Tipos de reactores

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Escuela Politécnica Nacional

Facultad de Ingeniería Química y Agroindustrial

Ingeniería de la Reacción I

“REACTORES QUÍMICOS”


TUBULAR

En general es cualquier reactor de operación continua, con movimiento constante de uno o todos los reactivos en una dirección espacial seleccionada, y en el cual no se hace ningún intento por inducir al mezclado. Tienen forma de tubos, losreactivos entran por un extremo y salen por el otro.

Se construyen de muchos tubos de pequeños diámetros y de grandes longitudes y se emplean con fluidos a grandes velocidades y pequeños tiempos espaciales. Esto minimiza el mezclado axial del fluido, limita los perfiles radiales de temperatura y provee el área de transferencia de calor necesaria. Los tubos se arreglan en un banco como en losintercambiadores de calor. Si no se desea intercambio calórico en la zona de reacción, puede utilizarse uno o una serie de lechos empacados de diámetros más grandes.

Hay tres tipos de principales de reactores tubulares:
1. Tubo sencillo encamisado
2. Cambiador de calor de coraza y tubos
3. Horno de tubo (retorta tubular)
Este último tipo se emplea para procesos endotérmicos, mientras quelos otros son apropiados tanto para procesos endotérmicos como para procesos exotérmicos.

Figura 1.Reactor tubular

TANQUE CON AGITACION CONTINUA
El reactor de tanque agitado continuo (CSTR) consta de un tanque con una agitación casi perfecta, en el que hay un flujo continuo de mate reaccionante y desde el cual sale continuamente el material que ha reaccionado (material producido). Lacondición de agitación no es tan difícil de alcanzar siempre y cuando la fase líquida no sea demasiada viscosa.

El propósito de lograr una buena agitación es lograr que en el interior del tanque se produzca una buena mezcla de los materiales, con el fin de asegurar que todo el volumen del recipiente se utilice para llevar cabo la reacción, y que no existan o queden espacios muertos.

Se puedeconsiderar que la mezcla es buena o casi perf a, si el tiempo de circulación de un elemento reactante dentro del tanque es alrededor de una centésima del tiempo promedio que le toma al mismo elemento para entrar y salir del reactor.

En el reactor continuamente agitado, ocurre la reacción exotérmica A B. Para remover el calor de la reacción, el reactor es rodeado por una cámara (camisa derefrigeración) a través del cual fluye un líquido refrigerante. Para efectos de estudio, se han hecho las siguientes suposiciones:

* Las pérdidas de calor circundantes son despreciables
* Las propiedades termodinámicas, densidades, y las capacidades caloríficas
de los reactantes y los productos son ambos iguales y constantes
* Mezcla (agitación) perfecta en el reactor, por tanto la concentración,presión
y temperatura son iguales en cualquier punto del tanque
* Temperaturas Uniformes en ambas cámaras (camisa de enfriamiento y/o
calentamiento)
* Volúmenes Constantes V, Vc

Por lo general, los reactores continuos de tanque agitado (CSTR) se operan cerca de ó en puntos de equilibrio inestables, que corresponden a una producción óptima del proceso. Aun cuando el punto deequilibrio sea estable a lazo abierto, este puede ser muy sensible a cambios de carga (ejemplo: cambios en las condiciones de alimentación). Debido a que los CSTR son comúnmente la parte central de un proceso químico completo, el control de la operación del CSTR ha sido uno de los problemas más importantes en la industria química.


Figura 2. Reactor de tanque con agitación continua


DE LECHOFIJO
Los reactores de lecho fijo consisten en uno o más tubos empacados con partículas de catalizador, que operan en posición vertical. Las partículas catalíticas pueden variar de tamaño y forma: granulares, cilíndricas, esféricas, etc. En algunos casos, especialmente con catalizadores metálicos como el platino, no se emplean partículas de metal, sino que éste se presenta en forma de mallas...
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