Reactores Batch

La elaboracin de todo producto qumico involucra tres elementos claves:

un proceso o receta, que describe el conjunto de pasos qumicos y fsicos requeridos para obtener el producto.

una planta, la cual consiste de un conjunto de equipos dentro de los cuales estos pasos son ejecutados.

un mercado, que define las cantidades, tiempos y calidades del producto requerido.

Los procesos empleados en la industria qumica se pueden dividir en dos categoras, procesos continuos y discontinuos.

Proceso en continuoEs un proceso diseado de tal forma que cada unidad opere 24 horas/da 7 das por semana, durante casi todo el ao en condiciones de proceso prcticamente constantes.

Se estima que un proceso en continuo trabaja 8150 h/aoEstos procesos son detenidos para realizar operaciones de mantenimiento o por falla de algunos de sus equipos.

En un proceso continuo, existe un flujo continuo de material que es procesado en diferentes equipos para elaborar los productos finales.

Proceso en BatchDesde sus orgenes, el procesamiento batch es el principal modo de fabricacin en la industria qumica. son particularmente convenientes, ya que ofrecen la flexibilidad necesaria para acomodar un nmero de productos diferentes, de reducido volumen, en la misma planta de procesamiento.

Estos equipos operan de una manera cclica por cochadas, y se especifican por su volumen o capacidad.

Se caracteriza por un tiempo de procesamiento necesario para llevar a cabo el proceso y no permite la carga y descarga simultnea de material.

Un ejemplo de este tipo de procesos son los experimentos de laboratorio.

En la industria se pueden observar procesos batch en los cuales existen unidades que trabajan en modo continuo/semicontinuo

Cual es el problema de un proceso batch?El problema principal de un proceso batch es la variable tiempo. Esta variable conlleva ciertas limitaciones que no suceden en los procesos continuos.

Cules son las reglas generales que nos permiten seleccionar un proceso batch frente a uno continuo?Velocidad de produccin (Depende de la capacidad de la planta) Si la planta es multiproductoSi se necesitan etiquetas, clasificacin y hacer un seguimiento y un control de calidad a lo largo de la produccin.Si los productos son de temporadaReacciones muy lentasDificultad para trabajar de forma continuo con lodosMateriales que ensucian rpidamente Sustancias naturales de alta pureza, sensibles, inestables.

Otra caracterstica del batch es su capacidad de poder acoplar varias operaciones en la misma unidad, mientras que en procesos continuos normalmente cada unidad est destinada a una nica operacin.

Batch vs ContinuoDISEO CONCEPTUAL DE UN PROCESO CONTINUOSeleccin de las unidades de procesos requeridasEscoger la interconexiones entre las unidades de proceso (Sntesis)Identificar alternativas de proceso que deben ser consideradas (Anlisis)Enumerar las variables de diseo dominantes (Funcin Objetivo)Estimar las condiciones ptimas de procesoDeterminar la mejor alternativa (Optimizacin)

Batch vs ContinuoDISEO CONCEPTUAL DE UN PROCESO BATCH

7. Qu unidades en el diagrama de proceso pueden ser batch y cules pueden ser continuas?8. Qu etapas del proceso pueden ser realizadas en una sola unidad de operacin versus el uso de varias unidades individuales para cada etapa?9. Cuando es ventajoso utilizar batch en paralelo para mejorar la programacin de la planta?10. Qu cantidad de almacenamiento intermedio se requiere y dnde puede ser localizado?

Transferencia y AlmacenamientoTransferencia sin esperaSin almacenamiento intermedioAlmacenamiento intermedio finitoAlmacenamiento intermedio ilimitadose adopta en procesos batch en los cuales se manejan materiales perecederos.los productos permanecen en los equipos cuando finaliza el procesamientoexisten unidades de almacenamientoentre etapas consecutivas.permite almacenar los materiales en el tanque intermediopara una cantidad de tiempo indefinida.(Biegler et al., 1997)

homogneos heterogneos reacciones qumicas. Temperatura.Presin.Composicin.Temperatura.Presin.Composicin.Cantidad de cada faseCalor generado por la reaccinCuando son varias etapas en serieLa mas lenta ejerce mayor influenciaY se denomina etapa controlante.

CINTICA DE LAS REACCIONES HOMOGNEAS A + bB rR + sS La constante de equilibrio est relacionada tambin con variables termodinmicas: dGo = - RT lnK , donde dGo es la variacin de energa libre en la reaccin,R es laconstante de los gases y T la temperatura absoluta

DETERMINACIN DE PARMETROS CINTICOS A PARTIR DE DATOS EXPERIMENTALES La conversin es uno de los parmetros que se usan para determinar el avance de una reaccin y se puede expresar de la siguiente maneraEsta definicin es vlida para los sistemas en discontinuo o batch. NA representa las moles.

REACTOR DISCONTINUO IDEAL

METODO DIFERENCIAL DE ANLISIS DE DATOS

MTODO DE LAS VELOCIDADES INICIALES

OTRAS ALTERNATIVAS PARA EL TRATAMIENTO DE LOS DATOS