Mass transfer

A catalytic reactor engineer is in a dilemma about the choice of the particle to carry out a catalytic reaction for ethylene production. to carry out a catalytic reaction for ethylene production. The engineer considers 3 particle shapes of particles: plate, cylinder and sphere. The conversion reaction of ethane to ethylene using as oxidizing medium is described by a very simplified reaction which can be written as rC2H6 = ke f f cC2H6. Where ke f f is an effective effective reaction constant containing complex absorption/desorption and kinetic mechanisms. It is estimated that the particle porosity is about = 0.4, the tortuosity is = 5.3 and the binary diffusion coefficient is about DAB = 1 10-5 m 2/s. Consider that De f f =DAB . Consider that ke f f = 1 10-4 mol/(m3 s) and particle diameter Rp = 5 mm. The engineer carried out experiments where he detected interfacial mass transport ressitances interfacial mass transport that for which he found that Bi =hmRp From f f = 55 and that the Thiele number is expressed as = ke f f Rp From f f . Consider the dimensionlessness of the position =. Rp , and of the ethane concentration cC2H6 = cC2H6 cC2H6,. (a) If the engineer chooses to use plate-shaped particles in the catalytic reactor, how would this affect the reaction rate of reaction and the conversion of ethane to ethylene compared to cylindrical and spherical particles? Explain your answer. Note: Remember that you are expected to provide clear explanations and reasoning based on chemical engineering principles. of chemical engineering.

1. (6 puntos) Un ingeniero de reactores catalticos se encuentra en un dilema acerca de la eleccin de la partcula que permita llevar a cabo una reaccin cataltica para la produccin de etileno. El ingeniero considera 3 formas de partculas: placa, cilindro y esfera. La reaccin de conversin de etano a etileno usando como medio oxidante es descrita por una reaccin muy simplificada que puede escribirse como rC2H6=keffcC2H6. Donde keff es una constante de reaccin efectiva que contiene mecanismos complejos de absorcin/desorcin y cinticos. Se estima que la porosidad de la partcula es alrededor de =0,4, la tortuosidad es =5,3 y el coeficiente de difusin binaria es de alrededor de DAB=1105m2/s. Considere que Deff=DAB. Considere que keff=1104mol/(m3s)y dimetro de partcula Rp=5mm. El ingeniero llev a cabo experimentos donde detect ressitencias al transporte de masa interfacial que para el que encontr que Bi=DeffhmRp=55 y que el nmero de Thiele se expresa como = DeffkeffRp. Considere la adimensionalizacin de la posicin =Rp, y de la concentracin de etano cC2H6=cC2H6,cC2H6. a) Si el ingeniero elige utilizar partculas en forma de placa en el reactor cataltico, cmo afectara esto a la velocidad de reaccin y la conversin de etano a etileno en comparacin con las partculas cilndricas y esfricas? Explique su respuesta. Nota: Recuerde que se espera que proporcione explicaciones claras y razonamientos fundamentados en los principios de la ingeniera qumica. 1. (6 puntos) Un ingeniero de reactores catalticos se encuentra en un dilema acerca de la eleccin de la partcula que permita llevar a cabo una reaccin cataltica para la produccin de etileno. El ingeniero considera 3 formas de partculas: placa, cilindro y esfera. La reaccin de conversin de etano a etileno usando como medio oxidante es descrita por una reaccin muy simplificada que puede escribirse como rC2H6=keffcC2H6. Donde keff es una constante de reaccin efectiva que contiene mecanismos complejos de absorcin/desorcin y cinticos. Se estima que la porosidad de la partcula es alrededor de =0,4, la tortuosidad es =5,3 y el coeficiente de difusin binaria es de alrededor de DAB=1105m2/s. Considere que Deff=DAB. Considere que keff=1104mol/(m3s)y dimetro de partcula Rp=5mm. El ingeniero llev a cabo experimentos donde detect ressitencias al transporte de masa interfacial que para el que encontr que Bi=DeffhmRp=55 y que el nmero de Thiele se expresa como = DeffkeffRp. Considere la adimensionalizacin de la posicin =Rp, y de la concentracin de etano cC2H6=cC2H6,cC2H6. a) Si el ingeniero elige utilizar partculas en forma de placa en el reactor cataltico, cmo afectara esto a la velocidad de reaccin y la conversin de etano a etileno en comparacin con las partculas cilndricas y esfricas? Explique su respuesta. Nota: Recuerde que se espera que proporcione explicaciones claras y razonamientos fundamentados en los principios de la ingeniera qumica