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Reactores de flujo de mezcla completa (RTA) Cesar Manuel Cacsire

Luis Morales DiazEspinoza Huaranca

Reactor de flujo de mezcla completa en estado estacionario

Balance por componente

Sustituyendo en el balance:

Finalmente obtenemos:

En el balance tenemos que:

Si la alimentación entra parcialmente convertida

Caso especial: densidad constante

LíquidosReacción cinética de 1er orden

En función de la conversión

Reemplazando

Luego

𝜏=𝑉𝑣0

=𝐶𝐴 0𝑋 𝐴

−𝑟 𝐴

𝑉=𝐹 𝐴0∗𝑋 𝐴

−𝑟 𝐴

Reacción cinética de 2do orden

Resolviendo

𝜏=𝐶𝐴 0𝑋 𝐴

−𝑟 𝐴

=𝐶𝐴0 𝑋 𝐴

𝑘𝐶𝐴02 (1−𝑋 𝐴)

2

GasesPara sistemas donde la densidad es lineal

1er orden P constante

Representación grafica de las ecuaciones de diseño

Ejemplo 1:En un reactor de mezcla completa (V = 0.1Litros) entra con caudal constante una alimentación constituida por el reactor gaseoso puro A de:

Ocurre la siguiente reacción:

Se halla experimentalmente:

Calcular la ecuación cinética

Solución:

Ejemplo 2:En un reactor de mezcla completa (condiciones estacionarias), se efectúa la reacción en fase liquida:

Condiciones:

- Entran 2 corrientes con concentraciones iniciales de:

- Se desea que la conversión del componente limitante sea del 75%

- Suponer densidad constante.

CA0 CB0

2,8 mol/L 1,6 mol/L

Calcular el caudal de cada corriente

Solución:La concentración de los componentes en la mezcla:

Para conversión del 75% de B y ε=0

La velocidad de reacción en el reactor será:

Si no hay variación de densidad (ε=0):

Entonces el caudal de salida y entrada del reactor será:

Rpta: 4L/min para cada una de las corrientes de entrada

Características Mecánicas de Reactores de mezcla completa

Agitadores operados mediante una flecha que se extiende a través de la pared del reactor.

Reactores de alta presión, es necesario el uso de estoperos para evitar fugas por la flecha

Materiales usados para la construcción de este tipo de reactor:

o Acero comúno Cubrimiento de vidrioo El material depende las

condiciones y de las propiedades de la mezcla reaccionante.

Por ejemplo, en las operaciones de planta piloto se usan generalmente acero inoxidable o reactores recubiertos de vidrio debido a su resistencia a la corrosión, también se puede dar para proteger la pureza del producto.

En equipos comerciales, se usa acero común debido a su bajo costo.

Tecnologías de producción de biogás. Digestión anaerobia, biocombustibles

Reactor de mezcla completa sin recirculación

Consiste en un reactor en el que se mantiene una distribución uniforme de concentraciones, tanto de substrato como de microorganismos. Esto se consigue mediante un sistema de agitación. Ésta puede ser mecánica (agitador de hélice o palas, de eje vertical u horizontal) o neumática (recirculación de biogás a presión), pero nunca violenta. Esta tipología de reactor no ofrece problemas de diseño y es el más utilizado para residuos. Comparativamente a otros reactores, el tiempo de retención necesario es alto, debido a que la concentración de cualquier especie, que se mantiene en el reactor en régimen estacionario, es la misma que la que se pretende en el efluente. Si la velocidad de reacción depende de la concentración, como es el caso de los procesos biológicos, la velocidad será baja, y la forma de compensarla es aumentando el tiempo de reacción.

MUCHASGRACIAS !!!!!!!!