reactores ideales isotermicos
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Publicado: 22 de octubre de 2013
REACTORES IDEALES ISOTERMICOS
En este tema se tratan las ecuaciones de diseño para tres tipos de reactores ideales: reactor por carga (RPC), y los reactores continuos, tubular o reactor de flujo pistón (RFP) y de tanque o reactor de mezcla completa (RTMC). En todos los casos se consideran reactores isotérmicos. En el caso de los reactores continuos se considera que trabajan en estadoestacionario.
Las ecuaciones de diseño permiten determinar el tamaño de reactor necesario para alcanzar un grado de conversión determinado y viceversa. Esta ecuación de diseño depende del tipo de reactor considerado y de las condiciones de operación. En el caso de reactores ideales e isotérmicos, se obtienen ecuaciones de diseño bastante simplificadas, derivadas del balance de material realizadogeneralmente sobre el reactivo limitante en la reacción.
El reactor por carga es sencillo y necesita un equipo experimental reducido, se puede describir como un recipiente de proceso donde se colocan los materiales de partida que serán transformados en productos, el grado de conversión alcanzado depende del tiempo que permanezcan los reactantes en el reactor, este parámetro es conocido como tiempode reacción y es proporcional al grado de conversión alcanzado. De acuerdo a esta característica el reactor por carga es un sistema no estacionario, ya que el parámetro principal para su funcionamiento es el tiempo. La suposición de idealidad consiste en asumir que el contenido del reactor está perfectamente mezclado, de manera que cualquier muestra tomada del reactor es representativa delcontenido global del mismo. En resumen, se asume para el reactor por carga un régimen de mezcla completa en el reactor. Este dispositivo es muy utilizado para estudios de cinética de reacción a escala experimental. Industrialmente se utiliza cuando se trata de pequeñas cantidades de sustancias o de reacciones que requieren largos tiempos de reacción.
Los reactores de flujo continuo son utilizadoscuando se trata de grandes cantidades de sustancias, y cuando la velocidad de reacción es alta. Su operación es más complicada, ya que requiere un equipo adicional considerable, por ejemplo, bombas, válvulas, medidores y controladores de flujo, etc. A escala experimental es un dispositivo útil para la determinación de ecuaciones cinéticas en reacciones catalíticas fluido-sólido.
Para losreactores continuos se pueden considerar dos variantes: los reactores tubulares y los reactores agitados de tanque. Las suposiciones de idealidad dependen del tipo de reactor. Así para los reactores tubulares, la suposición de idealidad consiste en asumir un régimen turbulento para el flujo del fluido que atraviesa el reactor, con un perfil de velocidad plano en la sección transversal del tubo, esterégimen es conocido como flujo pistón (dada la similitud entre el perfil de velocidad plano y un pistón que atravesara el tubo), de aquí que de ahora en adelante, se hará referencia a los reactores tubulares como Reactores de Flujo Pistón o RFP en forma abreviada. Para los reactores agitados de tanque, se considera al igual que en el caso de los reactores por carga, un régimen de mezcla completa, deesta forma se les denominará como Reactores de Tanque de Mezcla Completa o RTMC en forma abreviada. Para estos reactores continuos se considera el régimen estacionario, de esta forma el sistema es independiente del tiempo.
ECUACIONES DE DISEÑO
Reactores por carga:
En un reactor por carga a mayor tiempo de reacción aumenta el grado de conversión de los reactantes hasta alcanzar el equilibrio, enel caso de reacciones reversibles, o conversión completa si la reacción es irreversible. Para un sistema isotérmico, la ecuación de diseño puede ser derivada a partir del balance de material en el reactivo limitante en la reacción.
En el sistema por carga ideal, la composición del reactor es homogénea en todo el reactor, y la variable es el tiempo de reacción, estas consideraciones permiten...
En este tema se tratan las ecuaciones de diseño para tres tipos de reactores ideales: reactor por carga (RPC), y los reactores continuos, tubular o reactor de flujo pistón (RFP) y de tanque o reactor de mezcla completa (RTMC). En todos los casos se consideran reactores isotérmicos. En el caso de los reactores continuos se considera que trabajan en estadoestacionario.
Las ecuaciones de diseño permiten determinar el tamaño de reactor necesario para alcanzar un grado de conversión determinado y viceversa. Esta ecuación de diseño depende del tipo de reactor considerado y de las condiciones de operación. En el caso de reactores ideales e isotérmicos, se obtienen ecuaciones de diseño bastante simplificadas, derivadas del balance de material realizadogeneralmente sobre el reactivo limitante en la reacción.
El reactor por carga es sencillo y necesita un equipo experimental reducido, se puede describir como un recipiente de proceso donde se colocan los materiales de partida que serán transformados en productos, el grado de conversión alcanzado depende del tiempo que permanezcan los reactantes en el reactor, este parámetro es conocido como tiempode reacción y es proporcional al grado de conversión alcanzado. De acuerdo a esta característica el reactor por carga es un sistema no estacionario, ya que el parámetro principal para su funcionamiento es el tiempo. La suposición de idealidad consiste en asumir que el contenido del reactor está perfectamente mezclado, de manera que cualquier muestra tomada del reactor es representativa delcontenido global del mismo. En resumen, se asume para el reactor por carga un régimen de mezcla completa en el reactor. Este dispositivo es muy utilizado para estudios de cinética de reacción a escala experimental. Industrialmente se utiliza cuando se trata de pequeñas cantidades de sustancias o de reacciones que requieren largos tiempos de reacción.
Los reactores de flujo continuo son utilizadoscuando se trata de grandes cantidades de sustancias, y cuando la velocidad de reacción es alta. Su operación es más complicada, ya que requiere un equipo adicional considerable, por ejemplo, bombas, válvulas, medidores y controladores de flujo, etc. A escala experimental es un dispositivo útil para la determinación de ecuaciones cinéticas en reacciones catalíticas fluido-sólido.
Para losreactores continuos se pueden considerar dos variantes: los reactores tubulares y los reactores agitados de tanque. Las suposiciones de idealidad dependen del tipo de reactor. Así para los reactores tubulares, la suposición de idealidad consiste en asumir un régimen turbulento para el flujo del fluido que atraviesa el reactor, con un perfil de velocidad plano en la sección transversal del tubo, esterégimen es conocido como flujo pistón (dada la similitud entre el perfil de velocidad plano y un pistón que atravesara el tubo), de aquí que de ahora en adelante, se hará referencia a los reactores tubulares como Reactores de Flujo Pistón o RFP en forma abreviada. Para los reactores agitados de tanque, se considera al igual que en el caso de los reactores por carga, un régimen de mezcla completa, deesta forma se les denominará como Reactores de Tanque de Mezcla Completa o RTMC en forma abreviada. Para estos reactores continuos se considera el régimen estacionario, de esta forma el sistema es independiente del tiempo.
ECUACIONES DE DISEÑO
Reactores por carga:
En un reactor por carga a mayor tiempo de reacción aumenta el grado de conversión de los reactantes hasta alcanzar el equilibrio, enel caso de reacciones reversibles, o conversión completa si la reacción es irreversible. Para un sistema isotérmico, la ecuación de diseño puede ser derivada a partir del balance de material en el reactivo limitante en la reacción.
En el sistema por carga ideal, la composición del reactor es homogénea en todo el reactor, y la variable es el tiempo de reacción, estas consideraciones permiten...
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