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8/20/2019 Reacciones multiples.docx

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Reacciones multiples, rendimiento y selectividad

En la mayoria de los procesos quimicos, se ponen en contacto para generar determinadoproducto en una sola reaccion. Por desgracia, los reactivos casi siempre se combinan en mas deuna forma y el producto, una vez formado, puede reaccionar para dar algo menos deseable.Estas reacciones secundarias ocasionan perdidas economicas, pues se obtiene menor cantidaddel producto deseado a partir de una cantidad determinada de materia prima o es necesario

alimentar mayor cantidad de dicha materia al reactor para obtener un rendimiento especico deproducto.

Por ejemplo, el etileno puede producirse por deshidrogenacion de etano:

C 2 H

6→ C

2 H

4+ H

2

Una vez que se produce algo de hidrogeno, este puede reaccionar con el etano y producirmetano:

C 2 H

6+ H

2→ CH

4

!s a"n, el etileno puede reaccionar con el etano formando propileno y metano:

C 2 H

4+C

2 H

6→C

3 H

6+CH

4

#omo la nalidad del proceso es obtener etileno, solo la primera de estas reacciones esdeseable$ la segunda consume el reactivo sin dar el producto requerido y la tercera consumetanto el reactivo como el producto deseado. El ingeniero que dise%e el reactor y especique lascondiciones de operaci&n del ismo debe considerar no solo como ma'imizar la generaci&n del

producto deseado (C 2 H 4) , sino como minimizar la producci&n de los subproductos indeseables

(CH 4 ,C 3 H 5) .

(os t)rminos de rendimiento y selectividad se usan para describir en que grado predomina lareacci&n deseada sobre las reacciones secundarias indeseables.

Rendimiento= moles formados del productodeseado

molesque sehubieran formado si no

existieran reacciones secundarias y todo el reactivolimitante reaccionara

(1)

Selectividad=

moles formados del productodeseado

moles formados del productoindeseable (2)

El rendimiento denido por la ecuaci&n *+ siempre es una fracci&n. -ambi)n puede e'presarsecomo porcentaje multiplicando por +/. 0i 1 es el producto deseado y 2 el indeseable, se hacereferencia a la selectividad de 1 en relaci&n con 2. (os valores altos de rendimiento yselectividad signican que se lograron suprimir las reacciones secundarias indeseables enrelaci&n con la reacci&n deseada.


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1dem!s de ser denido por la ecuaci&n *+, el rendimiento tambi)n suele denirse como losmoles del producto deseado divididos entre los moles de reactivo alimentado o los moles dereactivo consumido en el reactor. Para composiciones dadas de alimentaci&n y producto, losrendimientos denidos de estas tres maneras pueden tener valores distintos por completo, demodo que al encontrar una referencia sobre alg"n rendimiento es importante estar consciente dela denici&n del mismo.

El concepto de grado de avance de la reacci&n puede ampliarse a reacciones m"ltiples, solo que

en este caso, cada reacci&n independiente tiene su propio grado de avance. #uando se lleva acabo un conjunto de reacciones en un reactor intermitente o por lotes o en uno continuo en

estado estacionario y vij es el coeciente estequiom)trico de la sustancia i en la reacci&n

j *negativo para los reactivos y positivo para los productos, se puede escribir como:

ni=ni 0+∑ j

vij ε j

>>Ejemplo

Rendimiento y selectividad de un reactor de deshidrogenación.

(as reacciones: C 2 H 6→ C 2 H 4+ H 2

C 2 H

6+ H

2→2CH

4

0e llevan a cabo en un reactor continuo en estado estacionario. (a alimentaci&n contiene 34/mol de etano y el balance son productos inertes. (a fracci&n de conversi&n del etano es .4+, yel rendimiento fraccionario del etileno es .56+. #alcule la composici&n molar del gas producidoy la selectividad del etileno para la producci&n de metano.


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