Reactores quimicos

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    23-Jun-2015
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  • 1. Benemrita Universidad Autnoma de PueblaFacultad de Ingeniera Qumica Colegio de Ingeniera QumicaCurso de Herramientas de Aprendizaje AutnomoProfesor: M.C. Roberto Murueta Fortiz Alumna: Claudia Montero Martnez

2. REACTORES QUMICOS I 3. Orden de la presentacin1. Datos generales de la asignatura2. Introduccin3. Diagrama V de Gowin4. Ejemplos de aplicacin5. Conclusin6. Fuentes de Informacin 4. 1. Datos generales de la asignatura Cuatrimestre en que se Cursa:Sptimo Crditos que vale: Cinco Nivel: Formativo rea: Procesos Industriales Requisitos: IDIQ-201(Fisicoqumica IV) 5. 2. IntroduccinEl objetivo de este mdulo es adquirir las nociones bsicassobre los reactores qumicos, sus tipos y procedimiento dediseo.En el contexto de la industria qumica, un reactor qumicoes una unidad de proceso diseada para llevar a cabo una ovarias reacciones qumicas. 6. Permite la aplicacin de losbalances de materia yenerga,cinticaqumica,equilibrioqumico, ecuacionesdiferencialesordinarias, mtodosnumricos, uso de softwareespecializado integrndolosen un todo. 7. 3. Diagrama V de GowinDominio ConceptualDominio MetodolgicoFilosofaPreguntas centrales:Afirmaciones de ValorAdoptar la capacidad para modelar, El conocimiento de esta asignatura es muysimular y disear reactores, en losQu es un Reactor Qumico?importante, ya que se lleva a cabo ladiferentes procesos de produccinpractica de lo aprendido anteriormente.Cuntos y cuales son los tiposhaciendo un uso eficiente de la materia yConlleva las diferentes relaciones quela energa, logrndose as el mayorde Reactores Qumicos que existen entre el Calculo y la Qumicaconocimiento de la asignatura . existen? Teoras Cul es su importancia Afirmaciones de Conocimiento Qumica, Geometra, Calculo Diferencial e en la Industria Qumica? Es una unidad de proceso diseada para llevar a cabo Integral, Termodinmicauna o varias reacciones qumicas.Los reactores se dividen en 3 de acuerdo a su modode operacin: Principios y Leyes Intermitentes, por lotes o batchPrincipios de la Termodinmica, Principio Continuosde mnima accin y mecnica cunticaSemi-continuos o reactores de flujo noestacionario. Conceptos ClaveCondiciona en gran medida el xito de una plantaqumica.Reactor qumico, sistemas y reaccioneshomogneas y heterogneas, fases, tiempoTransformaciones Ver mapas siguientesy velocidad espacial, reactores continuos,:semi-continuos e intermitentes. RegistrosVer registros siguientes AcontecimientosReactores Qumicos I 8. RegistrosUn reactor qumico es una unidad procesadora diseadapara que en su interior se lleve a cabo una o variasreacciones qumicas. Dicha unidad procesadora estaconstituida por un recipiente cerrado, el cual cuenta conlneas de entrada y salida para sustancias qumicas, y estagobernado por un algoritmo de control. 9. Tienen como funciones principales: Asegurar el tipo de contacto o modo de fluir de losreactantes en el interior del tanque, para conseguir unamezcla deseada. Proporcionar el tiempo suficiente de contacto entre lassustancias y con el catalizador. Permitir condiciones de presin, temperatura ycomposicin de modo que la reaccin tenga lugar yvelocidad deseada, atendiendo a los aspectostermodinmicos y cinticos de la reaccin. 10. Transformaciones Slido-GasCatalcos Lquido-GasSlido-Lquido-Gas HeterogneosReactoresSlido-GasNoLquido-Gas Homogneos CatalcosSlido-Lquido 11. Transformaciones Clasificacin de Reactores Qumicossegn su modo deoperacinIntermitentes, porSemi-continuos o Continuosreactores de flujo lotes o batch no estacionario 12. 4. Ejemplo de aplicacinA un reactor de laboratorio conteniendo 3 g de uncatalizador de acoplamiento oxidativo de metano(Li/MgO) a 790C se alimentan 200 Ncm3/min deuna mezcla conteniendo distintas relacionesCH4/O2, sin diluyentes. A la salida del reactor semide el caudal, despus de haber eliminado el aguaformada en la reaccin, y los productos se analizanpor cromatografa de gases. 13. Los datos obtenidos de dos experimentos se recogenen la tabla adjunta. Calcular las conversiones demetano y oxgeno, as como la selectividad y elrendimiento a hidrocarburos C2 (etano y etileno). 14. SolucinEl proceso de acoplamiento oxidativo de metano puederepresentarse por:2CH4 + 1/2O2 C2H6 + H2OA su vez, el etano formado puede deshidrogenarsetrmica u oxidativamente para dar etileno de acuerdocon: C2H6 C2H4 + H2, o bien C2H6 + 1/2O2 C2H4 + H2O 15. Al mismo tiempo, son posibles otras reacciones, comoformacin de hidrocarburos superiores a partir deletano y etileno producto de la reaccin, o la combustinde reactantes y/o productos a CO y CO2 que es lareaccin indeseada que debe evitarse.Teniendo en cuenta los datos de la tabla, para el caso deuna alimentacin con relacinCH4/O2 igual a 4, se puede escribir 16. Para la selectividad a hidrocarburos C2, si todo elmetano reaccionado se convirtiese en etano y etilenodos moles de metano daran uno de C2, es decir A=2 yR=1, con lo queEl rendimiento sera:C2 = XCH4SC2 = 0.183 17. Para el caso de una relacin CH4/O2 igual a 3, losclculos se realizan anlogamente. La tabla que sepresenta a continuacin resume (en porcentajes) losresultados del problema: 18. Otras AplicacionesEnlos procesosfarmacuticos,qumicos ydepolimerizacin usan tanques reactorespara contener las reacciones qumicas.La velocidad de reaccin qumica y lacalidad del producto se controlanfrecuentemente por un intercambiadorde calor externo para elevar latemperatura y un sistema criognicopara reducir la temperatura. 19. 5. ConclusinLa importancia que existe de los reactores qumicos en laindustria, es que dependiendo el tipo de reactor queutilice, condiciona el xito de una empresa.La asignatura es la practica de lo ya aprendido en clases deCalculo y Qumica, es la relacin que existe para llevar acabo un REACTOR QUMICO. 20. 6. Fuentes de informacin.I. Texto. De la Pea Manrique, Introduccin al anlisis ingenieril de losreactores qumicos, Edit. Limusa Santamara, J.M., Herguido, J., Menndez, M.A.,Monzn, A., Ingeniera de reactores. Sntesis, Madrid. 1999 Levenspiel, O., Ingeniera de las reacciones qumicas (3edicin). Limusa Wiley, Mxico 2004. Santamara, J., Braa, P., Maphre, Anlisis y reduccin deriesgos en la industria qumica. Madrid 1994. http://depa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/IntroReactores_10564.pdf 21. http://www.slideshare.net/IsraelCaballero1/reactores-qumicos-9193771 http://www.itmatamoros.edu.mx/files/pdf/Programas/IQUI-2010/IQUI-2010-232%20Reactores%20Quimicos.pdf http://mx.magnetrol.com/applications.aspx?application=161&button=32II. Imgenes. http://avibert.blogspot.com/2012/03/regimen-adiabatico-en-reactor-de-flujo.html (Reactor de Flujo en Pistn) http://www.noriega.com.mx/shop/item.asp?itemid=7397(Libro Introduccin a la Teora de los Reactores Qumicos) http://www.kalipedia.com/tecnologia/tema/reciclado-quimico.html?x=20070822klpingtcn_43.Kes&ap=3 (Esquema deReciclado Qumico, mediante un reactor) 22. http://gheizelpost.blogspot.mx/2011/03/reactores-quimicos.html (Reactor) http://www.siafa.com.ar/notas/nota23/reaccionesexotermicas3.htm (Esquema del sistema de circulacin del reactordiscontinuo, para la reaccin entre xido de etileno y glicerol.) http://mx.magnetrol.com/applications.aspx?application=161&button=32 (Industria) http://mx.globedia.com/chaval-quiso-construir-reactor-nuclear(Prctica de Reactores)