metodologia diseno reactores
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La `operación unitaria química´
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Metodología general para el diseño de reactores químicosMetodolo
gía general para el diseño de reactores químicos
El modelo de diseño puede resumirse en un diagrama de flujo de información
con las `relaciones de diseño´ fundamentales, junto a los diferentes tipos de`variables´ los datos necesarios para la simulación!
Datos y variables fijas (f)Variables de estado (4)
Variables de diseño (5-f)
Ec. de diseño:
1)
v (Co,x,)
!)
(o,x,")
#)
τ (Co,x,v)
4)
Vr $ τ%Vo
El procedimiento m"s general para el `c"lculo de los reactores químicos´, a partir de la resolución
simult"nea de la cin#tica los $alances de materia energía, consiste en representar v (Co,x,T) en
forma de diagramas v x T ‑ ‑ %con v como par"metro Co fijo&' so$re dic(o diagrama pueden tra)arse
las líneas de operación del r#gimen t#rmico T (To,x,q), con la pauta de temperatura resultante se
o$tiene la relación entre la *elocidad la con*ersión a lo largo de la reacción v (Co,x)
El tiempo de residencia %o la *elocidad espacial& en el reactor se o$tienen representando Co/v *s
x , utili)ando la ecuación de diseño correspondiente (Co,x,v) %para el reactor discontinuo, un
tanque continuo agitado, o uno de flujo tu$ular&! τ (Co,x)
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-e desea lle*ar a ca$o el proceso en disolución acuosa diluida! . / 0que se ajusta a una cin#tica re*ersi$le e1ot#rmica de primer orden!
**
/ / δδ . .44δδt / 5t / 566 . . 5 522 00
56 / 3,67689 7 e :;:84<
52 / 6,97686;7e 6=>884<
ur*as isocin#ticas!
11 / ?56%<<&**4o.@4?56%<<&+52%<<&@
* / f %
o., 1, <& →
A Modelo cin#tico
Ejemplo!
Boja de c"lculo
Boja de c"lculo
o. / 6 mol4l
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La temperatura de la alimentación es! <<oo / 28/ 28C se desea lograr una
con*ersión en el reactor del ;8;8D!
< / <o + %q Br 1&4p,mrl ∆Br / 28 5cal4mol p / 6 5cal4lC
a& 0eactor de me)cla completa!
A El punto final de operación de$e
coincidir con el lugar geom#trico de
*elocidades m"1imas! vmax
$& 0eactores de flujo de pistón!
A La línea de operación se o$tiene
$uscando una *elocidad media en el
reactor %adia$"tico& que (aga mínimo
el tiempo de residencia! min
El calor intercam$iado en cada caso
se deduce del $alance de energía!
q / ∆Br 71 + p,mrl %<<o& a& q / +2F,8 5cal4mol . b& q / +3=,8 5cal4mol .
a
b
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La relación entre la *elocidad la con*ersión a lo largo del reactor *iene
dada por! * / o. ? 56 %61& 52 1 @
A .& 0#gimen isot#rmico %< / F2C& reactor de me)cla completareactor de me)cla completa! / o.o.71 4 *71 4 * / ;,3 min
A G& 0#gimen adia$"tico %<o / :=C& reactor de flujo de pistónreactor de flujo de pistón! / o.o. ∫ ∫ δδ11 44 ** / 2,F min
Ho / 6 m34min
Vr = 8,3 m3
q / +2F Mcal4min
28C
F2C
1 / 8,;8
1 / 8,;8
Ho / 6 m34min
28C
:=C
98C
q / +3= Mcal4min
Vr = 2,6 m3
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.n"lisis de la esta$ilidad del `reactor de me)cla completa no isot#rmico´
A Ina *e) dimensionado el reactor, los puntos de estado estacionario resultan
de los $alances!
%6& ** %1,%1,<<& / & / o.o.77 11 44 ττ
%2& 1 /1 / p,p,mrlmrl %%<<<<oo&& 44 %q41%q41ff ∆∆BBr r &&
con! o.o. / 6 mol4l, τ / ;,3 min
qq / 2F 5cal4mol .
Juede o$ser*arse que el r#gimen estacionario
es esta$le en estas condiciones operati*as
0eactor de flujo de pistón `con recirculación´!
/ %0+6&7%0+6&7∫ ∫ δδ14* 114* 1oo / 071/ 071f f 4%0+6&4%0+6&
Jermite un mejor control del proceso, a costa de maor trasiego, energía tamaño del reactor
28C
F2C
F2C
1f / 8,;8
Ho / 6 m34min
Vr =3,5 m
3
q / +=2 Mcal4min
qr / 6F Mcal4min
0/6
Ko/
8,=8
