmol / h 40.6 kgmol/h.) (42.037 0.0 kgmol/h x Inertes xC 2 H 4 15.0 kgmol / h 140. 0 kgmol / h 5.Selectividad del etileno para la producción de metano: Selectividad Etileno Me tan o kgmol Etileno producido kgmol Me tan o producido kgmol C 2 H 6 40.2 kgmol / h Selectividad Etileno Me tan o 7.7 kgmol CH 4 .