Presentacin de PowerPoint

Reactores CSTR - PFRintegrantes:

Guerrero mateo gloria Isabel Rodrguez castillo Ivn Siccha Lzaro Carmen diana

REACTOR CONTINUO TIPO TANQUE AGITADO (CSTR)

Trabajan en estado estacionario (sus propiedades no varan con el tiempo). Este modelo ideal supone que la reaccin alcanza la mxima conversin en el instante en que la alimentacin entra al tanque. Es decir:En cualquier punto de este equipo las concentraciones son iguales a las de la corriente de salida. La velocidad de reaccin para cualquier punto dentro del tanque es la mismaPara este reactor suele asumirse que existe un mezclado perfecto, en la prctica esto no es as, pero puede crearse un mezclado de alta eficiencia que se aproxima a las condiciones ideales.

REACTOR DE TANQUE AGITADO CONTINUODescripcin:Consta de un tanque con una agitacin casi perfecta, en el que hay un flujo continuo de material reaccionante y desde el cual sale continuamente el material que ha reaccionado (material producido).

El propsito de lograr una buena agitacin es lograr que en el interior del tanque se produzca una buena mezcla de los materiales, con el fin de asegurar que todo el volumen del recipiente se utilice para llevar cabo la reaccin, y que no existan o queden espacios muertos

REACTOR DE TANQUE AGITADO CONTINUOCaractersticas:Para remover el calor de la reaccin, el reactor es rodeado por una cmara (camisa de refrigeracin) a travs del cual fluye un lquido refrigerante. Para efectos de estudio, se han hecho las siguientes suposiciones:Las prdidas de calor circundantes son despreciablesLas propiedades termodinmicas, densidades, y las capacidades calorficas de los reactantes y los productos son ambos iguales y constante

REACTOR DE TANQUE AGITADO CONTINUOCaractersticas:

Mezcla (agitacin) perfecta en el reactor, por tanto la concentracin, presin y temperatura son iguales en cualquier punto del tanqueTemperaturas Uniformes en ambas cmaras (camisa de enfriamiento y/o calentamiento)Volmenes Constantes V, Vc

El balance de conservacin de la cantidad de materia para el componente A es:La expresin de cada trmino es la siguiente:

Si V,0 = V , se tiene:

CONDICIONES: [ ] y/o T no constantes en el tiempo (rgimen no estacionario). Volmenes de produccin moderados. Procesos de carga/descarga y acondicionamiento. Los trminos de entrada y salida no existen.VENTAJAS: Alta conversin por unidad de volumen. Moderados costes de instalacin y puesta en marcha. Flexibilidad de operacin. Acondicionamiento en vaco.DESVENTAJAS: Altos costes de operacin. Variacin en la calidad de los productos obtenidos.Campos de aplicacin de los reactores CSTR

Los campos de aplicacin tpicos de los reactores CSTR son: Los procesos continuos de sulfonacion, nitracin, polimerizacin, etc. La industria qumica orgnica y, en particular, en la produccin de plsticos, explosivos, hule sinttico, etc. Mantener las burbujas de gas o las partculas slidas en suspensin dentro de una fase liquida o para mantener las gotitas de un liquido en el seno de otro, como es el caso de la nitracin de benceno o tolueno. La rapidez de estas reacciones depende considerablemente del grado de dispersin y, por lo tanto, de la intensidad de la agitacin.

Problema 1:

En un reactor de mezcla completa y en condiciones estacionarias ocurre la siguiente reaccin en fase liquida: A + B R + S con: K = 7.5(lt/mol).min K = 1.0(lt/mol).min Al reactor ingresa dos corrientes de alimentacin con caudales iguales, uno de ellos contiene 3 mol de A por litro y la otra 2 mol de B por litro; se desea se desea alcanzar una conversin del 80% del reactivo limitante. calcule el caudal de cada corriente para un volumen del reactor de 100lt suponiendo que la densidad se mantiene constante?

BALANCE ESTEQUIOMETRICO

Sea el reactivo limitante B:t = 0

t > 0t = t

Donde:

Ecuacin cinticaSea la reaccin:

Para componente B:(reactivo limitante)

(1)En trminos de conversin(1)

Ecuacin de diseo para un Reactor CSTR:

Sabemos:Problema 2:

La descomposicin trmica de la fosfina ocurre isotrmicamente en un rector de flujo sin cada de presin: 2PH P + 3H La constante a 300K: K=30lt/mol.min y la energa de activacin: E=6.85Kj/mol. La fosfina ingresa al reactor a 10atm y 600K con una velocidad de flujo molar de 2705mol/min.Calcule el volumen del reactor para lograr una conversin del 80% en un reactor CSTR.?

1) BALANCE ESTEQUIOMETRICO:

Hallando la concentracin inicial:t = 0

t > 0t = t

Tambien:

1)Ecuacin Cintica:

En ArrenihusHallando K:Reemplazando:

3) ECUACION DE DISEO: CSTR

Reemplazando valores:

Problema 3:

1)BALANCE ESTEQUIOMETRICO2)ECUACION CINETICAECUACIN DE DISEO PARA UN REACTOR CSTRReactores Discontnuos PFRPlug= pistnFlow=flujo Reactor=reactorO mas conocido como REACTOR DE FLUJO DE PISTN

La concentracin de los reactantes disminuye a medida que la concentracin del producto aumenta con respecto a la longitud del tubo o posicin

25Es importante la longitud y con ello determinar la posicin y con esto podeos trabajar con un diferencial de volumen

Ventajas y desventajasVentajasOperacin continuaSe facilita un control automatizado del productoDe fcil mantenimiento ya que no hay partes mviles.Alto ndice de conversin por unidad de volumen del reactor.Mecnicamente sencilla.La calidad del producto invariable.Bueno para el estudio de reacciones rpidas.Uso eficiente del volumen del reactor.Bueno para grandes procesos de capacidad.

DesventajasAlto costo de fabricacinTemperatura difcil de controlar del reactor.Se limita solo para reacciones rpidas sin mucho tiempo de residencia

Los puntos calientes pueden ocurrir dentro del reactor cuando se usa para reacciones exotrmicas.

USOS industrialesGeneralmente para gases vapores y tambin lquidos se usan en: Produccin de gasolina, Craqueo de aceite Produccin del amoniaco a partir de sus elementos0xidacin de dixido de azufre a trixido de azufre.

En la foto se observa un reactor tubular utilizado en la investigacin en la oxidacin de los compuestos de nitrgeno. Alcanza temperaturas de 800 a1100C.

Los reactores PFR o tubulares tambin se pueden utilizar como bioreactores o para la produccin a pequea escala.El bioreactor tubular se muestra a continuacin se utiliza para la produccin de algas. Las algas se comprimen y se secan y puede utilizarse como alimentacin para un reactor de biodiesel.

Ecuacin de diseo

El rea bajo la curva se puede hallar usando mtodos de integracin numrica como los mtodos de Simpson y mtodos analticos y grficos

En trminos de concentracin

Graficando:

Mtodos de solucinMtodo graficoMtodo integracin numrica(Simpson 1/3 y 3/8)De tres puntosDe cuatro puntos De cinco puntosMtodo analtico