reactores

01/09/2009

Introducción a los reactores químicos

Dr. Rogelio Cuevas García

Dr. Rogelio Cuevas García

1

1

01/09/2009

Reactores Químicos
Reactor Químico
Es el dispositivo donde ocurre un cambio en la
composición debido a la reacción química.
„

Por lo tanto es cualquier recipiente donde ocurre una
reacción química.
El problema de la Ingeniería de reactores es realizarel
diseño más adecuado, con una metodología
independiente
p
del tamaño y reacción q
que se lleva a cabo

Dr. Rogelio Cuevas García

Dr. Rogelio Cuevas García

2

2

01/09/2009

Definiciones útiles Generales
„SISTEMA

HOMOGÉNEO:
É
Aquel que presenta
una sola fase y por tanto su composición es
idéntica en cualquier parte del sistema.

„SISTEMA

HETEROGÉNEO: Cuando serequiere
la presencia de más de una fase para que la
reacción se lleve a cabo.

Dr. Rogelio Cuevas García

Dr. Rogelio Cuevas García

3

3

01/09/2009

Definiciones útiles:
„

FASE: región
g
uniforme en un sistema. Esto significa
g
propiedades físicas uniformes y composición química
uniforme.

Dr. Rogelio Cuevas García

Dr. Rogelio Cuevas García

4

4

01/09/2009Definiciones útiles
Basándose
B
á d
en las
l definiciones
d fi i i
anteriores
t i
podemos
d
clasificar
l ifi
l tipos
los
ti
de reacciones en:
„

REACCIÓN HOMOGÉNEA: Involucra una sola fase.

„

REACCIÓN HETEROGÉNEA: Cuando se requiere más de una
fase para que la reacción se lleve a cabo. Por lo tanto, puede
Involucrar más de dos fases

Entonces de acuerdo a lo anteriorpodemos encontrar reactores que
operen con reacciones heterogéneas u homogéneas. Dentro de los
g
los reactores catalíticos,, q
que operan
p
con la
reactores heterogéneos
presencia de catalizador, y los reactores no catalíticos.
Al existir más de una fase se deben tomar en cuenta los fenómenos de
transferencia de masa y energía.
Dr. Rogelio Cuevas García

Dr. Rogelio Cuevas García

55

01/09/2009

Clasificación de los Reactores Químicos

Reactores
homogéneos

heterogéneos

Catalíticos

No Catalíticos

Sólido-Gas

Sólido-Gas

Líquido-Gas

Liquido-Gas

Sólido-liquido-gas

Sólido -Liquido

Dr. Rogelio Cuevas García

Dr. Rogelio Cuevas García

6

6

01/09/2009

Diferentes definiciones de tiempo
En Ingeniería de reactores se utiliza elconcepto de elemento de
volumen
„ Elemento de volumen: región del sistema (elemento de fluido)
donde las propiedades del mismo pueden considerarse constantes.
„

El tiempo de residencia (t) de un elemento del fluido es el tiempo
que permanece dentro de un recipiente. En nuestro caso, el tiempo
que permanece dentro del reactor. Más específicamente, el tiempo
efectivo de reacción.

En losreactores químicos, en algunas ocasiones el tiempo de
residencia es igual para todos los elementos del fluido y en otras se
presenta una distribución de tiempos de residencia (DTR) o RTD
(por sus siglas en ingles: residence time distribution).
„

El tiempo de residencia promedio es el promedio de los tiempos
de residencia de todos los elementos de fluido.

Dr. Rogelio Cuevas García

Dr.Rogelio Cuevas García

7

7

01/09/2009

Diferentes definiciones de tiempo
„

„

Solamente para sistemas de flujo
Tiempo espacial (τ) es el tiempo requerido para que
un volumen de alimentación igual al volumen del
reactor pase a través del recipiente. Este parámetro se
mide en condiciones arbitrarias, usualmente, en las
condiciones de alimentación. El tiempo espacial es,generalmente, utilizado como una cantidad p
g
para
escalar el volumen del reactor; pero las condiciones de
reacción deben de ser iguales punto por punto en el
escalamiento.
Finalmente, la velocidad espacial (SV) se define
como el reciproco del tiempo espacial y representa,
entonces,
t
ell número
ú
d volúmenes
de
lú
d alimentación
de
li
t ió
que se tratan en el reactor por unidad de...