REACTOR DE LECHO DE CARGA MÓVIL

Presentación del tema: "REACTOR DE LECHO DE CARGA MÓVIL"— Transcripción de la presentación:

1 REACTOR DE LECHO DE CARGA MÓVIL
Paola Hernández

2 FUNCIONAMIENTO Una fase fluida pasa hacia arriba a través de un lecho formado por sólidos. El sólido se alimenta por la parte superior del lecho, se mueve hacia debajo de la columna y se saca por la parte inferior

3 ¿EN QUE TIPO DE INDUSTRIAS SE UTILIZA?
AGUAS RESIDUALES GASIFICACIÓN DE BIOMASA

4 AGUAS RESIDUALES CARACTERISTICAS: Fácil implantación
Poco requerimiento de espacio Sencillez de operación VENTAJAS: Ampliación de la capacidad de la planta sin necesidad de obra civil. Facilidad de operación y reducción de la analítica diaria de seguimiento.

5 Consisten en tanques (reactor )
Difusores de aire Piezas de plástico que sirven como soporte para los microorganismos.

6 GASIFICACIÓN DE BIOMASA
CARACTERISTICAS: Utilizar un amplio intervalo de tamaños de sólidos, lo que les convierte en adecuados para cáscara de almendra, ramón de olivo, astillas, zuro de maíz. No son adecuados para la gasificación de residuos de baja densidad (pajas de cereales, serrín, ..) debido a la formación de canales preferenciales en el lecho, con las consiguientes zonas muertas.

7 Capacidad de procesamiento : se sitúan entre 100-800 Kg. biomasa /h.
En el lecho móvil el flujo del sólido es cercano al flujo pistón, por lo que no hay mezcla de sólido. La pirolisis tiene lugar en una zona de relativamente baja temperatura ( ºC), por lo que se forman muchos productos líquidos, principalmente alquitranes.

8 REACTORES TUBULARES CARACTERISITCAS: Perla Morales
Se elige este reactor cuando se desea operar de forma continua pero sin mezcla de retroceso de reaccionantes y productos. Existe movimiento estacionario de alguno o todos los reactivos, en una dirección espacial, sin mezcla inducida de los elementos del fluido. La masa de reactivos se bombea a lo largo del tubo a una velocidad tal que la reacción se produzca de forma deseada.

9 Corriente de entrada (Alimentación)
Todos los elementos de fluido tardan el mismo tiempo a través del reactor y experimentan la misma secuencia en las variaciones de temperatura, presión y composición. Se emplean fundamentalmente para reacciones en fase gas, aunque también con fluidos y sólidos. En un reactor tubular ideal, la mezcla de reacción pasa atreves del reactor en un estado de flujo de tapón solido o pistón. Corriente de salida (desagüe) Corriente de entrada (Alimentación)

10 VENTAJAS DESVENTAJA Bajos costos de operación.
Buena transferencia de calor. Gradientes de temperatura VENTAJAS DESVENTAJA

11 EJEMPLOS Altos hornos, digestores.

12 Reactor de Lecho Fluidizado
Adair Quiroz

13 En este tipo de reactor, un fluido (gas o líquido) pasa a través de un material granular sólido (generalmente un catalizador , posiblemente en forma de pequeñas esferas) en lo suficientemente alto como las velocidades de suspender el sólido y hacen que se comporte como si fuera un líquido. 

14

15 Fueron desarrollados para la industria petrolera y petroquímica. 
Aquí catalizadores se utilizan para reducir el petróleo a compuestos más simples a través de un proceso conocido como “cracking” . 

16 FERMENTADORES MARIO DOMINGUEZ LERMA 226223

17 Fundamentos: la fermentación es un proceso mediante el cual ocurren reacciones químicas debido a la presencia de microorganismos o enzimas de estas. Un biorreactor es un recipiente o sistema que mantiene un ambiente biológicamente activo. En algunos casos, un biorreactor es un recipiente en el que se lleva a cabo un proceso químico que involucra organismos o sustancias bioquímicamente activas derivadas de dichos organismos. Este proceso puede ser aeróbico o anaeróbico. Estos biorreactores son comúnmente cilíndricos, variando en tamaño desde algunos mililitros hasta metros cúbicos y son usualmente fabricados en acero inoxidable. En términos generales, un biorreactor busca mantener ciertas condiciones ambientales propicias (pH, temperatura, concentración de oxígeno, etcétera) al organismo o sustancia química que se cultiva.

18 Tipos de fermentadores.
Lote (batch). Lote alimentado o semicontinuo (fed-batch). Continuo o quimiostato.   Lote (batch). Por lotes o tandas, sin alimentación (F); se coloca dentro del biorreactor la carga total de cada proceso (tanda o lote) de cultivo o fermentación y se dejar que se lleve a cabo el proceso productivo o la fermentación por el tiempo que sea necesario; el cuál se denomina tiempo de retención. Lote alimentado (fed-batch). Por lotes alimentados, con alimentación de entrada (F1); se alimenta una línea de entrada o alimentación (F1) para que el sistema de cultivo tenga un producto (biomasa) con máximo de crecimiento (exponencial) y aumente la productividad. Continuo o quimiostato. por quimioestato, se alimenta una línea de entrada F1 o alimentación y se drena una línea de salida F2 o lavado; de manera que los flujos o caudales de ambas líneas sean iguales y la producción sea continua.

19 FACTORES A CONTROLAR. Distribución uniforme. Temperatura. Nutrientes.
Sedimentación y la floculación. Difusión de gases nutrientes a la velocidad requerida por el cultivo. Pureza. Mantener un ambiente aséptico. Rendimiento y la producción. Gasto y los costos de producción. Tiempo. El conjunto biorreactor-sistema de cultivo debe cumplir con los siguientes objetivos: Mantener las células uniformemente distribuidas en todo el volumen de cultivo. Mantener constante y homogénea la temperatura. Minimizar los gradientes de concentración de nutrientes. Prevenir la sedimentación y la floculación. Permitir la difusión de gases nutrientes a la velocidad requerida por el cultivo. Mantener el cultivo puro. Mantener un ambiente aséptico. Maximizar el rendimiento y la producción. Minimizar el gasto y los costos de producción. Reducir al máximo el tiempo.

20 IMPORTANCIA. Biotecnología. Industria farmacéutica.
Producción de vitaminas. Producción de biogás. La fermentación microbiana es el método más aplicado en la biotecnología y tiene un sinnúmero de usos y aplicaciones en la industria de hoy día. Un ejemplo de esta tecnología es la producción industrial de eritromicina, antibiótico producido por la Saccharopolyspora erythrasea bajo fermentación aeróbica. La fermentación microbiana también es un medio de producción de vitaminas siendo las de mayor importancia a nivel industrial la riboflavina, beta-caroteno y vitamina B12. Produccion de biogás. Etc.

21 REACTORES DE LECHO FLUIDIZADO.
MARIO ALBERTO DOMINGUEZ LERMA 226223

22 FUNDAMENTO: Lecho. Un lecho consiste en una columna formada por partículas sólidas, a través de las cuales pasa un fluido (líquido o gas) el cual puede ser librado de algunas impurezas y sufre una caída de presión. Si el fluido se mueve a velocidades bajas a través del lecho no produce movimiento de las partículas, pero al ir incrementando gradualmente la velocidad llega un punto donde las partículas no permanecen estáticas sino que se levantan y agitan, dicho proceso recibe el nombre de fluidización.

23 Tipos de fluidización:
1. Fluidización discontinua: Particulada. Agregativa. 2. Fluidización continua: FLUIDIZACIÓN DISCONTINUA: también se conoce como fase densa y es cuando el movimiento de las partículas se hace más turbulento formándose torbellinos. Dentro de esta etapa se pueden distinguir dos tipos de fluidización: Particulada: se manifiesta en sistemas líquido-sólido, con lechos de partículas finas en los cuales se manifiesta una expansión suave. Agregativa: se presenta en sistemas gas-sólido. La mayor parte del fluido circula en burbujas que se rompen en la parte superior dando origen a la formación de aglomerados. FLUIDIZACIÓN CONTINUA: todas las partículas son removidas por el fluido, por lo que el lecho deja de existir como tal, mientras que la porosidad tiende a uno.

24 IMPORTANCIA: Industria el petróleo. Procesos altamente exotérmicos.
La fluidización comenzó a tener interés cuando fueron adaptados los catalizadores fluidizados por la industria del petróleo, para el craqueo de los hidrocarburos pesados y para la síntesis de combustibles a partir del gas natural o CO e H2. En muchos aspectos el lecho fluidizado se comporta como un fluido de densidad igual a la de los sólidos y el fluido combinadas. Tiene lugar una mezcla muy íntima y la transferencia de calor en el interior del lecho es muy rápida, obteniéndose por tanto rápidamente temperaturas uniformes en todo el sistema. La facilidad de control de la temperatura es la característica que ha conducido al uso de estos sistemas en procesos fuertemente exotérmicos, y en aquellos en los que es importante un control preciso de la temperatura.

25

26 Secado y reventado de semillas de amaranto.

27

28 Ivonne Granados Mancinas 226313
Reactor de burbuja Ivonne Granados Mancinas 226313

29 Reactor multifase Se hace burbujear un reactivo gaseoso a través de un líquido con el que puede reaccionar. El líquido contiene un catalizador disuelto, no volátil u otro reactivo. El producto se puede sacar del reactor en la corriente gaseosa.

30 Aplicaciones Tratamiento de aguas

31 Peceras y acuarios

32 FERMENTADORES Eleyda Castañeda

33 Este tipo de rectores utilizan hongos, los cuales forman un cultivo, el cual a su vez se transforma en una “sopa” espesa que contiene crecimientos filamentosos. Las funciones deseadas en la fermentación son el contacto gas-liquido, la detección sobre la línea de las concentraciones, el mezclado, la transferencia de calor, el control de la espuma y la alimentación de nutrientes o reactivos.

34 TIPOS DE FERMENTADORES

35 FERMENTADOR INTERMITENTE

36 FERMENTADOR CONTINUO DE TANQUE AGITADO
No necesita ser básicamente diferente al fermentador discontinuo excepto en que se añaden dispositivos para la alimentación y descarga en continuo. La diferencia fundamental esta en el hecho de que el contenido del recipiente esta en estado estacionario no varia mucho con el tiempo esto se aplica a la retención de microrganismos y a la concentración de los componentes del medio en el fermentador

37 FERMENTADOR TUBULAR La masa microbiana en un fermentador puede existir en dos disposiciones: suspendida libremente o adherida a las superficies del fermentador. La que contribuye mas significativamente al rendimiento de una configuración dada del fermentador depende sobre todo la proporción de la masa microbiana total que exista en cada una de ambas disposiciones

38 FERMENTADOR DE LECHO FLUIDIZADO
Durante la fluidización las partículas mas pequeñas ascienden en relación con las partículas mas grandes y se produce una situación en que las partículas mas pequeñas están en la parte superior y las mas grandes en el fondo del lecho. Como las partículas pequeñas tienen la menor velocidad de sedimentación el lecho se organiza de forma que las partículas mas pequeñas estén en la región de porosidad mas grande y velocidad lineal menor.

39 EVOLUCION EN LA CONCENTRACION DE LOS FERMENTADORES

40 CARACTERISTICAS DEL FUNCIONAMIENTO DE LOS FERMENTADORES

41 REACTOR QUIMICO 222564

42 Unidad diseñada para que en su interior se lleven a cabo una o varias reacciones.

43 Reactor de lecho con escurrimiento:
En estos reactores el catalizador sólido está presente como en el lecho fijo. Los reactivos se hacen pasar en corrientes paralelas o a contracorriente a través del lecho.

44

45 REACTOR DISCONTINUO Mónica Isela Villa Pando 220523

46  Son aquellos que trabajan por cargas, es decir se introduce una alimentación, y se espera un tiempo dado, que viene determinado por la cinética de la reacción, tras el cual se saca el producto. Trabajan en estado no estacionario y el más sencillo sería un tanque agitado.

47 Se utilizan principalmente para determinar parámetros de la ley de velocidad para reacciones homogéneas. La determinación se realiza normalmente midiendo la concentración como función del tiempo y después se utiliza o el método diferencial o el integral de análisis de datos para determinar el orden de reacción, a, y la constante de velocidad, k. No entra ni sale material durante la reacción, sino mas bien, al inicio del proceso se introducen los materiales, se lleva a las condiciones de presión y temperatura requeridas, y se deja reaccionar por un tiempo preestablecido

48 También es conocido como reactor tipo Batch

49 Lecho fijo (: Katia Licano melchor
REACTORES: Lecho fijo (: Katia Licano melchor

50 Fundamentos teóricos Un lecho consiste en una columna formada por partículas sólidas, a través de las cuales pasa un fluido (líquido o gas) el cual puede ser librado de algunas impurezas y sufre una caída de presión.

51 Lecho Fijo: Las partículas permiten el paso tortuoso del fluido sin separarse una de otras, esto hace que la altura del lecho se mantenga constante y por tanto la fracción de vacío en el lecho (porosidad) se mantiene constante. En esta etapa el fluido experimenta la mayor caída de presión del proceso.

52 DEFINICIÓN Los reactores de lecho fijo consisten en uno o más tubos empacados con partículas de catalizador, que operan en posición vertical. Las partículas catalíticas pueden variar de tamaño y forma: granulares, cilíndricas, esféricas, etc. En algunos casos, especialmente con catalizadores metálicos como el platino, no se emplean partículas de metal, sino que éste se presenta en forma de mallas de alambre. El lecho catalizador está constituido por un conjunto de capas de este material

53 Los reactores de lecho fijo contienen una masa de pequeñas partículas, de 2.5 a 5 mm de diámetro, a través de las cuales circula la mezcla reaccionante. Para atenuar los cambios de temperatura se emplea a veces relleno no catalítico.

54 EFICACIA La eficacia de este tipo de instalación se ha atribuido a la buena distribución del calor por irradiación del mismo, desde el sólido. En la mayoría de los casos, las instalaciones de lecho fijo contienen como relleno partículas catalíticas los cuales pueden disponerse de varios modos:   En un solo lecho. En diversos lechos horizontales soportados sobre bandejas. En varios tubos de relleno paralelos dentro de un mismo cuerpo. En diversos lechos, cada uno en un cuerpo separado.

55 Todas estas variantes respecto del tipo de un solo lecho responden a la necesidad de control de temperaturas mediante el intercambio de calor, y ocasionalmente a la conveniencia de mejorar la distribución del gas o bien de disminuir la pérdida de presión. Algunas de estas instalaciones de lecho fijo carecen de dispositivos de transmisión de calor

56

57 Figura 1 Transmisión del calor en reactores de lecho fijo:
a) precalentador; b)cambiador de calor interno; c)espacios anulares de enfriamiento; d) de relleno en tubos; e) de cuerpo relleno; f) tubo y dedal; g) cambiador de calor externo; h) cuerpos múltiples, con transmisión de calor externo

58 Características El flujo de reactantes es descendente a través del lecho, de modo que no se origina movimiento de partículas, que podría dar lugar al desgaste o a un al arrastre. La estructura del lecho consta de una parilla metálica o cerámica sobre la que hay varias capas de partículas de diámetros cada vez más pequeños, y sobre estas van situadas las partículas del catalizador. La altura global del lecho es aprox. igual al diámetro del reactor.

59 APLICACIONES La mayor parte de los procesos catalíticos industriales se llevan a cabo en reactores de lecho fijo. El amplio esfuerzo desarrollado en el estudio de estos aparatos es fácilmente justificable, si se repasan algunos de los procesos que en ellos se realizan: síntesis de amoniaco , de metanol, de óxido de etileno, de cicloexano, de estireno, oxidación de anhídrico sulfuroso, reformado catalítico, isomerización, etc.