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4. ANALISIS DE REACTORES QUIMICOS
4.1. INTRODUCCION
Los tipos de reactores que, comúnmente, se encuentran en los simuladores son: el
Reactor de Conversión, el Reactor de Equilibrio, el Reactor de Gibbs, el Reactor de
Mezcla Completa o CSTR y el Reactor de Flujo Pistón o Tubular o PFR. Estos reactores
se utilizan según el tipo de reacción

4.2. ANALISIS DE UN REACTOR DE CONVERSIÓN
Un reactorde conversión es aquel que se modela considerando solamente las
conversiones de las reacciones químicas que se desarrollan en su interior, es decir,
reacciones de conversión.

Reactor de Conversión
Un Reactor de Conversión es un recipiente en el cual se realiza, solamente, un conjunto
de reacciones de conversión. Cada reacción procederá hasta que se alcance la conversión
especificada o hasta que seagote el reactivo límite.. La Figura 4.1 muestra un esquema
que representa a un reactor de conversión:

Figura 4.1. Reactor de Conversión

Modelo matemático de Reactor de Conversión
En un reactor donde se realizan un sistema de N reacciones de conversión en paralelo, los
flujos de salida de cada uno de los componentes en el sistema se pueden calcular
mediante un balance de materia, asignando unaconversión, X r , a cada una de las
reacciones y considerando sus coeficientes estequiométricos ( υ ri ) positivos para los
productos y negativos para los reaccionantes y escribiendo las reacciones con coeficiente

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estequiométrico de uno para cada reactivo límite (l). Si hay un componente inerte su
coeficiente estequiométrico es cero
El balance de materia para cada componente se puedeescribir, por lo tanto, de la
siguiente manera:
n

N = N + ∑ υ ri X r N ol ( r )
i
p

i
o

i = 1,…, C

r =1

(4.1)

El subíndice “p”, se refiere a la corriente producto; “o”, a la corriente de entrada; “i”, a
cada uno de los componentes y “l(r”) el componente límite en la reacción “r” y “N” los
flujos molares. La ecuación (4.1) expresa que el flujo en la corriente producto de un
componente es igual a suflujo de entrada mas la sumatoria de lo producido en cada
reacción menos lo consumido en cada reacción
El balance calórico se puede escribir de la siguiente forma, estableciendo el balance de
entalpía entre las corrientes de entrada y salida al reactor:
C

∑
i =1

N oi h oi + Q =

C

∑N
i =1

i
p

h ip

(4.2)

Siendo hoi , h ip , las entalpías molares del componente “i” en la entrada y salida,respectivamente y “Q”, el calor absorbido o liberado en la reacción

Análisis de variables de diseño en un Reactor de Conversión
Un análisis de variables de diseño alrededor de un reactor de conversión, nos muestra que
el número de variables requeridas para especificar completamente a las corrientes de
materia y la corriente de energía dan un total de N ve = 2(C + 2) + 1 . Del sistema de
ecuacionesque constituye el modelo se deducen un total de N ce = C + 1 ecuaciones. Por lo
tanto, el número de variables de diseño en un reactor de conversión es de N ie = C + 4 .
Considerando que para cumplir con el propósito de un reactor de conversión se conocen
las especificaciones de la corriente de entrada, entonces resulta que el número de

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variables de diseño en un reactor de conversión es de: Nie = 2 Las variables que
generalmente se especifican para completar la especificación del reactor de conversión
son la magnitud del flujo calórico y caída de presión en el reactor o la presión de la
corriente de salida.

4.3 REACTOR DE EQUILIBRIO
Un Reactor de Equilibrio es un recipiente donde se modelan reacciones en equilibrio, en
serie o en paralelo. El análisis o simulación requiere que sehayan especificado
completamente las reacciones reversibles para el cálculo de sus conversiones de
equilibrio

Reactor de Equilibrio
Un reactor de equilibrio es un recipiente en el que se modelan reacciones en equilibrio.
Las corrientes de salida del reactor se encuentran en estado de equilibrio químico y físico.
Vapor
No
Q

Reactor
de
Equilibrio

Np
Líquido

Figura 4.2. Reactor de Equilibrio
En la...