4. reactor por lotes perfectamente agitado 1
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Ingeniera de Reactores
Dr. Sergio A. Baz Rodrguez
Ingeniera Qumica Industrial
Facultad de Ingeniera Qumica
Universidad Autnoma de Yucatn
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CONTENIDO DE LA CLASE
I. REACTOR IDEAL POR LOTES: TEORA Y
EJERCICIOS
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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
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I. REACTOR IDEAL POR LOTES
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Agitado por Lotes
Reactores Ideales Homogeneos Reactor Agitado Continuo (RAC)
Continuos
Reactor de Flujo Piston (RFP)
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Agitado por Lotes
Reactores Ideales Homogeneos Reactor Agitado Continuo (RAC)
Continuos
Reactor de Flujo Piston (RFP)
FASE LQUIDA
FASE GASEOSA
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Agitado por Lotes
Reactores Ideales Homogeneos Reactor Agitado Continuo (RAC)
Continuos
Reactor de Flujo Piston (RFP)
FASE LQUIDA
FASE GASEOSA
I. REACTOR IDEAL POR LOTES
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Agitado por Lotes
Reactores Ideales Homogeneos Reactor Agitado Continuo (RAC)
Continuos
Reactor de Flujo Piston (RFP)
ISOTRMICOS
NO-ISOTRMICOS
I. REACTOR IDEAL POR LOTES
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Agitado por Lotes
Reactores Ideales Homogeneos Reactor Agitado Continuo (RAC)
Continuos
Reactor de Flujo Piston (RFP)
ISOTRMICOS
NO-ISOTRMICOS
I. REACTOR IDEAL POR LOTES
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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)
I. REACTOR IDEAL POR LOTES
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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.
I. REACTOR IDEAL POR LOTES
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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
I. REACTOR IDEAL POR LOTES
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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
I. REACTOR IDEAL POR LOTES
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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
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I. REACTOR IDEAL POR LOTES
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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
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De modo que la Ecuacin de Diseo ser: i
i
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dt
I. REACTOR IDEAL POR LOTES
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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
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De modo que la Ecuacin de Diseo ser: i
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0
i
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dct
r
Si se elige como componente indepen-
diente al reactivo limitante
I. REACTOR IDEAL POR LOTES
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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
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De modo que la Ecuacin de Diseo ser: i
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I. REACTOR IDEAL POR LOTES
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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.
I. REACTOR IDEAL POR LOTES
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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?
I. REACTOR IDEAL POR LOTES
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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
I. REACTOR IDEAL POR LOTES
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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?
I. REACTOR IDEAL POR LOTES
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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
I. REACTOR IDEAL POR LOTES
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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?
I. REACTOR IDEAL POR LOTES
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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
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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
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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