Reactores quimicos

Tipos de reactores.

El contacto de un reactivo gaseoso con un catalizador sólido se puede hacer de diversas formas, cada una de las cuales posee ventajas y desventajas sobre el resto.
Según el tipo de contacto los reactores pueden dividirse en dos grandes grupos:
1. Reactores de lecho fijo.
2. Reactores de lecho fluidizado.
Si se comparan entre sí, se puede observar lo siguiente:
Lacirculación de gases a través de lechos fijos se aproxima al flujo en pistón, y es completamente diferente a la circulación en lechos fluidizados, donde el flujo no está bien definido pero sí se sabe que es muy diferente al flujo pistón y que puede presentar un gran bypass, debido a que parte del gas pasa en forma de burbujas. Esto hace que el contacto no sea efectivo necesitándose mucho catalizadorsi se quieren conversiones altas. Si para el caso estudiado la eficacia del contacto es muy importante es mejor usar un reactor de lecho fijo.
Es difícil controlar la temperatura en los lechos fijos sobre todo si éstos son grandes ya que su conductividad de calor es baja, por lo tanto, en reacciones muy exotérmicas se formarán zonas calientes o frentes calientes móviles que pueden perjudicar alcatalizador e incluso desactivarlo. Esto no ocurre en los lechos fluidizados donde al existir una mezcla rápida se puede igualar fácilmente la temperatura trabajando prácticamente en condiciones isotermas. Si el problema en cuestión requiere un alto control de la temperatura no pudiendo ésta variar mucho, lo mejor es usar un reactor de lecho fluidizado.
En los lechos fijos no se puede emplear uncatalizador de un tamaño muy pequeño ya que se formarían tapones y habría grandes pérdidas de presión; sin embargo en lechos fluidizados esto no ocurre y se pueden emplear catalizadores de pequeño tamaño, lo que hace que se utilicen los mismos de un forma mucho más eficaz. Por lo tanto si la reacción química es muy rápida y las etapas lentas son la difusión externa e interna, interesará que elcatalizador sea lo más pequeño posible para que exista la mayor superficie de reacción disponible y por tanto se debe usar lecho fluidizado.
Si el catalizador utilizado en el proceso se desactiva fácilmente y hay que regenerarlo muy a menudo, es mejor usar lecho fluidizado ya que al comportarse los sólidos como un fluido se pueden manejar mucho más fácilmente y puede haber una recirculación desólidos desde un lecho de reacción a un lecho de regeneración. Los distintos tipos de diseño de estos dos grupos de reactores principales son:
a) Para lecho fijo
1. Lecho de relleno típico con refrigeración externa, lo que hace que el interior del reactor esté mucho más caliente que las paredes. Si en su interior se produce una reacción exotérmica, se producen gradientes radiales de todos lostipos (de materia.- al producirse la reacción más rápidamente en el interior por estar más caliente, de calor.- por la diferencia de temperatura).
2. Lecho de relleno pero donde se ha introducido también refrigeración en el interior del lecho para evitar el problema de las zonas calientes que se ha visto en el punto anterior.
3. Lecho de relleno dividido en distintas etapas y donde se producerefrigeración entre cada una de ellas, pudiendo estar todo esto colocado en la misma carcasa o instalado por separado. Como la velocidad es mucho más rápida al principio se suele colocar una menor cantidad de catalizador en la primera etapa e ir aumentando esta cantidad progresivamente en las distintas etapas, para evitar una alta conversión en la primera etapa y un aumento muy grande de temperatura.b) Para lecho fluidizado:
1. Lecho fluidizado simple usado cuando el catalizador es estable y no necesita regenerarse. Existe un intercambiador de calor que se introduce en el reactor para un mejor control de la temperatura y evitar un gran calentamiento o enfriamiento del mismo.
2. Lecho fluidizado usado cuando el catalizador debe regenerarse continuamente. En este caso se suelen utilizar...