Para los
reactores continuos, existen dos tipos fundamentales de configuraciones
físicas: el reactor tubular, donde se considera idealmente un flujo de tipo
pistón (Reactor de flujo pistón RFP o en inglés Plug Flow Reactor, PFR) o bien
el reactor de tipo tanque, en el que se supone una agitación perfecta (Reactor
Continuo de Tanque Agitado RCTA o en inglés Continuous Stirred Tank Reactor,
CSTR)
RCTA: Consideramos mezclado perfecto, así en
cualquier punto la concentración y la temperatura son las mismas. El balance de
materia se plantea para un elemento de volumen V R, pues en éste la concentración y la
temperatura no varían. Esto presupone contar con agitación adecuada para este
fin.
RFP: No existe mezclado axial, flujo tipo
pistón (tapón), no laminar. Por consiguiente, la concentración y la temperatura
no son constantes en todo el volumen, variando con respecto a la longitud
(paralela a entradas y salidas). Esto nos sugiere que el balance de materia se
realice para un elemento diferencial de volumen dV R, donde éstas sean constantes.
El reactor
constituye la parte más importante de la planta química. Los problemas de su
diseño conciernen a la definición del tipo de reactor, tamaño y sus condiciones
de operación.
Dentro de las
decisiones que el Ingeniero Químico debe tomar tenemos la definición de :
-Tipo de reactor
-Composición de
la materia prima
-La escala,
capacidad
-El catalizador y
su regeneración
-La temperatura
de operación y el dispositivo de transferencia de calor
-La presión de
operación
-Inertes y
diluciones
-Modo de
operación
-Recirculación
Para decidir lo
anterior, es indispensable contar con los siguientes datos: modelo matemático
para la velocidad de reacción y su dependencia de la temperatura,composiciones,
régimen de flujo.
El Reactor de Tanque
Agitado Continuo
El reactor
de tanque agitado continuo (CSTR) consta de un tanque con una agitación casi
perfecta, en el que hay un flujo continuo de mate reaccionante y desde el cual
sale continuamente el material que ha reaccionado (material producido). La
condición de agitación no es tan difícil de alcanzar siempre y cuando la fase
líquida no sea demasiada viscosa. El propósito de lograr una buena agitación es
lograr que en el interior del tanque se produzca una buena mezcla de los
materiales, con el fin de asegurar que todo el volumen del recipiente se
utilice para llevar cabo la reacción, y que no existan o queden espacios
muertos.
Reactor Tubular
Los reactores tubulares siempre se usan en modo de flujo
continuo con los reactivos fluyendo y los productos eliminados. Pueden ser los
reactores de diseño más sencillo.
El flujo de una sola fase de un
reactor tubular puede ser ascendente o descendente. El flujo de dos fases puede
ser co-corriente de flujo ascendente, contra-corriente (líquido hacia abajo,
gas hacia arriba) o, más comúnmente, co-corriente de flujo descendente.
Los reactores tubulares pueden tener
sola una pared o se les puede enchaquetar para calentarlos o enfriarlos con un
fluido circulante de transferencia de calor. Los hornos externos pueden ser
rígidos, calefactores de tubos o mantillas flexibles.
Los Reactores Tubulares se usan en
una gran variedad de industrias:
●
Petróleo
●
Petroquímica
●
Polímero
●
Farmacéutica
●
Tratamiento
de Desechos
●
Especialidades
Químicas
●
Energía
Alternativa
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