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TEMA N3: DISEO para REACCIONES SIMPLES HOMOGNEAS3b. Reactor con Recirculacin. Relacin de recirculacin. Usos. Balance de Materia. Grficas. Reacciones autocatalticas. Recirculacin ptima. Grficas.

IRQ UTN FRM

TEMA 3COMPARACIN DE REACTORES

SISTEMAS de REACTORES MLTIPLES

TEMA N3: DISEO para REACCIONES SIMPLES HOMOGNEAS3b. Reactor con Recirculacin. Relacin de

recirculacin. Usos. Balance de Materia. Grficas. Reacciones autocatalticas. Recirculacin ptima.

Grficas.

IRQ UTN FRM

TEMA 3COMPARACIN DE REACTORES

SISTEMAS de REACTORES MLTIPLES

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REACTOR CON RECIRCULACIN

TEMA N3: DISEO para REACCIONES SIMPLES HOMOGNEAS

IRQ UTN FRM

IRQ UTN FRM

recirculacinREACTOR CON RECIRCULACIN

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IRQ UTN FRM

recirculacinREACTOR CON RECIRCULACIN

Relacin de

recirculacin

IRQ UTN FRM

recirculacinREACTOR CON RECIRCULACIN

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IRQ UTN FRM

recirculacinDEFINICIN RELACIN DE RECIRCULACIN

PENSEMOS Que arreglo resulta cuando R = 0?0

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IRQ UTN FRM

recirculacinREACTOR CON RECIRCULACIN

PENSEMOS Que arreglo resulta cuando R = 0?0

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IRQ UTN FRM

recirculacinREACTOR CON RECIRCULACIN

0

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IRQ UTN FRM

RecirculacinNOMENCLATURA PUNTOS DE INTERS

Observen:NOMENCLATURA

CORRIENTESCONDICIONES DEFINICIN

IRQ UTN FRM

recirculacinNOMENCLATURA PUNTOS DE INTERS

FA0FV0xA0 = 0

FA0FA1Fv1xA1

FA3FV3 = R.FVfxA3

FV2 = FVf (R+1)xA2

FVfxA2 = xA3 = xAf

0

1 2

3

4(f)

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IRQ UTN FRM

recirculacinREACTOR CON RECIRCULACIN

debemos

Desarrollar balance de materia Obtener

ECUACIN DE DISEO PARA RECIRCULACIN

IRQ UTN FRM

recirculacinNOMENCLATURA PUNTOS DE INTERS

FA0FV0xA0 = 0

FA0FA1Fv1xA1

FA3FV3 = R.FVfxA3

FV2 = FVf (R+1)xA2

FVfxA2 = xA3 = xAf

0

1 2

3

4(f)

PUNTO K PUNTO L

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IRQ UTN FRM

recirculacinNOMENCLATURA PUNTOS DE INTERS

FA0FV0xA0 = 0

FA0FA1Fv1xA1

FA3FV3 = R.FVfxA3

FV2 = FVf (R+1)xA2

FVfxA2 = xA3 = xAf

0

1 2

3

4(f)

PUNTO K PUNTO L

IRQ UTN FRM

recirculacinECUACIN DE DISEO RFP

FA0FV0xA0 = 0

FA0FA1Fv1xA1

FA3FV3 = R.FVfxA3

FV2 = FVf (R+1)xA2

FVfxA2 = xA3 = xAf

0

1 2

3

4(f)

PUNTO K PUNTO L

ECUACIN DE DISEO RFP

RFP

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IRQ UTN FRM

recirculacinREACTOR CON RECIRCULACIN

Cuanto valen las variables involucradas en la entrada y salida, alteradas por R

FA0xA1

IRQ UTN FRM

recirculacinECUACIN DE DISEO RFP

FA0FV0xA0 = 0

FA0FA1Fv1xA1

FA3FV3 = R.FVfxA3

FV2 = FVf (R+1)xA2

FVfxA2 = xA3 = xAf

0

1 2

3

4(f)

PUNTO K PUNTO L

ECUACIN DE DISEO RFP

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IRQ UTN FRM

TEMA 3REACTOR CON RECIRCULACIN

RESOLVEMOS HACIENDO EL BALANCE DE MATERIA EN K Y L

cmo le damos utilidad a la expresin de diseo?

IRQ UTN FRM

TEMA 3RESOLUCIN VALOR F`A0

Balance de materia en el punto "L" o de separacin de reciclo(segn nomenclatura pagina 160 Levenspiel 2da. edicin o tapa naranja):FA2 = FA3 + FAf

desglosando cada trmino:FA2 = FAo(1-XA2); en donde XA2 = XAf = XA3, ya que luego de la salida del reactor nada se convierte, entoncesFA2 = FAo (1-XAf) ; conforme a balance en el reactor, en donde entran salen los flujos FAo y FA2 respectivamenteFAf = FAo (1-XAf) (vlido para el balance de materia de todo el reactor en donde slo estn los flujos molares FAo y FAf respectivamente)Del balance de materia en el punto "K" mezcla de alimentacin con recicloFA3 = R . FAo (1-XAf)sustituyendo los flujos molares desarrollados arribaF`A0 (1 - XAf) = R. FAo (1 - XAf) + FAo (1 - XAf)APLICANDO 1er CASO FACTOREO EN 2do MIEMBRO con factor comn: FAo (1 - XAf)F`A0 (1 - XAf) = (R + 1) FA0 (1 - XAf) F`A0 = FA0 (R + 1)

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IRQ UTN FRM

recirculacinBalance ecuacin de diseo

FA0FV0xA0 = 0

FA0FA1Fv1xA1

FA3FV3 = R.FVfxA3

FV2 = FVf (R+1)xA2

FVfxA2 = xA3 = xAf

0

1 2

3

4(f)

PUNTO K PUNTO L

IRQ UTN FRM

recirculacinRESOLUCIN VALOR xA1

recordemos

I

BALANCE EN K

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TEMA 3RESOLUCIN VALOR xA1

II

II en I

IRQ UTN FRM

TEMA 3RESOLUCIN VALOR xA1

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IRQ UTN FRM

TEMA 3REACTOR CON RECIRCULACIN

UTILIDAD DE

IRQ UTN FRM

recirculacinREACTOR CON RECIRCULACIN

INTERPRETACIN

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IRQ UTN FRM

INTERPRETACIN

Es el rea VERDE

IRQ UTN FRM

INTERPRETACIN

Es el rea VERDE

EQUIVALE AL REA DEL RECTNGULO

VERDE RAYADO

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IRQ UTN FRM

INTERPRETACIN

Es el rea VERDE

TODA el rea rayada

EQUIVALE AL REA DEL RECTNGULO

VERDE RAYADO

IRQ UTN FRM

INTERPRETACIN

Es el rea VERDETODA el rea rayada

EQUIVALE AL REA DEL RECTNGULO

VERDE RAYADO

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IRQ UTN FRM

INTERPRETACIN

Es el rea VERDETODA el rea rayada

EQUIVALE AL REA DEL RECTNGULO

VERDE RAYADO

R veces el rea de la integral I

IRQ UTN FRM

recirculacinILUSTRACIN CONCEPTUAL

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IRQ UTN FRM

recirculacinILUSTRACIN CONCEPTUAL

IRQ UTN FRM

TEMA 3Desarrollos matemticos condiciones extremas

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IRQ UTN FRM

TEMA 3Desarrollos matemticos condiciones extremas

ED RTA

IRQ UTN FRM

TEMA 3Desarrollos matemticos condiciones extremas

ED RFP

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IRQ UTN FRM

Razn ptima de recirculacin para un volumen mnimo

Existe la relacin ptima de recirculacin para el cual el volumen de recirculacin es mnimo, funcin de la forma de la cintica y del grado de conversin a alcanzar

Las grficas de Levenspiel para n>0, tienen como recirculacin ptima R=0, y lo ptimo es emplear RFP

Los RFP con Recirculacin son tiles cuando la cintica presente un mximo, es decir, cuando las grficas de Levenspiel presentan un mnimo

Fermentaciones microbianas, reacciones exotrmicas adiabticas, y reacciones

autocatalticas, y algunas reacciones en serie (segn el producto deseado) y reacciones en

serie paralelo

IRQ UTN FRM

Razn ptima de recirculacin para un volumen mnimo

Debe derivarse la ecuacin de diseo respecto de R, luego se iguala a cero

INVERSO DE LA VELOCIDAD

EN LA ENTRADA DEL

REACTOR

INVERSO DE LA VELOCIDAD MEDIA

EN EL REACTOR=

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IRQ UTN FRM

Razn ptima de recirculacin para un volumen mnimo

Debe derivarse la ecuacin de diseo respecto de R, luego se iguala a cero

INVERSO DE LA VELOCIDAD

EN LA ENTRADA DEL

REACTOR

INVERSO DE LA VELOCIDAD MEDIA

EN EL REACTOR=

IRQ UTN FRM

TEMA 3RECIRCULACIN PTIMA

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IRQ UTN FRM

TEMA 3RECIRCULACIN PTIMA

IRQ UTN FRM

TEMA 3RECIRCULACIN PTIMA

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IRQ UTN FRM

recirculacinRECIRCULACIN PTIMA

IRQ UTN FRM

TEMA 3REACTOR CON RECIRCULACIN

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IRQ UTN FRM

TEMA 3GRFICA REACCIN AUTOCATALTICA

0,00

20,00

40,00

60,00

80,00

100,00

120,00

0,9

9

0,9

5

0,9

0

0,8

5

0,8

0

0,7

5

0,7

0

0,6

5

0,6

0

0,5

5

0,5

0

0,4

5

0,4

0

0,3

5

0,3

0

0,2

5

0,2

0

0,1

5

0,1

0

0,0

5

1/(-ra)

1/(-ra)

IRQ UTN FRM

RECIRCULACINPLANILLAS DE RECIRCULACIN PARA CINTICA DE

PRIMER ORDEN

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IRQ UTN FRM

RECIRCULACINPLANILLAS DE RECIRCULACIN PARA CINTICA DE

SEGUNDO ORDEN

IRQ UTN FRM

RECIRCULACINPLANILLAS DE RECIRCULACIN PARA CINTICA DE

PRIMER ORDEN

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IRQ UTN FRM

RECIRCULACINPLANILLAS DE RECIRCULACIN PARA CINTICA DE

SEGUNDO ORDEN

IRQ UTN FRM

TEMA 3RECIRCULACIN

APLICACIONES - Mecanismo de decisin:

CINTICAS CUYAS GRFICAS DE LEVENPIEL PRESENTAN MNIMO EN SU AVANCE.

DISEO DE REACTORES CATALTICOSREACCIONES AUTOCATALTICAS

CUANDO ES NECESARIO MANTENER ISOTERMICIDADPROMOVER CIERTA SELECTIVIDAD (REACCIONES EN SERIE EN SERIE

PARALELO)OPERACIONES BIOQUMICAS