Efectos de la T y E en reactores químicos y reactores no isotérmicos
La Temperatura y la Presión
Influyen sobre
El transcurso de las rxns, la conversión
y la distribución de los productos obtenidos
Necesitamos saber
Cómo influye la variación sobre las condiciones de equilibrio, vel. de rxn, etc.
Para
Determinar la T óptima
Que varía con
- El t de los reactores dicontinuos
- La longitud de los reactores pistón
- De un reactor a otro en una serie de reactores
Las rxns químicas acompañadas de efectos caloríficos modifican la T
Debemos conocer cómo
Para proponer distintos reactores y sistemas que se aproximen al óptimo
Procedimiento gráfico de diseño
En una reacción homogénea
Están relacionados con la T
La composición y la velocidad de rxn
Para una alimentación dada
y empleando
la conversión del componente clave como medida de la composición y extensión de la rxn
la representación de XA frente T tiene distintas formas
Puede construirse a partir de
Una expresión termodinámicamente consistente de la vel de rxn
Interpolación de un conjunto de datos cinéticos con la información termodinámica
El tamaño del reactor
necesario para
una función dada y una progresión de T determinada
Se calcula:
- Trazar el camino de rxn en la gráfica XA frente a T = línea de operación
- Calcular la vel. para varios valores de XA a lo largo del camino
- Representar la curva de 1/(-rA) frente a XA para este camino
- Calcular el área bajo la curva que da V/FA0
Aplicable a
Cualquier cinética, progresión de T y tipo de reactor o serie de reactores
Una vez conocida la línea de operación
Puede calcularse el tamaño del reactor por este procedimiento
Progresión de temperatura óptima
Aquella progresión que
Hace mínimo el valor de V/FA0 para una determinada conversión de reactivo
el óptimo puede corresponder a
Condiciones isotérmicas o a una determinada pauta de T
que puede variar con
- El tiempo en un reactor discontinuo
- La longitud en un reactor de flujo pistón
- De un reactor a otro en una serie de reactores de mezcla completa
Es importante conocer la progresión
Ya que es ideal a la que hemos de tratar de acercarnos en un sistema real
Nos permite estimar
La desviación del sistema real con respecto al ideal
La determinación de las características de la progresión T óptima en un tipo dado de reactor
Se efectúa
Teniendo en cuenta que siempre hay una T a la cual la vel. de rxn es máxima, cualquiera que sea la composición
El lugar geométrico de las vel. máximas
Se determinan examinando las curvas r(T,C)
Para las rxns irreversibles
La vel. aumenta con la T para cualquier composición
Por lo que la vel. mínima
Corresponde a la T máxima permisible
Esta T máxima
Está limitada por los materiales por mayor importancia de las rxns secundarias
Para las rxns endotérmicas
Una elevación de T aumenta tanto la conversión de equilibrio como la vel. de rxn
Del mismo modo que las rxns irreversibles
Se ha de emplear la T más alta permisible
Para las rxns exotérmicas reversibles
Hay 2 factores en oposición
Cuando se eleva la T aumenta la vel. de la rxn directa pero disminuye la conversión máxima
Cuando el sistema está lejos del equilibrio
Conviene emplear una T elevada para la cual la vel. es alta
Cuando se ha alcanzado aprox. el equilibrio
La T debe ser más baja para que favorezca la conversión
Corresponde a
Una variación de T, empezando por una T alta que va disminuyendo al aumentar la conversión
Efectos caloríficos
Se debe tener en cuenta durante el diseño
El momento en que el calor absorbido o desprendido por la rxn puede modificar significativamente la T de los fluidos reaccionantes
Si la rxn es exotérmica y el cambiador de calor es incapaz de disipar el calor liberado
La T del fluido reaccionante se elevará
A medida que
Va aumentando la conversión
Para las rxns endotérmicas
El fluido se enfriara a medida que aumenta la conversión