Ing. de las reacciones. conceptos basicos

Analizar para Discutir luego aplicaciones, utilidad e importancia de la asignatura.
Reactores Químicos:
Conceptos básicos
Introducción
El objetivo de este curso es adquirir las nociones básicas sobre los reactores químicos, sus tipos y procedimiento de diseño.
En el contexto de la industria química, un reactor químico es una unidad de proceso diseñada para llevar a cabo una o variasreacciones químicas. Esta definición generalmente implica un sistema bien delimitado, casi siempre un recipiente cerrado, con líneas de entrada y salida claramente especificadas y un estricto algoritmo de control.

PARA PENSAR Identifique ejemplos de reactores químicos que caigan fuera de la definición anterior (Ver ejemplos en libros de consulta)

La importancia del reactor viene dada porquecondiciona en gran medida el éxito de una planta química. Esto es así porque, aunque el coste del reactor en sí mismo, incluyendo su equipo auxiliar, a menudo constituye sólo una pequeña parte del coste total en la planta, los procesos de separación de productos y tratamiento de efluentes, -una fracción muy significativa no sólo del inmovilizado en la planta sino sobre todo de sus costes de operación-,dependen fuertemente de la composición obtenida a la salida del reactor. En el reactor es, además, donde suele encontrarse la mayor complejidad del proceso, las condiciones más severas de presión y temperatura y las mejores oportunidades para el desarrollo del proceso, junto con las probabilidades más altas para un accidente grave en la operación de la planta.
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El diseño del reactor debeasegurar que éste cumpla con su objetivo: proporcionar un producto dado a partir de reactantes conocidos, con una velocidad y selectividad determinadas, mediante un proceso seguro y respetuoso con el medio ambiente: En un sentido amplio, supone la determinación de:

• El tipo de reactor más adecuado para el proceso de reacción que se quiere realizar.

• La dimensión característica del reactorseleccionado (volumen del reactor, tiempo de reacción necesario, longitud del reactor, etc)

• Las condiciones óptimas de operación (temperatura o perfil de ésta, presión, agitación, etc), los intervalos permisibles de las mismas y la respuesta ante su variación.

• Las medidas de seguridad asociadas al reactor y su operación.

PARA PENSAR Realice un listado de lo que cree que podrían suponerobjetivos necesarios y otro de objetivos deseables en el diseño del reactor

Definiciones
Conversión, selectividad y rendimiento
Considérese, a modo de ejemplo, un reactor en el que se quiere llevar a cabo la hidrogenación catalítica de acetileno. Los reactantes son acetileno e hidrógeno, en las proporciones adecuadas, y los productos de reacción son etileno y etano, por lo que se tiene unaatmósfera de reacción en la que existen cuatro especies químicas. La corriente de salida del reactor está constituida por los productos, más los reactantes no consumidos.
• La conversión de un reactante A se define como
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donde nAo es el número de moles de A alimentados a un reactor discontinuo y nA es el número de moles de A remanentes al finalde la reacción. Es decir, en el caso propuesto, XC2H2 representaría el cociente entre el número de moles de acetileno consumidos en el reactor y el número de moles de acetileno alimentados.
Si el sistema tiene una densidad aproximadamente constante, la ecuación anterior se puede escribir en función de concentraciones (mol/l):
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Si en lugar de un reactor discontinuo, se usa un reactorcontinuo la conversión se calcula en función del caudal molar (moles/s) de entrada FA0 y de salida FA:
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Cuando varias reacciones son posibles, la conversión por sí sola no da suficiente información, -proporciona la cantidad de reactante consumido, pero no indica hacia qué productos-, y es necesario introducir los conceptos de selectividad y rendimiento.
• La selectividad hacia un producto...