Revisión Ingeniería de las Reacciones I Ing. Iván Cisneros P.

Reactores discontínuos (BR) Ecuación diferencial de balance de masa Para gases: -rA = - dCA/dt ∫dt = - dcA/-rA Tm = - ∫dCa/-rA

Reactores discontínuos (BR) En un reactor discontinuo agitado se planifica la conversión de un determinado reactivo en fase líquida. Un estudio previo muestra que en las condiciones de operación la velocidad de reacción es la indicada en la tabla. Calcúlese el tiempo que ha de reaccionar cada carga para que la concentración descienda desde 1,3M hasta 0,3M. Solución

Ec. RMC Ec. RFP Reactores contínuos: RMC (CSTR) y RFP (PFR)

Ejemplo2: Un reactor continuo ideal de tanque agitado de 120 l de volumen se emplea para llevar a cabo la siguiente reacción en fase líquida y régimen estacionario: A + B R + Skd = 7ki = 3(ambas en dm 3 mol -1 min -1 ) El reactor se alimenta con 2 corrientes de igual caudal: 2,8 molA/l y 1,6 molB/l, y se desea que la conversión del reactivo limitante sea el 75%. Calcular el caudal de las corrientes suponiendo que la densidad del sistema permanece constante. v = -dCA/dt = kdC A C B -kiC R C S  /CA0 = xA/(-rA) Solución

Ejemplo3: La hidrólisis en fase líquida de una disolución diluida de anhídrido acético (10% en masa) se lleva a cabo en un reactor tubular que opera con `flujo de pistón´. La velocidad de flujo másico a través del tubo es uniforme (5 kg/min), con una sección transversal de 0,1 m2 (la densidad del fluido puede considerarse constante e igual a 950 kg/m3). La velocidad de la reacción de hidrólisis responde a la siguiente cinética de primer orden: v = -dCA/dt = kCA(k= 0, 1 min-1) Calcular la longitud del reactor que sería necesaria para alcanzar una conversión final del 90%. Primer orden Solución

Comparación de tamaños de reactores continuos k  : módulo de reacción (1 orden) k  C 0A: módulo de reacción (2 orden)

En un reactor de tanque agitado continuo ideal se efectúa la conversión al 50% de un reactivo en fase líquida homogénea. La cinética es de 2º orden respecto a la concentración del reactivo y puede suponerse despreciable la extensión de la reacción inversa. Calcular la conversión que se alcanzaría si realizásemos cada una de las siguientes modificaciones en el sistema mientras mantuviéramos siempre constante el flujo, composición de la alimentación y la temperatura del proceso, suponiendo que todos los sistemas son estacionarios y operan idealmente: a) RCTA seis veces mayor; b) dos RCTA en cascada iguales al primitivo; c) un RFP de igual tamaño o un RTA discontinuo con idéntico tiempo de residencia. Ejemplo4:

Solución

De manera más general y considerando que: De donde se deduce: de manera gráfica: Recirculación en un RFP

La oxidación biológica de un lixiviado de residuos urbanos muestra un comportamiento cinético acorde al modelo inhibitorio de Haldane con los siguientes parámetros: La concentración inicial del sustrato contaminante es 1000 mg/l y se desea conseguir una tasa de eliminación del 98% en un digestor aerobio; calcular el tamaño y la relación de recirculación óptima en un reactor de flujo de pistón para un caudal de agua contaminada a tratar de 1 m3/h. Ejemplo5:

R = xo /(xf -xo) = 0,70 / (0,98-0,70) = 2,50 Vr = FoA·xf /vm = 1 (m3/h)·1000 (g/m3)·0,98·0,0195 (m3/h·g) = 19,1 m3 SOLUCION 1/v = [K s + C o (1-x) + C o 2 (1-x) 2 /K i ] / [k m ·C o (1-x)]