Reactores Químicos Cuarto Parcial
Reactores Semibatch o Discontinuos o Semicontinuos
Reactores ideales
Reactores de mezcla completa (CSTR)
Reactores CSTR de igual tamaño conectados en serie
Tiempo y velocidad espacial
Relación entre conversión fraccional, rendimiento y selectividad en el reactor
Son aquellos en los que el tipo de flujo es ideal
o teórico.
En este tipo de reactores la () desciende a un valor bajo de forma inmediata
Es por esto que el reactor de flujo pistón es mas eficaz que el CSTR para reacciones cuya velocidad aumenta con la concentración
Es un sistema constituido por N reactores CSTR conectados en serie
La () es uniforme dentro de cada reactor, pero existe una variación al pasar de un reactor a otro
A mayor numero de reactores, la () disminuye
Esto indica que el comportamiento del reactor es cada vez mas similar al de flujo pistón
Rendimiento
Selectividad
Conversión
Cociente entre los moles consumidos y los moles alimentados en un reactor. Está definida exclusivamente para los reactivos. Si no se especifica a qué reactivo se refiere, se tomará sobre el reactivo limitante
Cociente entre los moles obtenidos y los moles teóricos en un reactor. Los moles teóricos se calculan suponiendo una Conversión del 100% y ausencia de reacciones secundarias
Moles de producto deseado entre los moles de producto secundario en el reactor
El t espacial y la velocidad espacial son las medidas adecuadas para el diseño de los reactores de flujo.
El valor de la velocidad espacial o t espacial, dependen de las condiciones elegidas, si son las de la corriente que entra al reactor
La relación entre la velocidad espacial y el t espacial para las condiciones reales de entrada y las condiciones de referencia está dada por:
Equipo
Yasley Iran Cerezo Benavides 74600857
Juan Miguel Vázquez Cortes 74600864
Ixchel Janice Aguirre Hernández 74600871
Conocido como Reactor de mezcla completa de flujo continuo (CSTR) o (CFSTR)
Características:
Agitación casi perfecta
Permite la salida continua del producto
Flujo continuo de materia reaccionante
Permite una fácil agitación si la sustancia no es viscosa
Evitar espacios muertos para que se realice la reacción
Mezcla casi perfecta
Si t de circulación del reactivo es 1/100 del t promedio que le toma al reactivo entrar y salir del reactor
Características específicas:
1) Todos los elementos tienen la misma probabilidad de abandonar el reactor en cualquier tiempo.
2) Distribución de tiempo de residencia, considera:
Un fluido se puede mover directo desde la entrada a la salida
Puede tener un t de residencia muy corto
Otro producto de la agitación puede participar en el movimiento de reciclado y presenta t de residencia largo.
3) Debido a la agitación las propiedades del reactor son uniformes
La corriente de salida presenta las mismas propiedades que el flujo dentro del recipiente
4) Densidad del sistema no necesariamente constante.
La densidad de las corrientes de entrada puede ser diferente a las de salida.
5) Puede adicionarse un intercambiador de color para controlar la T.
La rxn se realiza en sistema abierto
Los reactivos se añaden continuamente y la mezcla se extrae de forma continua.
Operan en régimen estable
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Ventajas:
Costo de operación bajo
Operación continua
Facilita el control automático de la producción
Se tiene una solo T en el sistema de reacción
Desventajas:
Costo inicial alto
Usos:
Para líquidos generalmente
Para t de residencia muy altos su tamaño también será alto.
Menos eficientes que un reactor tubular
Para una operación continua
Para rxns ligeramente endotérmicas o exotérmicas
Ecuación de diseño
Si F(A0)=V0C(A0) es el caudal molar del componente A en la alimentación al reactor, considerando el reactor como un todo:
Donde X(A) y r(A) se evalúan para las condiciones de la corriente de salida , que son iguales a las existentes dentro del reactor.
Para sistemas de densidad constante CA/CA0=1-XA, la expresión es:
Reactor de flujo en pistón
Reactor de mezcla completo
También llamado de tanque agitado continuo
Consta de un tanque con agitación casi perfecta
Tiene un flujo continuo de materia reaccionante y sale continuamente el material producido
Es más fácil si la fase líquida no es demasiado viscosa
En el interior debe haber buena mezcla de los materiales
Asegura que todo el V del recipiente se utiliza para la rxn y que no queden espacios muertos
Mezcla es perfecta si el T de circulación de un elemento reactante dentro del tanque es una centésima del T promedio que le toma para entrar y salir del reactor
Todos los elementos tienen la misma probabilidad de abandonar el reactor en cualquier T
Concentración, t y velocidad de rxn son uniformes
Características y ventajas
Rxn es en sistema abierto
Reactivos se añaden continuamente y la mezcla reactiva se extrae de forma continua
Costo de operación es bajo
Facilita el control automático
Entrada = Salida + desaparición por reacción+ acumulación (0)
Consiste en un tubo a lo largo del que fluye la mezcla reaccionante a condiciones que ocurre la rxn
Su agitación es para asegurar que todo el V del recipiente se utilice, sin espacios muertos
Se desarrollan en un sistema abierto
Todos los reactivos se introducen continuamente y productos se extraen en forma continua
Ninguna propiedad del sistema varía con relación al t
T, P y composición varían por la longitud del reactor
Puede usarse para sistemas reactivos con gases y vapores
Se usan para producción grande
Reacción homogénea de orden cero
Reacción irreversible de primer orden
Los reactivos se introducen en el reactor, se mezclan, se deja que reaccionen un tiempo determinado y se descarga la mezcla resultante
Operación no estacionaria donde la composición varía con el t
Características y ventajas
Reactores tipo tanque con agitación
Régimen inestable
Mezcla bien agitada se considera un comportamiento ideal
Operación es semicontinua
Tener buen control de temperatura
Concentración de uno de los reactantes se puede mantener baja
t necesario para alcanzar la conversión Xa, en condiciones isotérmico o no isotérmica
Densidad del fluido es constante