Tipos de reactores

CSTR (Continuous Stirred-Tank Reactor)
Introducción a los reactores de flujo
        En un reactor de mezcla perfecta, las propiedades no se modifican ni con el tiempo ni con la posición, ya que suponemos que estamos trabajando en estado de flujo estacionario y la mezcla de reacción es completamente uniforme.
        El tiempo de mezcla tiene que ser muy pequeño en comparación con el tiempo depermanencia en el reactor. En la práctica se puede llevar a cabo siempre que la mezcla fluida sea poco viscosa y esté bien agitada.
        El término equivalente a Na, es decir, número de moles de la especie A, en un reactor de flujo será
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La conversión de reacción la podemos definir como
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        Fao son los moles de la especie A por unidad de tiempo referidos a conversión cero,(diferentes de los moles por unidad de tiempo en la entrada del reactor, que pueden introducirse en el reactor con o sin conversión)
        Fa son los moles de la especie A por unidad tiempo referidos a conversión Xa.
        La relación que existe entre el caudal molar, Fa, y el caudal volumétrico, Q, es el siguiente
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FIG. 5.1
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        En el caso de los reactores discontinuos, ypara sistemas de volumen variable, encontramos una expresión para el volumen del sistema en función de la presión, temperatura, variación del número de moles y presencia de inertes. Para sistemas en flujo, se puede obtener una expresión similar para el caudal volumétrico.
        La concentración total de una especie en cualquier punto del reactor es
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        A la entrada del reactor,
|        Con estas dos últimas expresiones y despreciando cualquier cambio en el factor de compresibilidad podemos escribir
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        Teniendo en cuenta que el caudal molar total lo podemos definir como
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la expresión del caudal volumétrico nos queda
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    Con esta ecuación podemos ahora expresar la concentración de cualquier especie para un sistema en flujo en función de las conversiones|
        El valor de Fj dependerá en cada caso de la estequiometría de la reacción.
        Trabajando en estado estacionario, las propiedades del reactor no variarán ni con la posición ni con el tiempo. La ecuación de diseño se podrá obtener solamente con el balance de masa.
        Los balances necesarios no serán diferenciales, debido a que las propiedades son uniformes a la largo delreactor. Realizaremos balances globales

Ecuación de diseño para un reactor de mezcla perfecta en estado estacionario
        Si aplicamos un balance molar global al reactor de mezcla perfecta:
Entra + Genera - Sale = Acumula
        Como estamos en estado estacionario el término de acumulación se anula, con lo que nos queda
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      Un factor muy importante a tener en cuenta es (ra)s. Estetérmino indica que la velocidad de reacción ha de ponerse en condiciones de salida, es decir la función de concentración de la velocidad de reacción ha de ponerse en función de la concentración a la salida del reactor.
        El balance de masa anterior lo podemos poner en función de la conversión
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sustituyendo en el balance de masa
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reordenando nos queda
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que es laexpresión de la ecuación de diseño de un reactor de mezcla perfecta.
        Si el caudal no varía desde la entrada a la salida del reactor y de acuerdo a la definición de conversión de reacción:
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De la misma forma podemos escribir
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sustituyendo en la ecuación de diseño
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expresión válida para reactores de mezcla perfecta en los que el caudal volumétrico, Q, permanezcaconstante.
        Un término muy utilizado en el diseño de reactores es el tiempo espacial. Este tiempo espacial se define como el tiempo necesario para tratar en el reactor un volumen de alimentación (medido en condiciones de presión y temperatura a la entrada del reactor) igual al volumen del reactor. Se obtiene dividiendo el volumen de reactor entre el caudal volumétrico de entrada al reactor...