A2.3 William Sánchez Ortiz

Reactores Químicos

Reactores Homogéneos

Presentación

Dr. William Sánchez Ortiz

Abril 2024

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2- TIPO DE REACTORES

1- INTRODUCCIÓN

3- REACTORES HOMOGÉNEOS

CONTENIDO

5- ECUACIONES DE DISEÑO

6- CONCLUSIONES

4- TIPOS REACTORES HOMOGÉNEOS

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Introducción

¿Que es un reactor1?

Es un equipo en cuyo interior tiene lugar una reacción química, diseñado para maximizar la conversión y la selectividad de esa reacción con el menor coste posible.

Un Reactor Químico es el dispositivo donde ocurre un cambio en la composición debido a la reacción química

Es cualquier recipiente donde ocurre una reacción química

1- Coulson, J. M., Richardson, J. F., & Backhurst, J. R. (1983). Ingeniería química. Diseño de reactores químicos (Vol. 3). Reverté.

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Tipos de Reactores2

Operación

Fases

- Discontinuo - Continuo

- Homogéneas - Heterogéneas

- Discontinuos - Continuos

Flujo

2- López, I., & Borzacconi, L. (2009). Introducción al diseño de reactores. Facultad de Ingeniería.

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Tipos de Reactores

Homogéneo3

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Heterogéneo4

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fo

3- https://concepto.de/mezcla-homogenea/

4- https://concepto.de/mezcla-heterogenea/

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Reactores Homogéneos5

Tienen una única fase, líquida o gas

Los reactores homogéneos son aquellos donde los reactivos, inertes y catalizadores se hallan en la misma fase (líquido en reactores tipo tanque o fluido en los tubulares).

5- Cuevas-García, R. (2013). Introducción al diseño de reactores homogéneos: Reactores Intermitentes, PFR y CSTR. Alemania: Editorial Académica Española.

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Tipos de Reactores Homogéneos

Batch5

OPERACIÓN Carga -> Operación -> Descarga Carga ->Acondicionamiento -> Operación -> Descarga

USO Farmacéutica, procesos de fermentación, productos de alto valor agregado, reacciones en fase líquida, tiempos largos de reacción y pequeña cantidad de producto

Figura 1. Simulación de operacuón de un reactor Batch6

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5- Cuevas-García, R. (2013). Introducción al diseño de reactores homogéneos: Reactores Intermitentes, PFR y CSTR. Alemania: Editorial Académica Española. 6- https://makeagif.com/gif/chemical-reactor-animation-UFlS1q

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Tipos de Reactores Homogéneos

Batch5

BALANCE DE MATERIA Entrada - Salida + Generado - Consumo = Acumulado Consumo = -Acumulado Reacción Generica aA + bB +cC+ …. -> pP+ qQ + sS+ …

Gráfica 1. Comportamiento de la concentración del compuesto A en el tiempo, en un reactor Batch5

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5- Cuevas-García, R. (2013). Introducción al diseño de reactores homogéneos: Reactores Intermitentes, PFR y CSTR. Alemania: Editorial Académica Española.

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Tipos de Reactores Homogéneos

CSTR5

OPERACIÓN Carga(t0) ->Entrada-> Generación -> Salida

USO Son utilizados mayormente en la elaboración de Papel, en refinación principalmente, en la metalurgia, en vidrio, en cemento, y son utilizados en una menor cantidad en industrias alimenticias y farmacéuticas

Figura 2. Simulación de operacuón de un reactor CSTR7

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5- Cuevas-García, R. (2013). Introducción al diseño de reactores homogéneos: Reactores Intermitentes, PFR y CSTR. Alemania: Editorial Académica Española. 7- https://www.bioprocessh2o.com/blog/how-can-wastewater-be-treated

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Tipos de Reactores Homogéneos

CSTR5

BALANCE DE MATERIA Entrada - Salida + Generado - Consumo = Acumulado Consumo = -Acumulado Reacción Generica aA + bB +cC+ …. -> pP+ qQ + sS+ …

Gráfica 2 Comportamiento de la concentración del compuesto A en el tiempo, en un reactor CSTR5

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5- Cuevas-García, R. (2013). Introducción al diseño de reactores homogéneos: Reactores Intermitentes, PFR y CSTR. Alemania: Editorial Académica Española.

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Ecuaciones de Diseño

Tabla 1. Ecuaciones de Diseño de los Reactores Homogéneos8-10

Las ecuaciones de diseño para cada reactor homogéo no dependerá de la fase en la que se estudie, si no, del tipo de flujo que presente el dispositivo

- Discontinuo - Continuo

8- Coulson, J. M., Richardson, J. F., Backhurst, J. R. (1983). Ingeniería química. Diseño de reactores químicos. España: Editorial Reverte. 9- Santamaría Ramiro, J. M. (2010). Ingeniería de reactores. España: Sintesis. 10- Levenspiel, O. (1993). Ingeniería de las reacciones químicas. España: Limusa Wiley.

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Conclusiones

La importancia que existe de los reactores químicos en la industria, es que dependiendo del tipo de reactor que se utilice, condiciona el éxito de la empresa

- Genially

Diseño

- El reactor es cargado mediante dos orificios de la parte superior del tanque. - El calentamiento o enfriamiento se realiza fácilmente con el uso de una chaqueta de enfriamiento o calentamiento. - Cuando la reacción se esta llevando a cabo, ningún compuesto ingresa o sale del reactor hasta que la reacción culmine . - Contiene un agitador que permitira realizar el mezclado de los reactantes

El contenido visual es un lenguaje transversal, universal, como la música. Somos capaces de entender imágenes de hace millones de años, incluso de otras culturas.

Características

- Es un sistema cerrado; m = cte - El tiempo de residencia = para todos - Las concentraciones cambian con el tiempo - La composición y la temperatura son homogéneas; t > 0 - Adición de un intercambiador de calor para controlar la temperatura

Homogéneo

Aquel que presenta una sola fase y por tanto su compasión es idéntica en cualquier parte del sistema.

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Diseño

- Consta de un tanque con una agitación casi perfecta, en el que hay un flujo continuo de material reaccionante y desde el cual sale continuamente el material que ha reaccionado. - Tiene un agitador que permite que alcance una buena mezcla siempre y cuando la fase líquida no sea demasiada viscosa. - El reactor es rodeado por una cámara (camisa de refrigeración) a través del cual fluye un líquido refrigerante.

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Características

- Es un sistema cerrado; m = cte - El tiempo de residencia = para todos - Las concentraciones cambian con el tiempo - La composición y la temperatura son homogéneas; t > 0 - Adición de un intercambiador de calor para controlar la temperatura

Heterogéneo

Aquel que presenta más de una fase por que la reacción química lo requiere.