Presentación Reactores Químicos

REACTORES QUÍMICOS

SEGÚN EL RÉGIMEN DE CIRCULACIÓN O FLUJO DE MATERIA

Módulo: Reactores Químicos

Realizado por: Lidia García y Hatuey García

Fecha: 24/09/2024

ÍNDICE

IMÁGENES SOBRE LOS REACTORES

INTRODUCCIÓN

VIDEO SOBRE LOS REACTORES

REACTORES DISCONTINUOS

CONCLUSIONES

REACTORES SEMICONTINUOS

WEBGRAFÍA

REACTORES CONTINUOS

INTRODUCCIÓN

Diseño y el tipo de reactor

Aspectos fundamentales para selección

Clasificación régimen de circulación o flujo de materia

Variables que afectan a la velocidad de reacción

REACTORES DISCONTINUOS

¿En qué consiste?

Recipiente cerrado. Al inicio se introducen reactivos o materias primas. No entra ni sale material durante la reacción. Condiciones de presión y temperatura requeridas.

Funcionamiento

Modelo Batch o RDTA

APLICACIONES

VENTAJAS Y DESVENTAJAS

VENTAJAS

DESVENTAJAS

Flexibilidad para producir pequeñas cantidades de productos

Baja productividad por unidad de volumen

Fáciles de operar y mantener

Tiempos de ciclo largos debido a las etapas de carga, reacción y descarga.

Versatilidad: producir diferentes productos en el mismo reactor

Adecuados para reacciones complejas o con tiempos de reacción largos.

Económicos

REACTORES SEMICONTINUOS

¿En qué consiste?

Reactores híbridos: discontinuos-continuos. Adición de parte de reactivos al inicio. Permiten adicionar más reactivos a lo largo de la reacción. Al finalizar el lote se retiran los productos.

Funcionamiento

REactor SEmiBatch

aplicaciones

VENTAJAS Y DESVENTAJAS

VENTAJAS

DESVENTAJAS

Control de temperatura en reacciones muy exotérmicas

Tasa de producción limitada

Facilitan las reacciones gas-líquido

Análisis de rendimiento complejo debido a que operan en estado transitorio

Mantiene la concentración del reactivo relativamente alta/baja, mejorando el rendimiento del producto.

Requiere válvulas y tuberías complejas.

Costo de operación relativamente alto

Mayor conversión del reactivo

REACTORES CONINUOS

¿En qué consiste?

Los reactores de flujo continuo permiten un flujo constante de materia a través del sistema. Mientras tiene lugar la reacción química al interior del reactor, éste se alimenta constantemente de material reactante, y también se retiran ininterrumpidamente los productos de la reacción.

REACTOR DE FLUJO PISTÓN (PFR)

REACTOR CONTINUO DE MEZCLA COMPLETA (CSTR)

REACTOR DE LECHO FLUIDIZADO

REACTOR DE LECHO EMPACADO (PBR)

APLICACIONES

VENTAJAS Y DESVENTAJAS

VENTAJAS

DESVENTAJAS

Baja conversión por unidad de volumen

Ofrecen un muy buen control de la temperatura

De requerir posibles bypass o canales extras, estos tendrán agitación pobre

Pueden trabajar en serie.

Lecho fluidizado

Lecho empacado

No son recomendables para procesos que se lleven a cabo a presiones elevadas

Su costo de operación es bajo

Su construcción es sencilla

Mayor inversión económica

IMÁGENES DE LOS DIFERENTES TIPOS

VIDEOS SOBRE REACTORES

En el se explican por encima el Reactor Batch, el reactor continuo de mezcla completa (CSTR) y el flujo de pistón (PFR). Con sus respectivas ventajas y desventajas

CONCLUSIONES

Los reactores son el corazón de cualquier proceso industrial químico, ya que en ellos ocurre la transformación de materias primas en productos finales.

Es de gran importancia saber cada una de las caracteristicas, procesos, funcionamiento y aplicaciones que tiene cada tipo para determinar cual escoger.

Este trabajo nos ayudó a introducirnos en la nueva asignatura que se nos planteara a lo largo del año.

WEBGRAFÍA

Artedinamico. (s. f.). REACTORES QUÍMICOS. Equipos y Laboratorio de Colombia.

Noguera, I. B., & Noguera, I. B. (2021, 2 diciembre). Reactores semi-continuos o semi-batch. Ingeniería Química Reviews.

Acura, G., & Acura, G. (2023, 5 septiembre). Reactores industriales: tipos e importancia en las operaciones químicas. Grupo Acura.

Noguera, I. B., & Noguera, I. B. (2021, noviembre 27). Reactores de mezcla completa CSTR. Ingeniería Química Reviews.

¡Gracias!

FUNCIONAMIENTO

Carga reactivos: Pueden ser sólidos, líquidos o gases.

Reacción: Acondicionamiento del reactor.

• Aporte de calor.
• Presión
• Adición de un catalizador

Mezcla homogénea: De reactivos y distribución uniforme de Tº

Finalización: Alcanza el grado de conversión/consumo reactivos limitantes.

Descarga: Una vez finalizada la reacción, el producto se descarga del reactor.

REACTOR CONTINUO DE MEZCLA COMPLETA (CSTR)

Entrada de reactivos

Salida de productos

Entrada y salida del fluido de calentamiento ( o enfriamiento)

Agitador

CARACTERÍSTICAS

Agitación constante

Los reactivos se mezclan uniformemente:concentración uniforme en todo el reactor

Comúnmente en procesos donde se requiere una mezcla rápida y completa

FUNCIONAMIENTO

VELOCIDAD DE REACCIÓN

Aumento de temperatura de un sistema

El aumento de la concentración de una solución o de la presión de un gas

El aumento del área superficial de un sólido incrementa la velocidad de reacción

Añadir un catalizador aumenta la velocidad de reacción

TIPO BATCH, RDTA O REACTOR POR LOTES

CARACTERÍSTICAS

Los más sencillos

Agitación perfecta y comportamiento ideal

Opera por lotes y a Tª cte

No estacionario

Baja producción: limitada por los tiempos, descarga y limpieza

Ejemplos de aplicaciones en la industria:

Procesos de polimerización

Fermentaciones en la industria alimentaria

Producción de fármacos y productos químicos finos

REACTOR DE FLUJO PISTÓN (PFR)

Reactivos que entrar al reactor

Productos que salen del reactor

No hay variación radial en la velocidad, la concentración, la temperatura o la velocidad de reacción

CARACTERÍSTICAS

Forma tubular

Temperatura, presión y concentración constantes

El flujo que circula a través de él tiene la misma velocidad

FUNCIONAMIENTO

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REACTOR DE LECHO EMPACADO (PBR)

CARACTERÍSTICAS

Fluido a través de lecho de partículas sólidas: catalizador de forma fija.

Lecho estacionario

Para reacciones heterogéneas y catalíticas

FUNCIONAMIENTO

Ejemplos de aplicaciones en la industria:

Tratamientos de desechos

Fabricación de polímeros

Producción de Biodiesel

Diseño y el tipo de reactor

• Balances de Materias.
• Balances de Energías.
• Leyes de la velocidad de las reacciones: cinética para la ecuación de diseño.
• Difusión y contacto: análisis de catalizadores en la reacción.
• Estequiometría de la reacción.

REACTOR DE LECHO FLUIDIZADO

CARACTERÍSTICAS

Fluido a través de lecho de partículas sólidas

Excelente transferencia de masa y calor

Velocidad suficiente para supender las partículas y que se comporte como fluido

FUNCIONAMIENTO

ASpectos para selección

• Cinética.
• Modelo de contacto.
• La ecuación de diseño.

FUNCIONAMIENTO

Carga inicial reactivos

Adición o Extracción continua

Añadir reactivos de forma continua

Útil para controlar la velocidad de reacción, limitar la formación de subproductos y evitar condiciones extremas.

Extraer producto de forma continua

Útil para desplazar el equilibrio de la reacción hacia la formación de producto o para evitar reacciones secundarias.

Este reactor tiene el mismo diseño Batch y opera igual a excepción de las etapas continuas

TIPO SEMIBATCH

CARACTERÍSTICAS

Control preciso de condiciones de reacción

Flexibilidad en procesos químicos

Operación semicontinua

Mayor adaptabilidad

Ejemplos de aplicaciones en la industria:

Industria biotecnología

Fermentaciones en la industria alimentaria

Industria Química