Reactor químico

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Reactor químico

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Un reactor químico es un equipo en cuyo interior tiene lugar una reacción química, estandoéste diseñado para maximizar la conversión y selectividad de la misma con el menor coste

posible. Si la reacción química es catalizada por una enzima purificada o por el organismoque la contiene, hablamos de biorreactores.

Existen varias formas de clasificarlos:

- Según el modo de operación:

y R eactores discontínuos: son aquellos que trabajan por cargas, es decir se introduce

una alimentación, y se espera un tiempo dado, que viene determinado por la cinéticade la reacción, tras el cual se saca el producto.

y R eactores contínuos: son todos aquellos que trabajan de forma contínua.

Según las fases que albergan:

y R eactores homogéneos: tienen una única fase, líquida o gas.

y R eactores heterogéneos: tienen varias fases, gas-sólido, líquido-sólido, gas-líquido,

líquido-líquido, gas-líquido-sólido.

Dentro de la idealidad pueden suponerse tres tipos de reactores homogéneos:

y R eactores discontínuos: trabajan en estado no estacionario y el más sencillo sería untanque agitado.

y R eactores contínuos tipo tanque agitado (CSTR): estos reactores trabajan en estado

estacionario, es :decir que sus propiedades no varían con el tiempo. Este modeloideal supone que la reacción alcanza la máxima conversión en el instante en que la

alimentación entra al tanque. Es decir, que en cualquier punto de este equipo las

concentraciones son iguales a las de la corriente de salida.

y R eactores en flujo pistón (PFR): estos reactores trabajan en estado estacionario. Esdecir, las propiedades en un punto determinado del reactor son constantes con el

tiempo. Este modelo supone un flujo ideal de pistón, y la conversión es función dela posición.



En muchas situaciones estos modelos ideales son válidos para casos reales, en caso

contrario se habrán de introducir en los balances de materia, energía y presión términos quereflejen la desviación de la idealidad. Si por ejemplo la variación de las propiedades se debe

a fenómenos de transporte de materia o calor se pueden introducir las leyes de Fick oFourier respectivamente.

[editar] Véase también

EJER CICIOS PR OPUESTOS:

1.- Un estudiante de Ingeniería Química se propone calcular la variación de la

concentración de la colofonia, que es producto de la destilación de la trementina, obtenidade la corteza del pino del radiatta, para realizar la práctica aplicó el método de

concentraciones uniformes. Se empezó utilizando 30 mmol/ml de colofonia en 10 ml deácido acético glacial. Las transvasadas se dan a partir de 50 ml y cada 10 ml; esto se repite

para 5 lotes.

2.- En una serie de reactores de flujo contínuo, tipo tanque agitado, en estado estacionario;se llevan a cabo las reacciones en cada línea de proceso de la siguiente manera:

Encuentre las concentraciones en cada uno de los reactores.



Clasificación de reactores

Existen vários criterios a la hora de clasificar a los reactores químicos. En función del

número de fases presentes en el reactor, pueden distinguirse:

- Reactores homogéneos: Son aquellos en los que tanto reaccionantes como productos seencuentran en la misma fase (gas, o líquido en general)

- Reactores heterogéneos: Son aquellos en los que hay más de una fase.

También pueden clasificarse según la forma en la que operan:

- Reactores continuos: Son aquellos que trabajan en estado estacionario; es decir, aquellosen que en cada instante se introduce alimentación fresca.

- Reactores discontinuos: Trabajan por lotes; es decir, se carga una cantidad de

alimentación y se deja reaccionar durante un tiempo. Una vez transcurrido el tiempo dereacción se carga de nuevo otra cantidad de alimentación, y así sucesivamente.

- Reactores semicontinuos: Una fase del reactor se comporta de forma continua mientrasque otra lo hace de forma discontinua.

Dependiendo del tipo de flujo pueden calsificarse en:

- Reactores ideales: Son aquellos en los que el tipo de flujo es ideal (teórico). Se

distinguen dos tipos, el reactor de mezcla perfecta y el reactor de flujo en pistón.

- Reactores reales: Son aquellos que no son ideales.

[editar] Reactores ideales

[editar] Reactor discontinuo perfectamente agitado

Es el reactor en que su contenido esta perfectamente agitado y su composición es igual entodo el reactor. La composición varía con el tiempo hasta alcanzar una conversión final o

de equilibrio del reactivo para las condiciones establecidas (temperatura, concentracionesiniciales de reactivos, presencia de inertes). una vez detenida la reacción (velocidad de

reacción tendiente a cero), se debe vaciar total o parcialmente el reactor e incorporar nuevacorriente de entrada si se quiere seguir produciendo productos de reacción.



[editar] Reactor de mezcla perfecta

necesitan ser mezclados La composición de la corriente de salida es igual a la composición

dentro de cualquier punto del reactor, esta composición no varía en el tiempo, por lo que seconsidera en ESTADO ESTACIONAR IO. Este tipo de reactores son ideales para estudios

cinéticos o de diseño experimental de reactores puesto que son de sencilla construcción enel laboratorio y además en su cálculo de diseño ofrecen la posibilidad de relacionar el grado

de conversión requerido (X), la velocidad de reacción(r ), el volumen (V) y lasconcentraciones iniciales de reactivos (Co), todo en una expresión resultante de un balance

de masa, sin necesidad de integrar, puesto que el reactor se halla en estado estacionariorespecto a la posición dentro del reactor y con respecto al tiempo.

[editar] Reactor del flujo en pistón

En los reactores de flujo pistón isotérmicos la temperatura no varía con la posición en el

reactor. Además, no varía con el tiempo por tratarse de un reactor de flujo pistón en estado

estacionario. La velocidad de reacción será sólo función de la conversión (o de laconcentración) En realidad los reactores de flujo en pistón son reactores tubulares quetienen la paticularidad de que en ellos se supone que no existe retromezcla (backmixing)y

que cada porción de corriente de entrada que ingresa no se mezcla para nada con suinmedita posterior, la composición de cada diferencial de volumen va variando respecto a la

longitud del reactor.

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