4. Reactor Por Lotes Perfectamente Agitado 1

Ingeniera de Reactores

Dr. Sergio A. Baz Rodrguez

Ingeniera Qumica Industrial

Facultad de Ingeniera Qumica

Universidad Autnoma de Yucatn

CONTENIDO DE LA CLASE

I. REACTOR IDEAL POR LOTES: TEORA Y

EJERCICIOS

Clasificacin de los Reactores Qumicos

Gas-liquidoFluido-fluido

Liquido-liquido

Reactores heterogeneos Lecho fluidizadoSolido-fluido

(por lotes o continuos) Lecho empacado

Lecho percoladorMultifasicos

Gas-suspension solido/liquido

Agitado por Lotes

Reactores Homogeneos Agitado ContinuoContinuos

Flujo Piston

I. REACTOR IDEAL POR LOTES

Agitado por Lotes

Reactores Ideales Homogeneos Reactor Agitado Continuo (RAC)

Continuos

Reactor de Flujo Piston (RFP)

Agitado por Lotes


Continuos


FASE LQUIDA

FASE GASEOSA

Agitado por Lotes


Continuos


ISOTRMICOS

NO-ISOTRMICOS


Reactores por Lotes Perfectamente Agitado (LOTES/BATCH)

APLICACIONES:

Bajos volmenes de produccin Elevados tiempos de reaccin Mezclas reaccionantes de alta viscosidad

VENTAJAS:

Bajos costos de inversin e instrumentacin Flexibilidad

DESVENTAJAS:

Altos costos de operacin (descarga, limpieza, carga)


Reactores por Lotes Perfectamente Agitado (LOTES/BATCH)

Volumen de Reactor (VR): Es el espacio que ocupa la mezcla de fluidos reaccionantes dentro de la cmara de reaccin.

Tiempo de Retencin (tR): Es el lapso de tiempo que se permite reaccionar a la mezcla alimentada a un reactor por lotes.


Reactores por Lotes Perfectamente Agitado (LOTES/BATCH) Ecuacin de Diseo para una Sola Reaccin Isotrmico y en Fase Lquida

Es el balance de moles de un componente




Acumulacion Entrada Salida Generacion/Consumo

de de de de i i i i





de de de de i i i i

0 0i i Rdn

rVdt





de de de de i i i i

0 0i i Rdn

rVdt

De modo que la Ecuacin de Diseo ser: i

i

dcr

dt





de de de de i i i i

0 0i i Rdn

rVdt


i

dcr

dt

0

i

i

ci

Rc

i

dct

r

Si se elige como componente indepen-

diente al reactivo limitante





de de de de i i i i

0 0i i Rdn

rVdt


i

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0

i

i

ci

Rc

i

dct

r

Si se elige como componente indepen-

diente al reactivo limitante 0

rl rl

rl

df r

dt c

0

0

rlf rlR rl

rl

dft c

r


Dnde encontrar ejercicios para hacer como repaso?

En cualquier libro de Ingeniera de Reactores

QD 501 .H54 1977. An introduction to chemical engineering kinetics & reactor design/

Charles G. Hill.

QD 501 .L4818b 2002. Ingeniera de las reacciones qumicas / Octave Levenspiel. TP 157 .F6318 2001 Elementos de ingeniera de las reacciones qumicas / H. Scott Fogler. TP 157 .A7518. Anlisis de reactores / R. Aris. TP 157 .D46 1971. Chemical reactor theory : an introduction / K. G. Denbigh, J. C. R.

Turner.

TP 157 .S33 1998. The engineering of chemical reactions / Lanny D. Schmidt. TP 157 .N38 2002. Chemical reactor design, optimization, and scaleup / E. Bruce

Nauman.

Reactor Batch, Isotrmico, Fase Lquida o cambio de moles nulo.


Ejemplo 1: Para la reaccin A B, rA = -0.01(s-1)cA. Para CA0 = 2 M, qu tiempo

se requiere para alcanzar un a) 90 %; b) 99 % y; c) 99.9 % de conversin de A en un reactor por lotes?


Ejemplo 1: Para la reaccin A B, rA = -0.01(s-1)cA. Para CA0 = 2 M, qu tiempo

se requiere para alcanzar un a) 90 %; b) 99 % y; c) 99.9 % de conversin de A en un reactor por lotes?

R. a) 230 s; b) 460 s; c) 690 s


Ejemplo 2: Para la reaccin A B, rA = -0.01(Lmol-1s-1)cA

2. Para CA0 = 2 M, qu tiempo se requiere para alcanzar un a) 90 %; b) 99 % y; c) 99.9 % de conversin de A en un reactor por lotes?


Ejemplo 2: Para la reaccin A B, rA = -0.01(Lmol-1s-1)cA

2. Para CA0 = 2 M, qu tiempo se requiere para alcanzar un a) 90 %; b) 99 % y; c) 99.9 % de conversin de A en un reactor por lotes?

R. a) 450 s; b) 4950 s; c) 49950 s


Ejemplo 3: Para la reaccin en fase lquida A + B C, rA = -kcAcB. Si se alcanza una conversin de 99.5 % en 6.4 horas usando 2 % de exceso de B, qu tiempo se requerir para alcanzar la misma conversin si se usa un 5 % de exceso de B?


Ejemplo 3: Para la reaccin en fase lquida A + B C, rA = -kcAcB. Si se alcanza una conversin de 99.5 % en 6.4 horas usando 2 % de exceso de B, qu tiempo se requerir para alcanzar la misma conversin si se usa un 5 % de exceso de B?

R. 3.8 h


I. REACTOR IDEAL POR LOTES: TEORA Y EJERCICIOS

Ejemplo 4: Considere un reactor batch isotrmico en el que se lleva a cabo la siguiente reaccin en fase lquida:

Para un experimento dado, CA0 = 0.001 M, CB0 = 0.003 M. Determine el tiempo de retencin necesario para alcanzar un 90 % de conversin de A si la ecuacin para la cintica es la siguiente

2A B C

5 2 2 1 21 10 A Br x l mol min c c

I. REACTOR IDEAL POR LOTES: TEORA Y EJERCICIOS

Ejemplo 4: Considere un reactor batch isotrmico en el que se lleva a cabo la siguiente reaccin en fase lquida:

Para un experimento dado, CA0 = 0.001 M, CB0 = 0.003 M. Determine el tiempo de retencin necesario para alcanzar un 90 % de conversin de A si la ecuacin para la cintica es la siguiente

2A B C

R. tR = 8.86 min

5 2 2 1 21 10 A Br x l mol min c c

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4. Reactor Por Lotes Perfectamente Agitado 1