Control reactor quimico

Instituto Superior Politécnico "José Antonio Echeverría". Facultad de Ingeniería Eléctrica Ingeniería Automática

Laboratorio # 2

Control de Procesos II
Tema: Reactores Químicos y su Control
Control de la Temperatura y Concentración en un Reactor Químico Continuo

Autor: Guillermo Rodríguez Méndez
No: 26 Grupo: A-53 Curso 2010-2011

INTRODUCCIÓN:
Un reactor químico se puede definircomo un equipo en el cual se forma una sustancia o producto a partir de otra (s) llamada (s) reactante (s), por medio de una serie de transformaciones químicas. El procesamiento por lotes constituye un sector importante de la industria de procesos químicos. Este tipo de procesos es empleado en la producción de químicos de uso altamente especializado, productos farmacéuticos, polímeros y otrosrelacionados con el campo de la biotecnología. Los procesos por lotes requieren una estrategia de control diferente a la de los procesos continuos dado que ellos no operan en estado estacionario. El objetivo de control es lograr que la salida del sistema siga una trayectoria deseada. Los reactores por lotes constituyen una operación intermitente bastante compleja, dado que requieren procedimientostales como llenado, mezclado, calentamiento, control del punto final, adición de alimentación, remoción de productos de enfriamiento y vaciado. Si además se tiene una reacción exotérmica, la misma muchas veces es inestable en estado estacionario. El objetivo de control original es lograr una conversión adecuada del producto formado, minimizando la presencia del subproducto. Esto se consigue medianteel control de la temperatura dentro del reactor, por ser la variable que proporciona más información sobre la dinámica de la reacción. Las variables manipuladas son los flujos de vapor y agua que entran al reactor, formando así el sistema de calentamiento–enfriamiento del reactor. Dicho sistema operará con coeficientes de transferencia de calor máximo, a fin de suministrar ó retirar (según la fasede operación del modelo) la mayor cantidad de calor posible. El mecanismo de circulación es de un solo pase, es decir, los flujos de vapor y agua atraviesan la chaqueta una sola vez.

La Ecuación de Rendimiento es aquella expresión matemática que relaciona la salida con la entrada en un reactor químico, para diversas cinéticas y diferentes modelos de contacto. El balance de masas esta dado porla relación: entra – sale + genera – desaparece = acumula El balance de energía esta dado por la relación: entra – sale ± genera ± transmite = acumula Existen infinidad de tipos de reactores químicos, y cada uno responde a las necesidades de una situación en particular, entre los tipos más importantes, más conocidos, y mayormente utilizados en la industria se puede mencionar los siguientes: REACTOR DISCONTINUO. Es aquel en donde no entra ni sale material durante la reacción, sino mas bien, al inicio del proceso se introducen los materiales, se lleva a las condiciones de presión y temperatura requeridas, y se deja reaccionar por un tiempo preestablecido, luego se descargan los productos de la reacción y los reactantes no convertidos. También es conocido como reactor tipo Batch. REACTORCONTINUO. Mientras tiene lugar la reacción química al interior del reactor, éste se alimenta constantemente de material reactante, y también se retira ininterrumpidamente los productos de la reacción. REACTOR SEMICONTINUO: Es aquel en el cual inicialmente se carga de material todo el reactor, y a medida que tiene lugar la reacción, se va retirando productos y también incorporando más material demanera casi continua. REACTOR 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, los reactivos entran por un extremo y salen por el otro. TANQUE CON AGITACIÓN CONTINUA. Este reactor consiste en un tanque...