Asociacion De Reactores- Rcta+2Rfp-

Introducción


Reactores ideales:

Siempre que se trate de reactores ideales, el problema se simplifica bastante. Trabajaremos con las ecuaciones correspondientes a la cinética del proceso y los balances de materia, incluyendo otras simplificaciones que se pueden dar ( temperatura constante, .....)

Los principales reactores ideales continuos son:

1) RCTA ideal ( reactor continuo detanque agitado ideal)

Donde existe una corriente de entrada y de salida, en cuyo interior se pretende que la composición sea la misma en todos los puntos del tanque y en la salida a través de la agitación.

Suponiendo que estamos en estado estacionario con un flujo incompresible, en condiciones isotermas y tengamos una sola reacción de primer orden, la ecuación que nos va a permitircalcular el grado de conversión del RCTA ideal es:

[pic] (1)

2) RFP ideal (reactor de flujo de pistón)

En este reactor el fluido avanza como un pistón y consideramos que no existen gradientes de velocidad ni de concentración radiales.

Suponiendo lo mismo que para el RCTA ideal, la ecuación de diseño queobtenemos para un RFP para el cálculo del grado de conversión es:

[pic] (2)

Tenemos que tener en cuenta que en la realidad, debido a la presencia de zonas muertas, bypass o paso rápido de porciones de fluidos en el RCTA, gradientes de velocidad y concentraciones radiales en el RFP, las ecuaciones anteriores no se ajustan a estoscomportamientos.

Curva de distribución de tiempos de residencia:

Nos permite determinar el tiempo de permanencia de cada fracción de fluido en el sistema de reacción y también indica si el comportamiento del sistema es o no ideal. Para la construcción de dicha curva se suele utilizar, salvo en sistemas ideales, el método denominado estímulo-respuesta que consiste en estimular el sistema con unaperturbación y ver como responde. Luego, a un tiempo t=0, introducimos una determinada cantidad de trazador y si este es inerte en el medio de trabajo, la cantidad que sale del reactor en el intervalo de tiempo t y t+dt es:

dm = Q0.c(t).dt (3)

donde: Q0 : caudal total de reactor (m3 /min)

dm: kg que salen entre t y t+dt

c(t) : concentración de trazador a la salida del reactor (kg/m3)

Con lo cual, teniendo en cuenta la ecuación (3), podemos calcular la cantidad total de trazador M como:

[pic] (4)

por lo que la fracción de trazador que sale en el intervalo t a t+dt puedecalcularse como:

[pic] (5)

siendo E(t) dt la fracción de materia que sale entre un tiempo t y t+dt o la probabilidad de que una molécula salga en dicho intervalo.

Al representar E(t) frente al tiempo obtenemos la DTR ( curva de distribución de los tiempos de residencia), donde fácilmente se deduce que:[pic] (6)

La DTR, para reactores ideales se puede obtener teóricamente, pero en los demás casos se obtiene experimentalmente. En estos procesos ideales, a igualdad de DTR, independientemente del modelo que se emplee, llegamos a la misma conversión. Utilizando un modelo en el cual suponemos que cada porción de fluido que hay en el sistema en el instante inicial,pasa a través del recipiente sin entremezclarse con las porciones adyacentes. Teniendo en cuenta esto, la fracción de fluido que ha permanecido en el interior del reactor un tiempo t es E(t)dt , por lo tanto su contribución al grado de conversión es X(t)E(t)dt, donde X(t) se refiere al grado de conversión alcanzado en un reactor discontinuo en un tiempo t. Con lo cual el grado de conversión...