diseño de reactores
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CONTENIDOReactor Químico
Diseño del Reactor
Rendimiento del Reactor
Métodos del diseño del Reactor
Reactor Ideal
Reactor Real
Reactor Catalítico
DISEÑO DE REACTORES QUÍMICOS
¿ QUÉ ES UN REACTOR QUÍMICO ?
Es un equipo en cuyo interior tiene lugar un reacción química.
Constituido por un recipiente cerrado que cuenta con líneas de entrada y salidas para las sustancias químicas.
CONCEPTO
¿ QUÉ ES UN REACTOR QUÍMICO ?
FUNCIONES
• Asegurar el tipo de contacto de los reactantes.
• Proporcionar tiempo suficiente de contacto entre las sustancias.
• Permitir condiciones de presión, temperatura y composición de la reacción.
DISEÑO DEL REACTOR
Seleccionar el tipo de reactor.
Dimensionarlo.
Realizar el diseño adecuado o ingeniería del detalle.
En la selección del reactor correspondiente se debe apreciar lo siguiente:
• Características de la reacción.• Aspectos técnicos.• Economía.
RENDIMIENTO DEL REACTOR
• Contacto de las fases y su transferencia.
• Máxima conversión y selectividad.
• Optimizar condiciones de operaciones.
• Optimizar la energía.
MÉTODOS DEL DISEÑO DE REACTORES
Método de la semejanza
Método Matemático.
Es un método que consiste en construir progresivamente de manera creciente el reactor, hasta obtener especificaciones deseadas (generalmente hasta reactores industriales)
Consiste en modelar matemáticamente, el sistema físico de un reactor mediante un conjunto de ecuaciones.
MÉTODOS DEL DISEÑO DE REACTORESEn el modelo matemático es importante reconocer las ecuaciones que conllevan al modelo de un determinado tipo de reactor, estas son:
• Balance de Materia o Ecuación de Diseño.
• Balance de Energía.
• Balance de Energía Mecánica.
• Ecuaciones de Estado (algunos casos).
• Ecuaciones de equilibrio químico y/o físico.
Además se deben precisar conocimientos en los siguientes temas:
• Cinética Química• Estequiometria• Termodinámica• Fisicoquímica
MÉTODOS DEL DISEÑO DE REACTORES
CLASIFICACIÓN DE REACTORES
REACTORES QUÍMICOS
IDEAL REAL
Discontinuos Continuos Semicontinuos
Mezcla Perfecta
Flujo en Pistón
Lecho Empacado
Lecho Fluidizado
Batch Mezcla Perfecta
No se ajustan a la situación idealizada
REACTOR IDEAL
• Los reactantes están mezclados a la entrada del reactor.
• No se forman agregados moleculares.
• Flujo ideal.
REACTOR IDEAL
DISCONTINUO (Batch)
Característico para reacciones de fase liquida. Y en su interior se supone una mezcla perfecta.
1- 15000 LAcero/ Acero-Inoxidable/ Vidrio revestido de acero/
Vidrio o Aleaciones
Una de sus ventajas es que se pueden obtener grandes cantidades de productos y su mayor desventaja es el costo de la mano de obra por lote además de las limitaciones en las producciones de gran escala.
REACTOR IDEAL
CONTINUO
Este tipo de reactor opera en estado estacionario.
Este modelo ideal supone que la reacción alcanza la máxima conversión en el instante en que la alimentación entra al tanque.
REACTOR IDEAL
CONTINUO
Mezcla Perfecta (CSTR)
Se emplea para reacciones en estado líquido, y normalmente opera en estado estacionario.
Se asume una mezcla perfecta.
REACTOR IDEAL
CONTINUO
Flujo en Pistón (PFR)
Opera en estado estacionario en una dirección espacial, su composición varía de forma continua a dicha dirección.
El PFR se emplea mayormente en reacciones de fase gaseosa.
REACTOR IDEAL
CONTINUO
Lecho Empacado (PBR)
Es el reactor de mayor importancia industrial y se usa principalmente para la producción a gran escala de reactivos primarios o intermedios.
Una de sus ventajas es que no requiere separación del catalizador.
REACTOR IDEAL
CONTINUO
Lecho Fluidizado (FBR)
Este tipo de reactor se utiliza para reacciones multifase.
Muy utilizados para producir gasolina, otros combustibles y polímeros.
Permite un proceso más limpio y eficiente que los reactores anteriormente mencionados.
REACTOR CATALÍTICO
Los reactores catalíticos tienen la función de permitir la reacción química entre dos o más reactivos mediante la presencia de un catalizador.
Reactor Catalítico Homogéneo
Reactor Catalítico Heterogéneo
REACTOR CATALÍTICO
Reactor Catalítico de Lecho Empacado
Pueden ser de tres tipos
• Sencillos.
• Múltiples.
• Multitubulares.
REACTOR CATALÍTICO
Reactor Catalítico de Lecho Fluidizado
En este reactor las partículas del catalizador son pequeñas y se desplazan, estás dependen de la velocidad del fluido.
En la mayoría de los reactores catalíticos de este tipo el fluido suele ser gaseoso.
REACTOR CATALÍTICO
Reactor Catalítico de Lecho Móvil
Tiene la ventaja de poder retirar el catalizador y regenerarlo.
El catalizador se envenena calentándose y sirve como vehículo térmico para las reacciones endotérmicas.
REACTOR IDEAL
SEMICONTINUO
En este reactor se va retirando producto a medida que transcurre la reacción y también se incorpora material reactante de manera casi continua.
Son reactores de tipo tanque con agitación y operan a régimen no estacionario.
REACTOR IDEAL
SEMICONTINUO
Mezcla Perfecta
El reactante se añade o el producto se retira de forma intermitente o de forma continua.
Su operación es no estacionaria y generalmente caracterizada por un ciclo de operación.
REACTOR REAL
En este tipo de reactores es necesario considerar el modelo de flujo y contacto real para poder tener el modelo de reactor real que permita hacer predicciones correctas.
Dicho modelo se define a través de los modelos de:
• Flujo Real.• Contacto Real.• Tiempo de mezcla.
GRACIAS POR SU ATENCIÓN