temas de ing quimica

Notas Para El Curso
˜
DISENO DE REACTORES QUIMICOS

por
Antonio Flores T.
Departamento de Ciencias
Universidad Iberoamericana
Primavera 2001
E-mail: antonio.flores@uia.mx
URL: 200.13.98.241/˜antonio
September 5, 2001

Contenido
I

´
REACTORES ISOTERMICOS

1

1 Balance de masa
1.1 Introducci´n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
o
1.2 Balance general de masa . . . . .. . . . . . . .
1.2.1 Sistema homog´neo . . . . . . . . . . . .
e
1.2.2 Sistema heterog´neo . . . . . . . . . . .
e
1.3 Velocidad de reacci´n . . . . . . . . . . . . . . .
o
1.4 Midiendo el progreso de una reacci´n . . . . . .
o
1.4.1 Extensi´n de la reacci´n . . . . . . . . .
o
o
1.4.2 Conversi´n . . . . . . . . . . . . . . . . .
o
1.4.3 Relaci´n entre la extensi´n de la reacci´n
oo
o

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. . . . . . . . . . . . .
y grado de conversi´n
o

2
2
2
3
5
6
7
7
8
9

2 Reactor Batch
2.1 Introducci´n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
o
2.2Ecuaciones de dise˜o . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
n
2.3 Reacciones m´ltiples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
u

10
10
10
13

3 Reactor Continuo de Tanque Agitado
3.1 Introducci´n . . . . . . . . . . . . . .
o
3.2 Ecuaciones de Dise˜o . . . . . . . . .
n
3.3 Dise˜o de un reactor tanque agitado
n
3.4 Reacciones m´ltiples . . . . . . . . .u

.
.
.
.

19
19
20
22
25

4 Reactor Tubular
4.1 Introducci´n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
o
4.2 Reacciones m´ltiples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
u

29
29
34

5 Reactor SemiBatch
5.1 Introducci´n . . . . . . . . .
o
5.2 Reactor Semibatch . . . . .
5.3 Reacciones m´ltiples . . . .
u
5.4 Operaci´nSemibatch-Batch
o

.
.
.
.

36
36
36
46
49

6 Relaciones Estequiom´tricas
e
6.1 Reactores de flujo discontinuo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.2 Reactores de flujo continuo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

53
53
59

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i

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7 Configuraci´n de Reactores
o
7.1 Introducci´n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
o
7.2 Determinado el mejor arreglo de reactores para una cierta conversi´n .
o

64
64
68

8 Sensibilidad param´trica
e
8.1 Introducci´n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
o
8.2 Ecuaciones desensibilidad param´trica . . . . . . . . . . . . . . . . . .
e
8.3 Evaluaci´n de sensibilidad param´trica . . . . . . . . . . . . . . . . . .
o
e

73
73
73
74

9 Problemas de Reactores Isot´rmicos
e

80

ii

Lista de Figuras
1.1
1.2
1.3

Sistema de reacci´n general. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
o
Sistema de propiedades homog´neas. . . . . . . . . . . . . . .. . . . .
e
Sistema de propiedades heterog´neas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
e

2
4
5

2.1
2.2
2.3

Variaci´n del grado de conversi´n. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
o
o
Variaci´n del perfil de concentraciones. . . . . . . . . . . . . . . . . . .
o
Variaci´n del perfil de concentraciones en un reactor batch con reacciones
o
m´ltiples. . . . . . . . . . . ....