Reactor Diferencial

Objetivos

• Dar a conocer su importancia

• Conocer su funcionamiento

• Principales aplicaciones del reactor

Introducción

• Reactor químico

• Convierten materias primas en químicos deseables

• Generalmente la mayoría de las reacciones ocurren normalmente en la fase liquida o vapor

• Son importantes para las diferentes áreas o sectores de la química, como los son:

• Petróleo

• Polímeros

• Procesos bioquímicos

Reactor de flujo pistón FPR (Plug Flow Reactors)

• El reactor de flujo pistón es usado para ambas fases

• En algunos casos el reactor es empacado con un catalizador sólido.

Reactor de flujo pistón (FPR)

• El control del FP puede ser un poco difícil a causa de lo que se está procesando

• El principal problema es el control de la temperatura, debido a que la temperatura afecta la conversión y el rendimiento del producto

Funcionamiento

Balance de materia

• +

Ecuación de diseño

Aplicaciones• Generalmente los productos generados

son usados para:

• El hogar• Ropa• Automóviles• Construcción• Electrónicos

Aplicaciones

• Refinado del petróleo crudo

• Producción etano, propano, butano

• Procesos de polimerización (Etileno y propileno)

• Los reactores FP son importantes en la industria de alimentos y bebidas

FPR Industrial

Objetivo

Ilustrar con un ejemplo sobre el reactor de Flujo Pistón

Ejemplo 5.6 (Levenspiel 5.8)

• Hemos calculado que el tamaño de un reactor de flujo en pistón necesario para un fin determinado (99% de conversión de la alimentación de A puro) era 32 litros, suponiendo que la estequiometria era para una reacción de primer orden fase gaseosa. Sin embargo, la estequiometria de la reacción es Calcúlese el volumen del reactor necesario para la estequiometria correcta.

Ejemplo 5.6 (Levenspiel 5.8)

• Hemos calculado que el tamaño de un reactor de flujo en pistón necesario para un fin determinado (99% de conversión de la alimentación de A puro) era 32 litros, suponiendo que la estequiometria era para una reacción de primer orden fase gaseosa. Sin embargo, la estequiometria de la reacción es Calcúlese el volumen del reactor necesario para la estequiometria correcta.

Solución

• De la estequiometria de la reacción y la inexistencia de inertes:

• Y al ser de primer orden:

Vamos a utilizar la Ecuación. (5.21)

• Con

• Simplificando obtenemos:

• (i)

Ecuación de diseño

• Ahora sustituyendo en (i)

• (ii)

Ahora se sustituirán valores del problema en (ii)

• = 0.1441(iii)

Para la reacción estequiometrica

• Esta vez la energía de activación

•

Considerando que se mantiene la cinética, la misma temperatura y el mismo caudal

• Se utilizara la ecuación (5.21)

• Substituyendo valores

Nuevamente se substituye la ecuación de diseño, obteniendo

• (iv)

Ahora se sustituye la ecuación (iii) en (iv)

• Finalmente despejamos el volumen (V)

• = 82.13 L

Análisis de Resultados

Estequiometria Conversión (%) Energía de activación Orden de reacción Volumen (L)

.99 0 1 32

.99 2 1 82.13

Conclusión

• En base a nuestro análisis, utilizando la ecuación de diseño para un reactor de flujo pistón, se ha cumplido con el objetivo de determinar el tamaño de volumen del reactor.

• Podemos afirmar que entre mas compleja es la estequiometria mayor será el volumen del reactor, cuidando que la temperatura y el volumen permanezcan constantes.

Bibliografia

• Westerterp, K. R., van Swaaij, W. P. M., and Beenackers, A. A. C. M., Chemical Reactor Design and Operations, John Wiley, New York 1-129(1984).

• Levenspiel, O., Ingenieria de las Reacciones Quimicas, 2nd ed., John Wiley & Sons, New York, 485-523 (1972).

• WILLIAM L. LUYBEN., Chemical Reactor Design and Control, John Wiley & Sons, New York, 251-285 (2007).