Reactores Con Recirculacion

Reactores con Recirculación Reacciones Autocatalíticas Son aquellas reacciones en donde uno de los productos o los productos se comportan a su vez como catalizadores de la reacción química, participando en el proceso, acelerando la velocidad de reacción. La velocidad de reacción se ve favorecida con Generalmente para cinéticas concentraciones altas. Al principio la concentración es elevada y va disminuyendo progresivamente a medida En este caso, el producto que cataliza la que se consume el reactivo reacción funciona como reactivo

Reactores con Recirculación Reacciones Autocataliticas La cinetica de la reaccion se representa Este tipo de reacciones al principio la Veloc. Es baja debido a que hay poco producto presente, luego aumenta hasta un valor máximo a medida que se forma el producto y luego desciende nuevamente hasta un valor bajo a medida que el reactivo se consume

Es conveniente recircular parte del producto para favorecer la Veloc. Reacción y optimizar el proceso

Reactores con Recirculación Reacciones Autocataliticas Ejemplos:

Reactores con Recirculación ¿Qué es un Reactor con Recirculación? “ Es una forma conveniente de llegar a un comportamiento de flujo tanque agitado empleando lo que en esencia es un reactor de flujo piston”. Levenspiel, 3ra Ed. Pueden ser: -Con un simple punto de separacion (PFR), cuando se toma parte de la corriente de salida y se llevan directamente a la entrada del reactor. - Con separador (CSTR) ,cuando en la salida del reactor colocamos un dispositivo separador que hace quese separen reactivos y productos, luego los reactivos se recirculan de nuevo alreactor. ¿Cuándo se usa un Reactor con Recirculación? -En una reaccion autocatalitica. - Para aprovechar parte de los reactivos que no reaccionaron, y se quieren devolver al reactor. -Favorecer Selectividad e isotermicidad

Reactores con Recirculación La razón de Recirculación, R, se define según la siguiente ecuación: R= Caudal Recirculado / Caudal que abandona el sistema 0< R < α PFR

CSTR

Grados de Retromezclado

En algunos casos es conveniente dividir la corriente del producto del reactor, y devolver parte de ella a la entrada del reactor: Caudal de entrada al sistema, v0 Caudal recirculado, vR Caudal de entrada al reactor, v0 + vR

Reactores con Recirculación Reactor Mezcla Completa con Separador y Recirculación VR

Torre de absorcion, centrifuga, destilacion, torre extraccion

CAR

V0 CA0

SEPARADOR V0+VR

V0

CA1

CAf

El separador se instala, para poder darle sentido a la recirculacion, poder separar componentes de la mezcla de producto, ya que la concentración de salida es la misma a la del tanque

Reactores con Recirculación Reactor Mezcla Completa con Separador y Recirculación Sea la Reacción: A + Cat

P + Cat

Reactivo Limitante: A Balance de Materia para A, en el reactor:

(I)

Reactores con Recirculación Reactor Mezcla Completa con Separador y Recirculación Balance de Materia para A, en el separador: (II) Combinando las ecuaciones I y II:

Ec. De diseño CSTR-Separador

Reactores con Recirculación Reactor Mezcla Completa con Separador y Recirculación Si el sistema anterior se compara con un sistema convencional, sin separador

Ec. De diseño CSTR-Separador

Ec. De diseño CSTR Hay mayor concentración de A en el punto 1

Reactores con Recirculación Reactor Mezcla Completa con Separador y Recirculación Para cinéticas que se favorecen con concentraciones altas de reactivos se tiene:

Por lo tanto: Obteniendo el mismo trabajo con un volumen de reactor mas pequeño

Reactores con Recirculación Reactor Flujo Piston con Recirculación

V0

V0+VR

V1

Vf

CA1

CAf

CAf

XA1

CA0

VR

XA0

CAf

El Valor de R permite dar diferentes grados de retromezclado al PFR, variando el caudal que se devuleve al sistema.

Reactores con Recirculación Reactor Flujo Piston con Recirculación Sea la Reacción: A + Cat

P + Cat

Reactivo Limitante: A Balance de Materia para A, en el reactor:

(I) Tomando un diferencial de volumen de reactor entre una conversion XA1 hasta XAf

Reactores con Recirculación Reactor Flujo Piston con Recirculación

FASE LIQUIDA V1 CTTE

Reactores con Recirculación Reactor Flujo Piston con Recirculación

Ec. de diseno de un Reactor Flujo Piston con Recirculacion. FASE LIQUIDA

Reactores con Recirculación Reactor Flujo Piston con Recirculación Sea la Reacción: A + Cat

P + Cat

Reactivo Limitante: A Balance de Materia para A, en el reactor:

(I) Tomando un diferencial de volumen de reactor entre una conversion XA1 hasta XAf

Reactores con Recirculación Reactor Flujo Piston con Recirculación

Ec. de diseno de un Reactor Flujo Piston con Recirculacion.

Reactores con Recirculación Reactor Flujo Piston con Recirculación Quien es FA1????? Por Balance de Materia en el punto de mezcla:

FA1 =

(A que entra en la corriente de + alimentacion fresca)

(A sin convertir que entra en la corriente de recirculacion)

Reactores con Recirculación Reactor Flujo Piston con Recirculación

Ec. de diseno de un Reactor Flujo Piston con Recirculacion. En funcion de R

QUIEN ES XA1??????? En funcion de que parametros debe estar???

Reactores con Recirculación Reactor Flujo Piston con Recirculación QUIEN ES XA1?????? Ec. de diseno de un Reactor Flujo Piston con Recirculacion. En funcion de R

En funcion de que parametros debe estar???

Razon de Recirculacion R Conversion Final

Representacion Grafica

Razón Optima de Recirculacion Al observar la variación grafica que produce la razón de recirculación se deduce que existe una razón óptima para la cual el volumen del reactor es mínimo. Dicha razón óptima depende: - Forma de la curva cinética y - Grado de conversión a alcanzar.

En general, un RFP con recirculación es útil cuando la cinética presenta un máximo, es decir, cuando la curva (1/-rA) vs. XA presenta un mínimo. Esto sucede para fermentaciones microbianas, reacciones adiabáticas exotérmicas y para reacciones autocatalíticas.

Razon Optima de Recirculacion