Instituto tecnologico deorizaba




descargar 163.51 Kb.
títuloInstituto tecnologico deorizaba
página3/7
fecha de publicación24.10.2015
tamaño163.51 Kb.
tipoBibliografía
med.se-todo.com > Documentos > Bibliografía
1   2   3   4   5   6   7

2.2.2. Reactor continuo tubular.

Se caracteriza por un gradiente continuo de condiciones de concentraciones en la dirección del flujo, en contraste con el gradiente escalonado característico de los reactores C.S.T.R. y están constituidos pro uno o varios conductos o tubos en paralelo.

Los reactantes entran continuamente por un extremo y los productos salen por el otro. Normalmente se alcanza el estado estacionario, lo que significa una gran ventaja para el control automático y para el trabajo experimental. Es tan corriente la disposición horizontal como vertical.

Cuando se requiere transmisión de calor se suele utilizar un tubo envolvente o una construcción análoga de carcasa y tubos de un cambiador de calor, en el ultimo caso, los reactantes pueden entrar por el interior o por el exterior de los tubos. La cámara de reacción puede estar rellena de partículas solidas, catalíticas (si es necesario) o inertes, para mejorar la transmisión de calor por aumento de la turbulencia o para aumentar la superficie de interfase en las reacciones heterogéneas.

El reactor tubular esta especialmente indicado en los casos siguientes:

  1. Necesidad de un elevado intercambio de calor;

  2. Operación a presiones elevadas y temperaturas muy altas o muy bajas,

  3. Cuando son suficientes pequeños periodos de reacción.

2.2.2.1. Características de los reactores continuos tubulares.

Las características de los reactores tubulares son las siguientes:

  1. La reacción se lleva a cabo en sistema abierto.

  2. Todos los reactantes y productos se añaden y descargan continuamente.

  3. Operan a régimen estable. Por ende, ninguna de las propiedades del sistema varia con respecto al tiempo en un punto dado del reactor.

  4. La temperatura, presión y composición pueden variar con respecto al tiempo de residencia o longitud del reactor.

En la figura 2.9 se muestran ejemplos de reactores tubulares.



2.2.3. Reactores semicontinuos.

Se suele emplear un solo tanque con agitación. Algunos de los reactantes se cargan en el reactor de una vez, y los restantes entran como alimentación continua. Este modo de operación es muy conveniente cuando se producen efectos térmicos notables, ya que permite retrasar las reacciones tanto endotérmicas como exotérmicas por limitación de la concentración de uno de los reactantes, manteniéndose así la reacción dentro de los limites adecuados para la transmisión del calor. También es conveniente este tipo de operación cuando la formación de productos en concentraciones elevadas puede originar productos secundarios indeseables, o bien cuando uno de los reactantes es un gas de solubilidad limitada, que solamente pueda entrar como alimentación a la velocidad de disolución.



2.2.4. Reactores discontinuos

Este reactor tiene la ventaja del pequeño coste de instalación y la flexibilidad de funcionamiento (puede pararse de modo fácil y rápido). Tiene la desventaja del elevado coste de funcionamiento y mano de obra; el tiempo invertido para la carga, descarga y limpieza es considerablemente grande, y el control de calidad del producto es deficiente. En consecuencia, podemos afirmar que el reactor discontinuo solo es adecuado para la producción de pequeñas cantidades de sustancias o para la producción de muchas sustancias diferentes en el mismo aparato. Por el contrario, el proceso continuo es casi siempre más económico para el tratamiento químico de grandes cantidades de sustancias.

2.3. Clasificación de acuerdo a las fases presentes.

Tomando en consideración las fases presentes podemos clasificar a los reactores del modo siguiente:

FASE HOMOGENEA:

  • Gas

  • Liquido

FASE HETEROGENEA:

  • Gas-liquido

  • Liquido-liquido

  • Gas-solido

  • Liquido-solido

  • Solido-liquido-gas

Para los reactores de marcha continua distinguiremos dos tipos extremos de realizaciones:

  • Reactor tubular o con gradiente de concentración

  • Reactor perfectamente agitado o de concentración uniforme

En realidad a menudo, los reactores serán intermedios entre estos dos tipos, siendo un caso importante el del reactor “en etapas” o con dos zonas de concentración.



En la tabla anterior, podemos observar la clasificación de los reactores en base a las fases presentes.

En la siguiente figura podemos apreciar los sistemas homogéneos y sus diversos tipos de reactores.



2.4. Clasificación en base a la presencia de catalizadores.

Tomando en cuenta la presencia o ausencia de catalizadores podemos clasificar a los reactores del modo siguiente:

  • Reactores catalíticos

  • Reactores auto catalíticos

  • Reactores no catalíticos

2.4.1. Reactores catalíticos.

Los tres tipos principales de reactores con una fase fluida y una solida que sirve de catalizador son: los reactores de lecho fijo, los de lecho móvil y los de lecho fluidizado.

2.4.1.1. Reactores de lecho fijo.

El catalizador bajo la forma de partículas, (esferas o cilindros) en las que la dimensión varia de 0.1 a 1 cm esta mantenido fijo en el interior de uno o varios tubos que constituyen la envoltura del reactor. Si el intercambio de calor lo exige, se pueden tener varios tubos en paralelo y de esta manera el reactor podrá ser del tipo isotérmico, pero lo mas corriente es la temperatura que sea favorable a la reacción, como en el caso del reactor amoniaco.

2.4.1.2. Reactores de lecho móvil

Como su nombre lo indica, este tipo de reactores posee un lecho de catalizador en movimiento; el catalizador circula bajo el efecto de la gravedad, de arriba abajo. El fluido circula en corriente paralela o en contracorriente. Fácilmente se comprende las ventajas que pueden resultar de tal disposición:

  • Facilidad de regeneración del catalizador en un reactor concebido únicamente para esta operación.

  • Fácil sustitución del catalizador durante la marcha de la unidad.

  • Control mas flexible de la temperatura, pudiéndose calentar o enfriar el catalizador antes de su introducción al reactor.

Sin embargo estas ventajas se ven contrastantes por las complicaciones necesarias para hacer circular el catalizador, el catalizador debe poseer buenas propiedades mecánicas y, en particular, una gran resistencia al desgaste.

2.4.1.3. Reactor de lecho fluidizado.

La técnica de lecho posee, llevadas al extremo, las ventajas del lecho móvil; también su desarrollo se ha efectuado rápidamente y, actualmente, se cuentan numerosos procesos que se benefician de estas ventajas.

Este reactor se emplea en determinadas reacciones catalizadas por solidos y quizá el ejemplo mejor conocido sea el mas antiguo: el craqueo catalítico de hidrocarburos.

La técnica de fluidización ha sido también aplicada con éxito a ciertas reacciones en que un gas reaccione con un solido para formar un segundo producto solido o gaseoso.

En todos estos casos la materia solida en forma de partículas finas se encuentra en un recipiente cilíndrico vertical. La corriente del fluido asciende a través de las partículas a una velocidad suficientemente grande para suspenderlas, pero insuficientemente para arrastrarlas fuera de la zona de fluidización. En este estado el lecho de partículas se asemeja a una ebullición; pueden verse estallar burbujas del fluido ascendente (generalmente un gas) en la parte superior de la superficie.

En las figuras 2.11 a 2.17 podemos apreciar diferentes tipos de reactores catalíticos.





Reactores de lecho fijo: figuras 2.11 a, b, c.

Reactores de lecho fluidizado: figuras 2.11 d, e, f.

Reactores de lecho móvil: figura 2.11 g.













2.4.2. Reactores auto catalíticos.

Cuando un reactante desaparece de acuerdo a una ecuación cinética de primero a segundo orden en un reactor discontinuo, al principio su velocidad de desaparición es rápida ya que su concentración del reactante es elevada, y después disminuye progresivamente a medida que el reactante se va consumiendo. Sin embargo, en una reacción auto catalítica, al principio la velocidad es pequeña debido a que hay poco producto presente, aumenta a un valor máximo a medida que el reactor se consume.

Para saber, el reactor más adecuado para un fin determinado (el que tiene un volumen mas pequeño) se encuentra que:

  1. Para presiones bajas el reactor de mezcla completa resulta más adecuado que el reactor de flujo en pistón.

  2. Para conversiones suficientemente altas el reactor de flujo en pistón es el mas adecuado.

Se indica también que, como inicialmente debe estar presente algún producto en la alimentación para que se efectúe la reacción auto catalítica, no podría operar un reactor de flujo en pistón con una alimentación de reactante puro; en tal caso habría que añadirle continuamente a la alimentación algún producto, presentándose así una nueva oportunidad para emplear un reactor con recirculación.

      1. Reactores catalíticos.

Para esta clasificación solamente debemos considerar los reactores que no utilizan un catalizador para llevar a cabo la reacción requerida.

    1. Clasificación en base a su temperatura de operación.

De acuerdo a esto vamos a clasificar a los reactores de la forma siguiente:

  • Reactores isotérmicos (temperatura constante)

  • Reactores pseudoisotérmicos (temperatura mas o menos constante)

  • Reactores no isotérmicos (temperatura no constante)

  • Reactores adiabáticos

  • Reactores no adiabáticos.

2.5.1. Reactores isotérmicos.

En estos reactores, se mantiene la temperatura durante la reacción de manera que será necesario añadir o eliminar calor del reactor, según la reacción sea endotérmica o exotérmica respectivamente. Este es el reactor más fácil de calcular, pero su utilización es limitada.

2.5.2. Reactores no isotérmicos.

Una cantidad de calor se añade o elimina del reactor, de manera que la temperatura no permanece constante durante el transcurso de la reacción. Este es el tipo de reactor mas utilizado en aplicaciones industriales.

      1. Reactores Pseudo-isotérmicos.

A esta clasificación vamos a considerar los reactores que tengan un comportamiento intermedio a los dos tipos mencionados anteriormente. Es decir, que algunas veces durante el transcurso de la operación la temperatura será constante y otras no.

      1. Reactores adiabáticos.

Supone un aislamiento total del reactor con el medio exterior. Las variaciones de la temperatura dentro del reactor vienen determinadas por el calor de reacción.

      1. Reactores no adiabáticos.

Se supone para este tipo de reactores una pérdida de calor a los alrededores.

NOTA: es importante aclarar que para esta clasificación los reactores mas utilizados para operación adiabática y en base a su temperatura de operación son: el reactor de flujo en pistón y el reactor de flujo de mezcla completa.

También es importante mencionar que el clasificar a los reactores en base a su temperatura de operación implica que los diferentes tipos de reactores pueden operar de acuerdo a los requerimientos necesarios para llevar a cabo la reacción deseada; es decir, los reactores pueden operar de forma isotérmica, adiabática, pseudo-isotérmico, etc., según se requiera.

    1. Reactores especiales.

Las instalaciones diseñadas en principio para las operaciones de contacto entre fases, como la adsorción, la destilación o la extracción, se emplean frecuentemente para la realización de reacciones químicas. Muchas reacciones heterogéneas en fase fluida se efectúan en columnas de relleno.

Las operaciones electroquímicas, tales como la oxidación, la reducción y la electrolisis requieren aparatos especiales.

El filtro prensa de placas y marcos sirve como reactor de polimerización, y se emplea cuando resulta desventajoso el calentamiento o enfriamiento de los marcos.

En la figura 2.18 podemos apreciar un reactor de polimerización de filtro prensa.



2.6.1. Reactores de llama.

Algunas reacciones entre gases se efectúan a temperaturas elevadas sin catalizador, por mezcla de los reactantes en un quemador de descarga de la mezcla incandescente en una misma boquilla del generador, en la cámara o bien en la salida de la misma.

Las reacciones en llamas permiten obtener rápidamente las temperaturas mas altas. Si a continuación se dispone de un enfriamiento rápido por eyección de una corriente fría, puede evitarse la formación de subproductos. La llama solo es estable dentro de los limites relativamente estrechos de velocidades de reacción y caudal de los gases.

Las velocidades espaciales varían ampliamente, dependiendo del tipo de reacción de que se disponga o no de una cámara de premezclado de los reactantes antes del reactor. El diseño de los reactores es relativamente sencillo y consta de boquillas de mezclado o quemadores, cámara abierta y sistemas de enfriamiento.

En la figura 2.19 podemos observar este modelo de reactor.



En la mayoría de los casos, los reactores son recipientes de proceso así como hornos, mezcladores, equipos de contactores de gas-solido, intercambiadores de calor u otro equipo convencional de proceso químico, adaptados o modificados para una reacción específica.

CAPITULO III. SELECCIÓN DE REACTORES QUÍMICOS.

    1. Selección de equipo de proceso.

La selección de los tipos y tamaños del equipo para la planta de proceso requiere una considerable experiencia en este campo para poder efectuar un buen trabajo, principalmente si el proceso es parcial o totalmente nuevo. Si el proceso es uno ya establecido o en operación en alguna parte, entonces la tarea se reduce a una serie de cálculos comparativos, aumentando o reduciendo el tamaño del equipo y accesorios incorporando las innovaciones y mejoras pertinentes que sugiera la experiencia pasada. Cualquier proceso nuevo requiere un estudio completo de los procesos y operaciones unitarias implicados, y posteriormente se hace la selección de los tipos y tamaños del equipo necesario para un buen funcionamiento.
1   2   3   4   5   6   7

similar:

Instituto tecnologico deorizaba iconInstituto tecnologico de celaya

Instituto tecnologico deorizaba iconInstituto tecnológico de celaya

Instituto tecnologico deorizaba iconInstituto tecnologico metropolitano

Instituto tecnologico deorizaba iconInstituto tecnologico de celaya

Instituto tecnologico deorizaba iconInstituto tecnológico de celaya

Instituto tecnologico deorizaba iconInstituto tecnológico de conkal

Instituto tecnologico deorizaba iconInstituto Tecnológico de Pinotepa

Instituto tecnologico deorizaba iconInstituto tecnologico de lerma

Instituto tecnologico deorizaba iconInstituto tecnológico de cd. Valles

Instituto tecnologico deorizaba iconInstituto tecnológico de celaya


Medicina



Todos los derechos reservados. Copyright © 2015
contactos
med.se-todo.com