Cinetica y Reactores

PROCESOS QUÍMICOS

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Modificando su masa o composición (Separación de fases, mezcla y reacción química). Modificando el nivel o calidad de la energía que posee (enfriamiento, vaporización, aumento de presión). Modificando sus condiciones de movimiento (aumentando o disminuyendo su velocidad o dirección). REACTORES QUÍMICOS

Factores que tenemos que tomar en cuenta para el funcionamiento de un Reactor Químico:

FUNCIONES PRINCIPALES DE LOS REACTORES QUÍMICOS •

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Asegurar el tipo de contacto o modo de fluir de las reacciones en el interior del aparato, para conseguir la mezcla deseada de las fases presentes. Proporcionar el tiempo suficiente de contacto entre las sustancias y con el catalizador, en su caso, para conseguir la extensión deseada de la reacción. Permitir condiciones de presión, temperatura y composición, de modo que la reacción tenga lugar en el grado y a la velocidad deseada, atendiendo a los aspectos termodinámicos y cinéticos de la reacción.

• CLASIFICACIÓN DE LAS REACCIONES QUÍMICAS USADA EN EL DISEÑO DE LOS REACTORES

Homogén

No catalíticas

Catalíticas

Muchas reacciones en fase gas

Muchas reacciones en

eas

fase líquida

Heterogé neas

Quemado de Carbón Tostación de Minerales Ataque de sólidos por ácidos Absorción gas-liquido Reducción de mineral de hierro a hierro y acero

Síntesis de amoniaco Producción de ácido nítrico Craqueo de petróleo Reformación de Naftas Oxidación de SO2 a SO3

MODELOS DE FLUJO

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Modelo de Mezcla Perfecta (Reactores de tanque Agitado).

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PRINCIPALES TIPOS DE

Modelo de Flujo Pistón (Reactores Tubulares). REACTORES

QUÍMICOS: a) Reactor Discontinuo Ideal

ECUACIÓN GENERAL DEL BALANCE DE MOLES

b) Reactor Ideal Continuo • Ta n q u e A gi ta d o • Fl uj o Pi st ó n

La Ecuación 1.5 es la ecuación general de diseño de un Reactor TAD.

LA ECUACIÓN CINÉTICA Ecuación cinética: Expresión velocidad de la reacción que contempla la influencia sobre

de reacción: Cantidad de transformado por unidad de en moles y el tamaño del cálculo: 

Velocidad respecto a reactor, de sólido):

de la de los factores que influyen ella. Velocidad reactivo o producto tiempo; la cantidad se expresa sistema según la facilidad de un volumen (de fluido, de

(1.6)  Velocidad respecto a una superficie interfacial (fluido-fluido, sólidofluido):

(1.7)  Velocidad respecto a una masa sólida (reacciones fluido-sólido, catalíticas o no catalíticas):

(1.8) Para una ecuación general del tipo:

(1.9)

Las velocidades respecto a cada uno de los componentes reacción se relacionan de la forma:

(1.10)