Trabajo Cinética1

5/10/2018 Trabajo Cinética1 - slidepdf.com

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍAFACULTAD DE INGENIERÍA DE PETRÓLEO, GAS NATURAL Y PETROQUÍMICACINÉTICA QUÍMICA Y ISEÑO DE REACTORESPQ 421A

Capítulo I: Cinética química y diseño de reactores

1.1 Introducción a la cinética química: velocidad de reacción y mecanismo Laprofesora

1.1.1 Las Reacciones Químicas vista desde el punto de vista termodinámico1.1.2 Las Reacciones Químicas vista desde el punto de vista Cinético1.1.3 Relación entre extensión de una reacción química con la rapidez que la

caracteriza1.1.4 Algunas definiciones de la Cinética química vista desde el punto de vista

termodinámico:1.1.4.1Cinética químicaEl objetivo de la cinética química es el estudio de las velocidades de las reaccionesquímicas y de los factores de los que dependen dichas velocidades. De estos factores,

los más importantes son la concentración y la temperatura. Haciendo un estudiosistemático de los efectos de estos factores sobre las velocidades, se pueden sacar conclusiones sobre el mecanismo por el que se verifican las reacciones químicas.1.1.4.2Mecanismo1.1.4.3Molecularidad1.2 Cinética formal ¿Qué describe la cinética Química?1.2.1 Definición de la Velocidad de Reacción Química1.2.2 Definición de la Velocidad de Reacción Química para reactantes y productos1.2.3 Definición de la Velocidad de Reacción Química para cualquier especie

química en la Reacción1.2.4 Ecuación de la velocidad de reacción Media1.2.5 Factores que afectan a una reacción química1.2.6 Relación de las reacciones reversibles e irreversibles con la velocidad de

reacción química

1.3 Clasificación de Reacciones Químicas - Tipos de reacciones relacionadas a lacinética química

1.3.1 Existen muchas maneras de clasificar las reacciones químicas. En la Ingenieríade las Reacciones Químicas probablemente el esquema más útil es el que resulta dedividirlas, de acuerdo con el número y tipo de fases implicadas, en dos grandesgrupos: sistemas homogéneos y heterogéneos.

Una reacción es homogénea si se efectúa sólo en una fase, y es heterogénea si, al

menos, se requiere la presencia de dos fases para que transcurra a la velocidad que lohace.

Superpuestas a estos dos tipos de reacciones tenemos las catalíticas cuya velocidadestá alterada por la presencia, en la mezcla reaccionante, de materiales que no sonreactantes ni productos. Estos materiales, denominados catalizadores, no necesitanestar presentes en grandes cantidades. Los catalizadores actúan, en cierto modo,como mediadores retardando o acelerando la reacción.

En la siguiente Tabla se puede ver una clasificación general de reacciones químicasdistinguiendo entre sistemas homogéneos y heterogéneos, junto con la posibilidad deque las reacciones sean catalizadas o no.

No catalizadas Catalizadas



HomogéneasLa mayor parte de las

reacciones en fase gaseosaLa mayor parte de las

reacciones en fase líquida

Hetereogéneas

Combustión de carbón Síntesis de amoníaco

Tostación de mineralesOxidación de amoniaco para

dar ácido nítrico

Ataque de sólidos por ácidos

Cracking del petróleo

Absorción gas-líquido conreacción

Oxidación de SO2 a SO3

1.3.2 Además de la clasificación anterior se pueden establecer otro tipo declasificaciones, atendiendo a diferentes criterios.

1.3.2.1De acuerdo a la forma de su ecuación cinética:1.3.2.1.1 Elementales (concentraciones de los reactantes con exponentes iguales a

los coeficientes estequiométricos).1.3.2.1.2 No elementales (concentraciones de los reactantes con exponentesdiferentes a los coeficientes estequiométricos).

1.3.2.2En función del número de fases1.3.2.2.1 En Homogéneas (una sola fase).1.3.2.2.2 En No homogéneas (más de una fase).1.3.2.3En función de su complejidad:1.3.2.3.1 Simples (una sola ecuación estequiométrica, A + B → R).1.3.2.3.2 Múltiples (o complejas, no basta una sola ecuación estequiométrica).

Pueden ser en:- Serie (A → R → S).- Paralelo (A -- ----> R; A ------> S).

- Serie-Paralelo ( A + B ------> R; B + R ------> S).1.3.2.4En relación al equilibrio:1.3.2.4.1 Irreversibles (conversión total).1.3.2.4.2 Reversibles (se llega al equilibrio antes de que se alcance el 100 % de

conversión). 1.4 Cinética y Termodinámica - Punto de vista cinético del equilibrio de reacciones

elementales1.5.1 Términos fundamentales: grado de conversión, rendimiento para reacciones en

serie y paralelo

Capítulo II: Cinética de Reacciones Químicas en condiciones estáticas2.1 Formulación de las Ecuaciones Cinéticas para reacciones irreversibles

2.1.1 Reacciones irreversibles de 1er. Orden Vargas, Loyola y Kochi2.1.2 Reacciones irreversibles de 2do. Orden Vargas, Loyola y Kochi2.1.3 Reacciones irreversibles de 3er. Orden Tello y Fernandez2.1.4 Reacciones irreversibles de n-ésimo Orden Tello y Fernandez2.2 Reacciones Complejas2.2.1 Reacciones reversibles de 1er. Orden Benito y Rodríguez2.2.2 Reacciones reversibles de 2do. Orden Cahuana y Palacios2.2.3 Reacciones Múltiples: en paralelo y en serie Sandoval, Landeo, Chanta,2.2.4. Reacciones Homogéneas irreversibles catalizadas (considerar reacción no

catalizada y la catalizada) Cordova y Marquez2.2.5 Reacciones Autocatalíticas Cordova y Marquez

Capítulo III: Cinética de reacciones químicas que transcurren en flujo3.1 Ecuación general de velocidad Gallardo, Torres, Gómez y Tafur



3.2 Reacciones irreversibles de Orden cero3.3. Reacciones irreversibles de 1er. Orden3.4 Reacciones irreversibles de 2do. Orden3.5 Reacciones irreversibles de Orden n-ésimo

Capítulo IV: Métodos experimentales en Cinética Química

4.1 Análisis de Datos experimentales4.1.1 Método integral Chanta y Sandoval4.1.2 Método Diferencial Total Vargas y Kochi4.1.3 Otros Métodos: Loyola, Landeo y Cordova (De relajación y las velocidadesiniciales); (Desmenuzamiento y componentes en exceso)

Capítulo V: Cinética de reacciones en sistemas homogéneos5.1 Factores a tener en cuenta para el diseño de Reactores Marquez y Tello5.2 Definición de Reacción Química y de Reactor 5.3 Funciones de un reactor 5.4 Clasificación de reactores según tamaño, Forma condición de operacion y

fases Palacios, Gallardo y Torres Batch, Flujo estacionario RTA, Tubular,semicontinuo, RT con recirculación, Burbujeo gas líquido, tres fases reactor lecho fijo, membrana, Lecho móvil, Reactor de impacto por chorro y RadialCahuana, Gomez, Fernandez, Tafur, Benito y Rodríguez

Capítulo VI: Introducción al diseño de Reactores para Reactores de sistemasdiscontinuos

6.0 Definición de la Ecuación de Diseño para los reactores ideales Loyola ySandoval

6.1 Características de los reactores discontinuos para la aplicación de la Ecuaciónde diseño

6.2 Aplicación de la Ecuación de diseño de reactores para reactores discontinuos

6.3 Representación gráfica de un reactor discontinuo6.4 Características mecánicas y uso de reactores discontinuos

Capítulo VII: Introducción al diseño de Reactores para Reactores de sistemasfluyentes

7.2 Reactores de flujo de mezcla completa en estado estacionario Chanta, Kochi yVargas

7.2.1 Características de los reactores de flujo de mezcla completa para la aplicaciónde la Ecuación de diseño

7.2.2 Aplicación de la Ecuación de diseño de Reactores para Reactores de flujo demezcla completa

7.2.3 Representación gráfica de un reactor de flujo de mezcla completa7.2.4 Características mecánicas y uso de reactores continuos7.3 Reactores de flujo en pistón en estado estacionario Landeo, Cordova y

Gallardo7.3.1 Características de los reactores de flujo en pistón para la aplicación de la

Ecuación de diseño7.3.2 Aplicación de la Ecuación de diseño de Reactores para Reactores de flujo en

pistón7.3.3 Representación gráfica de un reactor de flujo en pistón7.3.4 Características mecánicas y uso de reactores de flujo en pistón7.1 Definición de Tiempo espacial y Velocidad Espacial Marquez, Fernandez y

Palacios

7.4 Comparación de tiempo espacial y tiempo de permanencia para sistemasfluyentes7.5 Aplicación de la Ecuación de diseño de Reactores Semicontinuos



Capítulo VIIIA: Análisis de reactores ideales: Diseño para reacciones simples8.1 Análisis de reactores ideales: Factores a tener en cuenta y Estudio comparativo

de tamaños en sistemas de un solo reactor para reacciones simples Torres,Gomez

8.2 Estudio comparativo de tamaños en sistemas de un solo reactor, gráficamente8.3 Sistema de reactores múltiples RT en serie; RT en paralelo RTA en serie para

volúmenes iguales y volúmenes diferentes. Benito y Cahuana8.4 Calculo de conversión final de un sistema determinado Tello y Rodriguez y

Tafur 8.5 Determinación de la disposición más adecuada para alcanzar una conversión

dada

Capítulo VIIIB: Análisis de reactores ideales: Diseño para reactores simples8.6 Sandoval, Vargas, Tello Reactor con recirculación Definición, R, análisis de los

parámetros de un gráfico de reactor con recirculación, Deducción de la ecuación dediseño de RT y definición de los parámetros de F` y x1; Deducción de la ecuación dediseño de reactor con recirculación, Evaluación gráfica de las ecuaciones de Diseñode RT recirculación (diferentes rangos). Córdova y Benito Casos extremos de losvalores de R, incluyendo los casos extremos de recirculación gráficamente;Aplicaciones de la ecuación de diseño para ecuaciones cinéticas de 1er orden y 2doorden; Uso de la Gráfica 6.178.7 Gómez, Chanta y Rodrìguez Definición de reacciones autocatalíticas ycomparación grafica de velocidad vs x (grado de conversión) y 1/velocidad vs x conrelación a reacciones de orden n, n>0 ; Comparación grafica de RT y RTA reaccionesautocataliticas sin recirculación. Relación óptima de recirculación, demostraciónmatemática y Análisis gráfico del comportamiento del valor de recirculación.; Ejemplo

de reacciones autocatalíticas – Ejem 6.6 y 6.7

Capítulo IX: Diseño para reacciones múltiples -Reacciones múltiples yReacciones en paralelo

9.1 Planteamiento general de las reacciones múltiples Landeo, Loyola,9.2 Reacciones en paralelo: 9.2.1 Estudio Cualitativo de las reacciones en paralelo9.2.2 Estudio Cuantitativo de las reacciones en paralelo Márquez, Cahuana yFernández9.3 Reacciones en Serie Palacios, Tafur,9.3.1 Estudio Cualitativo de las reacciones serie

9.3.2 Estudio Cuantitativo de las reacciones serie Gallardo y Kochi9.4 Reacciones sucesivas irreversibles de diferentes órdenes – Reaccionesreversibles en serie o en paralelo

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