TEMA: CRITERIO DE RUNAWAY Froment – Bischoff – De Wilde [3ª Edición] Ingeniería de Reactores II.

Presentación del tema: "TEMA: CRITERIO DE RUNAWAY Froment – Bischoff – De Wilde [3ª Edición] Ingeniería de Reactores II."— Transcripción de la presentación:

1 TEMA: 11.5.3 CRITERIO DE RUNAWAY Froment – Bischoff – De Wilde [3ª Edición] Ingeniería de Reactores II

2 Entrada Salida El análisis se lleva a cabo en: - Reactor de lecho fijo -Reacción de pseudo-primer orden - Reacción exotérmica - Temperatura constante en las paredes - Estado no estacionario - Incremento de la temperatura de los gases en la reacción, llegan inevitablemente a un “punto caliente”. A  B

3 Diagrama de Runaway Curva 1, Barkelew Curva 2, Dente y Collina Curva 3, Hlavacek Curva 4, Van Welsenaere and Froment Curvas n=0 y n=2; Morbidelli y Varma [N/S], Relación de transferencia de calor por unidad de volumen en el reactor [S], Producto del incremento de la temperatura adiabática adimensional

4

5 CONSIDERACIONES PARA LAS CURVAS: CURVA 1: Barkelew mediante un gran número de integraciones numéricas del balance de energía y la ecuación de continuidad para una amplia variación de los valores de los parámetros, pero utilizó una dependencia de la temperatura simplificada de la velocidad de reacción. CURVA 2: Dente y Collina observaron que en condiciones drásticas el perfil de temperatura a través del reactor tiene dos puntos de inflexión antes del máximo, que coinciden en situaciones críticas. CURVA 3y 4: Hlavacek y Van Welsenaere y Froment utilizaron de forma independiente dos propiedades de la curva de T vs z para derivar criterios sin ninguna de las integraciones que participan en el enfoque de Barkelew y con la dependencia de la temperatura de Arrhenius para el coeficiente de tasa. CURVA n=0 y n=2:Morbidelli y Varma modificaron la ecuacion de continuidad y el balance de energía para reacciones de orden cero y de segundo orden.

6 EXPLICACIONES iS, Sistema insensible R, Runaway En este punto se trabaja de manera adecuada ya que se encuentra ubicado por arriba de las curvas. Las condiciones no son criticas. Y el sistema es estable.

7 En el punto mostrado en la figura se está trabajando en condiciones criticas, para las líneas 1,2,3 y 4.

8 Los puntos críticos son fácilmente localizados por medio de formulas elementales.

9 Donde:

10 La p y T en el máximo de temperatura se obtiene con dT/dp=0 Se obtiene Diferenciando con respecto Tm e igualando a 0

11 Se cumple con

12 El límite superior se basa en una trayectoria con intercepciones mínimas, la cual tendrá valores p o mayor al punto crítico.

13

14

15 Cálculo de la presión parcial de entrada permisible para una determinada temperatura de entrada y un radio del tubo dado.

16

17

18 Los resultados reportados en el libro son los siguientes:

19

20

21 Los resultados del libro son los siguientes:

22 Cálculo de Radio critico

23

24

25 El plano de p - T fase, que muestra las trayectorias, la curva de máximos, lugares geométricos de los puntos de inflexión, y el "simplificado" de la curva p s. De Van Welsenaere y Froment [1970]

26 Cálculo de los ejes del diagrama de Runaway

27

28

29

30 Conclusiones El criterio de Runaway nos marca las condiciones (presión y temperatura) en las cuales el reactor opera de manera adecuada, dependiendo del orden de la reacción. Nos muestra los limites tanto inferior y superior de operación, para evitar tener algún tipo de problema se debe trabajar en un punto entre dichos límites.