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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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recirculacinREACTOR CON RECIRCULACIN
PENSEMOS Que arreglo resulta cuando R = 0?0
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recirculacinREACTOR CON RECIRCULACIN
0
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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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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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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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recirculacinREACTOR CON RECIRCULACIN
Cuanto valen las variables involucradas en la entrada y salida, alteradas por R
FA0xA1
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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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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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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
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recirculacinRESOLUCIN VALOR xA1
recordemos
I
BALANCE EN K
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TEMA 3RESOLUCIN VALOR xA1
II
II en I
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TEMA 3RESOLUCIN VALOR xA1
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TEMA 3REACTOR CON RECIRCULACIN
UTILIDAD DE
IRQ UTN FRM
recirculacinREACTOR CON RECIRCULACIN
INTERPRETACIN
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INTERPRETACIN
Es el rea VERDE
IRQ UTN FRM
INTERPRETACIN
Es el rea VERDE
EQUIVALE AL REA DEL RECTNGULO
VERDE RAYADO
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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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INTERPRETACIN
Es el rea VERDETODA el rea rayada
EQUIVALE AL REA DEL RECTNGULO
VERDE RAYADO
R veces el rea de la integral I
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recirculacinILUSTRACIN CONCEPTUAL
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recirculacinILUSTRACIN CONCEPTUAL
IRQ UTN FRM
TEMA 3Desarrollos matemticos condiciones extremas
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TEMA 3Desarrollos matemticos condiciones extremas
ED RTA
IRQ UTN FRM
TEMA 3Desarrollos matemticos condiciones extremas
ED RFP
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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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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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TEMA 3RECIRCULACIN PTIMA
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TEMA 3RECIRCULACIN PTIMA
IRQ UTN FRM
TEMA 3RECIRCULACIN PTIMA
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recirculacinRECIRCULACIN PTIMA
IRQ UTN FRM
TEMA 3REACTOR CON RECIRCULACIN
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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)
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RECIRCULACINPLANILLAS DE RECIRCULACIN PARA CINTICA DE
PRIMER ORDEN
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RECIRCULACINPLANILLAS DE RECIRCULACIN PARA CINTICA DE
SEGUNDO ORDEN
IRQ UTN FRM
RECIRCULACINPLANILLAS DE RECIRCULACIN PARA CINTICA DE
PRIMER ORDEN
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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
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