apuntes reactores quimicos











Apuntes de
Cinética y Diseño de Reactores


Ing. Héctor Zuleta C.

Marzo - 2005















Estos apuntes, corresponden a una breve recopilación de la gran cantidad de literatura existente para la enseñanza de pregrado en Reactores Químicos. Su realización ha sido posible gracias al proyecto de apoyo a la docencia “Confección de apuntes para laasignatura de Reactores químicos” dirigido por la Sra. Jefe de la carrera de Ingeniería de ejecución en procesos químicos, Loreto Otarola.

Se ha tomado como texto base, el libro “Ingeniería de las reacciones químicas” del autor O. Levenspiel, principalmente en las unidades II, III, y V. También se apoya en el texto de Missen, Mins y Saville, “Introducción a la cinética e Ingeniería de lasreacciones químicas”

En la primera parte se presentan los conceptos de cinética química fundamentales para el diseño de reactores. Han sido elaborados considerando apuntes propios del autor y de acuerdo al programa de la asignatura.

Estos apuntes no consideran el tema correspondiente a diseño en reacciones múltiples, el cual se debe consultar en el texto de Levenspiel, sin embargo incorpora launidad IV acerca del diseño y configuración de sistemas de reactores del autor Lee.

El capítulo V para flujo real ha sido recopilado del texto de Levenspiel en la última versión, complementado con el texto Omnibook del mismo autor.

Finalmente, en el capítulo VI se presentan tópicos de sistemas heterogéneos, (Missen Mins y Saville) relativo a la cinética de sistemas reactivos sólido-gas nocatalíticos, aplicada a partículas de tamaño constante y decreciente. Se incluye también la expresión general del modelo de corazón encogido. Su deducción puede ser comparada con las formas presentadas en el texto de Levenspiel.

Es sabido que toda obra humana es imperfecta, sin duda que este trabajo puede tener errores y por lo tanto ser mejorado. Se agradecerá cualquier opinión o críticaconstructiva que permita contribuir con estos apuntes en la formación de los Ingenieros Químicos de nuestra Universidad.






CONTENIDO


I CINETICA DE REACCIONES 1

1.1 INTRODUCCION 1

1.2 REACCION QUIMICA 1

1.2.1 Reactores químicos 4

1.2.2 Principales funciones de los reactores químicos 61.3 CINETICA QUIMICA 6

1.3.1 Clasificación de las reacciones químicas 7

1.4 CINETICA E INGENIERIA DE LAS REACCIONES QUIMICAS 9

1.5 VELOCIDAD DE REACCION 10

1.5.1 Definición de velocidad de reacción 14

1.5.2 Factores que modifican la velocidad de reacción 15
1.5.3 Ecuación de velocidady orden de reacción 17

1.5.4 Mecanismo de reacción 20

1.6 DEPENDENCIA DE LA VELOCIDAD DE REACCION CON
LA TEMPERATURA 23

1.6.1 Teoría de Arrhenius 25

1.6.2 Comparación de teorías con la ley de Arrhenius 26

1.6.3 Influencia de la energía de activación 27

1.7 MEDICIONES EXPERIMENTALES EN CINETICADE
REACCION 28


1.7.1 Métodos experimentales para seguir la extensión de una
Reacción 28

1.8 REACTOR DISCONTINUO DE VOLUMEN CONSTANTE 30

1.8.1 Análisis de datos de presión total en un sistema de
Volumen constante 31

1.9 GRADO DE CONVERSIÓN 33

1.10 METODOS DE ANALISIS DE DATOS 34

1.11 METODO DE INTEGRAL34

1.12 METODO INTEGRAL PARA MODELOS SENCILLOS DE
VELOCIDAD 35

1.12.1 Reacciones irreversibles de orden cero 35

1.12.2 Reacciones irreversibles de orden uno 38

1.12.3 Reacciones irreversibles de segundo orden 40

1.12.4 Ecuaciones empíricas de orden n 45

1.12.5 Método de Vida fraccional tf...