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Reactores de flujo de mezcla completa (RTA) Cesar Manuel Cacsire
Luis Morales DiazEspinoza Huaranca
Reactor de flujo de mezcla completa en estado estacionario
Balance por componente
Sustituyendo en el balance:
Finalmente obtenemos:
En el balance tenemos que:
Si la alimentación entra parcialmente convertida
Caso especial: densidad constante
LíquidosReacción cinética de 1er orden
En función de la conversión
Reemplazando
Luego
𝜏=𝑉𝑣0
=𝐶𝐴 0𝑋 𝐴
−𝑟 𝐴
𝑉=𝐹 𝐴0∗𝑋 𝐴
−𝑟 𝐴
Reacción cinética de 2do orden
Resolviendo
𝜏=𝐶𝐴 0𝑋 𝐴
−𝑟 𝐴
=𝐶𝐴0 𝑋 𝐴
𝑘𝐶𝐴02 (1−𝑋 𝐴)
2
GasesPara sistemas donde la densidad es lineal
1er orden P constante
Representación grafica de las ecuaciones de diseño
Ejemplo 1:En un reactor de mezcla completa (V = 0.1Litros) entra con caudal constante una alimentación constituida por el reactor gaseoso puro A de:
Ocurre la siguiente reacción:
Se halla experimentalmente:
Calcular la ecuación cinética
Solución:
Ejemplo 2:En un reactor de mezcla completa (condiciones estacionarias), se efectúa la reacción en fase liquida:
Condiciones:
- Entran 2 corrientes con concentraciones iniciales de:
- Se desea que la conversión del componente limitante sea del 75%
- Suponer densidad constante.
CA0 CB0
2,8 mol/L 1,6 mol/L
Calcular el caudal de cada corriente
Solución:La concentración de los componentes en la mezcla:
Para conversión del 75% de B y ε=0
La velocidad de reacción en el reactor será:
Si no hay variación de densidad (ε=0):
Entonces el caudal de salida y entrada del reactor será:
Rpta: 4L/min para cada una de las corrientes de entrada
Características Mecánicas de Reactores de mezcla completa
Agitadores operados mediante una flecha que se extiende a través de la pared del reactor.
Reactores de alta presión, es necesario el uso de estoperos para evitar fugas por la flecha
Materiales usados para la construcción de este tipo de reactor:
o Acero comúno Cubrimiento de vidrioo El material depende las
condiciones y de las propiedades de la mezcla reaccionante.
Por ejemplo, en las operaciones de planta piloto se usan generalmente acero inoxidable o reactores recubiertos de vidrio debido a su resistencia a la corrosión, también se puede dar para proteger la pureza del producto.
En equipos comerciales, se usa acero común debido a su bajo costo.
Tecnologías de producción de biogás. Digestión anaerobia, biocombustibles
Reactor de mezcla completa sin recirculación
Consiste en un reactor en el que se mantiene una distribución uniforme de concentraciones, tanto de substrato como de microorganismos. Esto se consigue mediante un sistema de agitación. Ésta puede ser mecánica (agitador de hélice o palas, de eje vertical u horizontal) o neumática (recirculación de biogás a presión), pero nunca violenta. Esta tipología de reactor no ofrece problemas de diseño y es el más utilizado para residuos. Comparativamente a otros reactores, el tiempo de retención necesario es alto, debido a que la concentración de cualquier especie, que se mantiene en el reactor en régimen estacionario, es la misma que la que se pretende en el efluente. Si la velocidad de reacción depende de la concentración, como es el caso de los procesos biológicos, la velocidad será baja, y la forma de compensarla es aumentando el tiempo de reacción.
MUCHASGRACIAS !!!!!!!!