Tema 14. Reactores químicos
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- Rafael del Río Díaz
- hace 7 años
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1 Tema 4. Reatores químios Ingeniería Químia Dr. Rafael Camarillo Prof. yud.
2 Reatores químios Condiiones determinantes Espeifiaiones Eleión del tipo de reator químio Diseño del reator olumen del reator Condiiones de operaión Sistemas de Instrumentaión y Control Dr. Rafael Camarillo Prof. yud.
3 Reatores químios Cinétia químia: el. de reaión E. inétia Tipo operaión: Continua Disontinua Semiontinua Grado de mezla: Ideal Real Diseño del reator Fases presentes: R. Homogénea R. Heterogénea Fenómenos fos. de transporte: Cant. de movimiento Materia Energía Régimen térmio: Isotermo diabátio Termodinámia: Calor de rea. Equilibrio qo. Dr. Rafael Camarillo Prof. yud.
4 Reatores químios Reativos Produtos Disontinuo Continuo de mezla ompleta Gas Líquido Gas Líquido Semiontinuo Continuo de flujo pistón Dr. Rafael Camarillo Prof. yud.
5 Reatores químios úmero de fases - Homogéneos - Heterogéneos Régimen térmio - Isotérmios - diabátios Tipo de operaión - Disontinuos - Continuos o de flujo Tubular De tanque agitado - Semiontinuos Dr. Rafael Camarillo Prof. yud.
6 4.. Reatores homogéneos ideales Balane de materia Cantidad de aumulada en d en dt umulaión Cantidad de Cantidad de Cantidad de que entra en que sale de que reaiona d en dt d en dt en d en dt Entrada Salida Generaión E d P S Dr. Rafael Camarillo Prof. yud.
7 4.. Reatores homogéneos ideales Balane de energía E. alorífia aumulada en d en dt umulaión E. alorífia E. alorífia E. alorífia que desaparee queentra en que sale de por reaión d en dt d en dt en d en dt Entrada Salida Generaión E d P S Dr. Rafael Camarillo Prof. yud.
8 4.. Reatores de tanque Balane de materia disontinuos [ umulaión] [ Entrada] [ Salida] + [ Generaión] E S T T Cantidad de aumulada en d enel tiempo dt Cantidad de que reaiona en d enel tiempo dt t t Tiempo de reaión (moles iniiales (moles Dr. Rafael Camarillo Prof. yud.
9 4.. Reatores de tanque disontinuos Balane de materia umulaión d dt d [ ( ] dt d dt T t t Tiempo de reaión T Generaión ( r (moles iniiales (moles Dr. Rafael Camarillo Prof. yud.
10 4.. Reatores de tanque disontinuos Balane de materia Diferenial d dt T t t Tiempo de reaión (moles iniiales (moles T Integral t d Dr. Rafael Camarillo Prof. yud.
11 4.. Reatores de tanque disontinuos Euaión inétia t d ( d te. T T ( d d t t Tiempo de reaión (moles iniiales (moles t d ( te. Dr. Rafael Camarillo Prof. yud.
12 4.. Reatores de tanque disontinuos Euaión inétia olumen variable T T ( + ε ε onv. ompleta sin onv. sin onv. t t Tiempo de reaión t r ( + ε ( + d ( ε d (moles iniiales (moles ( ( ( + ε ( + ε Dr. Rafael Camarillo Prof. yud.
13 4.. Reatores de tanque disontinuos Reaión Euaión de veloidad Forma integrada a Reaiones irreversibles (volumen variable Orden ero Primer orden ( r k ln( + ε kt ε ( ( r k ln( kt ( + ε k ( ( + ε Segundo orden ( r + ε k t ln( ( + ε ( Orden ero Primer orden Segundo orden b Reaiones irreversibles (volumen onstante ( r k kt ( r k ln( kt kt ( r k Dr. Rafael Camarillo Prof. yud.
14 Ejemplo Reator disontinuo de volumen variable T35 ºC y P atm (g B (g + C (g Cinétia de primer orden k,5-5 s - (t h? Dr. Rafael Camarillo Prof. yud.
15 Ejemplo Reaión primer orden ln( kt ( ep(,5 5 8,6% de desompuesto e kt 36,86 olumen onstante olumen variable ( ( ( + ε Dr. Rafael Camarillo Prof. yud.
16 Ejemplo P ( atm,9( mol / l RT,8( atm l / mol K63( K ε te:,79 (mol/l te:,65 (mol/l Dr. Rafael Camarillo Prof. yud.
17 4.3. Reatores tubulares ontinuos a COECIOL b CPILR MULTITUBULR Dr. Rafael Camarillo Prof. yud.
18 4.3. Reatores tubulares ontinuos Balane de materia Reativos F,, z Produtos F F [ umulaión] [ Entrada] [ Salida] + [ Generaión] df d F ( F ( mol/ s + df ( r d F d F +df +d F F ( df F d F d d F F z Dr. Rafael Camarillo Prof. yud.
19 4.3. Reatores tubulares ontinuos Euaión inétia Reativos F,, Produtos F F F F d z F d F +df d d +d F F d ( r F F z Dr. Rafael Camarillo Prof. yud.
20 4.3. Reatores tubulares ontinuos Euaión inétia Reativos F,, Produtos F F τ Q F d z F d F +df τ Q F d ( r +d F F z Dr. Rafael Camarillo Prof. yud.
21 4.3. Reatores tubulares ontinuos Euaión inétia Reativos Produtos Orden ero F,, F F kτ z F d F +df Orden uno +d kτ ( + ε ln( ε Orden dos ( P F z F k ( + ln( + τ ε ε ε ε + ( + Dr. Rafael Camarillo Prof. yud.
22 Ejemplo Reator de flujo pistón de? T4 ºC y Patm CH 3 CHO CH 4 + CO Cinétia de segundo orden k,3 l/(mol s,4 F. mol/h Dr. Rafael Camarillo Prof. yud.
23 Ejemplo Euaión de diseño F d ( r ariaión de volumen (ε ( ( + ε k k ( ( + Dr. Rafael Camarillo Prof. yud.
24 Ejemplo Euaión de diseño F o k F ( ( + d F 4 + 4ln( + 4 k F./3.6,333 (mol/s k,3 (l/mol s 3.55 (l P /RT,8 (mol/l,4 Dr. Rafael Camarillo Prof. yud.
25 4.4. Reatores de tanque ontinuos a Reativos Produtos b Reativos Produtos Dr. Rafael Camarillo Prof. yud.
26 4.4. Reatores de tanque ontinuos Balane de materia (mol/m 3 F (mol/s Q v (m 3 /s F Q v (-r (-r F Q v [ umul. ] [ Entrada] [ Salida] + [ Generaión] F F F ( m 3 F ( mol / s s / mol ( Dr. Rafael Camarillo Prof. yud.
27 4.4. Reatores de tanque ontinuos Balane de materia (mol/m 3 F (mol/s Q v (m 3 /s F Q v (-r (-r F Q v F τ ( s Qv F Dr. Rafael Camarillo Prof. yud.
28 4.4. Reatores de tanque ontinuos Balane de materia (mol/m 3 F (mol/s Q v (m 3 /s F Q v (-r (-r F Q v F τ F Dr. Rafael Camarillo Prof. yud.
29 Ejemplo 3 3 reatores de m. ompleta en serie 6 l 6 3 F. l/h mol/l,5,33 3,4 Euaión inétia? Dr. Rafael Camarillo Prof. yud.
30 Dr. Rafael Camarillo Prof. yud. Ejemplo 3 Reator Reatores y 3 ( v r Q τ ( v r Q τ ( v r Q τ
31 Ejemplo 3 Conentraiones ( ; ( ; 3 ( 3 mol/l,,67 mol/l y 3,576 mol/l 6 τ 3,6(min. / 6 3 τ,8(min. / 6 τ 3,6(min. / 6 Dr. Rafael Camarillo Prof. yud.
32 Ejemplo 3 eloidades de reaión 3,77 ( mol / l min,83( mol / l min,56( mol / l min (-r / k,74 min - Dr. Rafael Camarillo Prof. yud.
33 4.5. Reatores heterogénos Reator por argas d f ( ( mol / kg s W dt W (kg W d dt t, t W d ( r Dr. Rafael Camarillo Prof. yud.
34 4.5. Reatores heterogénos Reator de leho fijo P T s P T s F W F d F d dw z T T a b Dr. Rafael Camarillo Prof. yud.
35 Ejemplo 4 Reator de leho fijo on atalizador (g B (g T 5 ºC y P 6 atm F mol/h Conversión (% Catalizador W (kg 5,,43 5,7 4,4 75,789 W? F. mol/h,5 Dr. Rafael Camarillo Prof. yud.
36 Ejemplo 4 Euaión inétia k ( ( + ε F F d ( + ε ( r k ( W F d W F k ( + ε ln ε ( Dr. Rafael Camarillo Prof. yud.
37 Ejemplo 4 P /RT6/(,8 773,95 (mol/l F /3.65,55-4 (mol/s ε Wk ( 7,7 ln k,497 l / kg deat ( s Dr. Rafael Camarillo Prof. yud.
38 Ejemplo 4 W F k (. / 3.6 ( + ε ln ε ( (,497 (,95 (, kg Dr. Rafael Camarillo Prof. yud.
39 4.5. Reatores heterogéneos Reator de leho fluidizado P z, T Dr. Rafael Camarillo Prof. yud.
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