Reactores Quimicos

CALCULO DE
REACTORES
Prof. Moira Miranda
www.moodle2.ula.ve

Bibliografía
Elementos de la Ingeniería de las
Reacciones Químicas. H. Scott Fogler.
Prentice Hall.
Ingeniería de las reacciones químicas.
Octave Levenspiel. Editorial Reverte.
The Engineering of Chemical Reactions
Lanny D. Schmidt. Oxford University

1

Programación
4 parciales ( 90 %)
Proyecto final ( 10 %)
Tareasen base a los parciales

Objetivos del curso de Calculo de Reactores

1.
2.
3.
4.

Conocer los principios básicos del
diseño de reactores para determinar:
Tamaño del reactor y tipo de reactor
Condiciones de operación T, P
Alimentación, composición.
Productos, impurezas

2

Introducción
El reactor químico es el corazón de cualquier
proceso químico
materiales

productosProcesos
Separación

Procesos
químicos

Procesos
Separación

10-25% costo total

Mejoras en el reactor usualmente tiene gran impacto
en los procesos de separación

Que necesitamos saber
•

El ingeniero químico casi nunca encontrara
una simple reacción en fase ideal.

•

Los reactores reales son extremadamente
complejos con múltiple reacciones, múltiples
fases, diferentespatrones de flujo y múltiples
corrientes de salida y entrada.

• El ingeniero químico usualmente encontrara
un reactor que ha sido construido hace
décadas el cual ha sido modificado y opera
lejos de las condiciones iniciales de diseño.

3

Que necesitamos saber
• Muy pocas veces el ingeniero tiene la oportunidad de diseñar un
reactor desde el inicio. Básicamente las tareas típicas delingeniero son:
- Mantener y operar el proceso
- Identificar algunos problemas
- Incrementar la capacidad y selectividad a un mínimo costo.
• Los procesos reales involucran múltiples reactores. Esto puede
ser simplemente reactores en serie con diferentes conversiones,
temperaturas de operación o catalizadores

Que necesitamos saber

fluidos
termodinámica

Cinética

Matemáticas

ReactorQuímico

Transferencia
de masa
Transferencia
de calor

Proceso
Químico

diseño

$$

Control
procesos

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Reactores y Reacciones
Si se desea realizar un proceso químico con la finalidad de transformar
algunos reactivos en productos, nosotros debemos responder algunas
preguntas básicas:
Formular la ecuación de la reacción
Estequeometría
Qué tan rápida será la reacciónCinética
Qué podemos esperar en el caso óptimo
Termodinámica
Qué tipo de reactor debemos usar para esta reacción
Diseño de reactores
Cual es el rendimiento en el reactor
Cinética, limitaciones en transferencia de materia y calor

Estequiometría
Es la ley de conservación del numero de átomos durante la reacción
Ejemplo: La combustión del gas natural (metano) puede ser
escrita como
CH4 +2O2
CO2 + 2H20
o equivalente
1/2CH4 + O2
1/2CO2 + H20
Obviamente, ambas reacciones están balanceadas y el número de
átomos de C, H y O en cada lado de la ecuación son los mismos.
Los coeficientes estequeométricos pueden ser multiplicados por
cualquier constante y el balance de átomos permanecerá.
Esto quiere decir que no hay una única manera de escribir la ecuación

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CinéticaCinética
Estudia la velocidad de reacción, considerando todos los
factores que influyen en ella: temperatura, presión,
composición, catalizadores.
Aplicación de la cinética:
1- Química-física: permite comprender como se forman y se
rompen los enlaces y estimar sus energías y estabilidades
2- Química-orgánica: el modo en que reaccionan los
compuestos les sirve de guía sobre su estructura
3-Ingeniería química: es necesario conocer la cinética química
para hacer el diseño del reactor

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Conceptos básicos
Una especie química se refiere a cualquier elemento o
compuesto con una identidad dada la cual es determinada por:
tipo, número y configuración de átomos

Conceptos básicos
Reacción química: cuando un número detectable de
moléculas de una especies han perdido su...