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TIPOS DE REACTORES INDUSTRIALES, Apuntes de Cinética Química y Catálisis

REACTORES INDUSTRIALES, CARACTERÍSTICAS Y TIPOS

Tipo: Apuntes

2017/2018

Subido el 01/05/2018

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TIPOS DE REACTORES QUÍMICOS EN LA INDUSTRIA
1.- REACTOR BATCH: El reactor tipo Bach es un reactor donde no existe ujo de entrada
ni de salida, es simplemente un reactor con un agitador que homogeneiza la mezcla. Es
esencialmente un tanque en el que se ha permitido que ocurra una reacción.
CARACTERÍSTICAS:
Sistema cerrado
Estado no estacionario
Se cargan los reactivos al inicio, se retiran los productos al nal
VENTAJAS:
Operación sencilla
Bajo costo inicial
DESVENTAJAS
Tiene la desventaja de un elevado costo en su funcionamiento y de mano de obra
debido a la gran cantidad de tiempo que se pasa parado debido a la carga,
descarga y limpieza.
Además no siempre es posible implementar un sistema de control adecuado.
CONCLUSION:
En general para volúmenes pequeños, se utilizan en farmacia, bebidas,
fermentaciones, alimentos.
A pesar de que estos reactores son muy usados en procesos industriales y
aplicaciones de control de contaminación, para el tratamiento de aguas residuales
son poco prácticos pues se necesita tener entrada y salida de agua para que se
puedan tratar volúmenes de agua residual considerables.
Un solo recipiente puede realizar una secuencia de diversas operaciones sin la
necesidad de romper la contención. Esto es particularmente útil cuando se
procesan tóxicos o componentes altamente potentes.
REACTORES INDUSTRIALES
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TIPOS DE REACTORES QUÍMICOS EN LA INDUSTRIA

1.- REACTOR BATCH: El reactor tipo Bach es un reactor donde no existe flujo de entrada

ni de salida, es simplemente un reactor con un agitador que homogeneiza la mezcla. Es esencialmente un tanque en el que se ha permitido que ocurra una reacción.

CARACTERÍSTICAS:

  • Sistema cerrado
  • Estado no estacionario
  • Se cargan los reactivos al inicio, se retiran los productos al final

VENTAJAS:

  • Operación sencilla
  • Bajo costo inicial

DESVENTAJAS

  • Tiene la desventaja de un elevado costo en su funcionamiento y de mano de obra debido a la gran cantidad de tiempo que se pasa parado debido a la carga, descarga y limpieza.
  • Además no siempre es posible implementar un sistema de control adecuado.

CONCLUSION:

En general para volúmenes pequeños, se utilizan en farmacia, bebidas, fermentaciones, alimentos. A pesar de que estos reactores son muy usados en procesos industriales y aplicaciones de control de contaminación, para el tratamiento de aguas residuales son poco prácticos pues se necesita tener entrada y salida de agua para que se puedan tratar volúmenes de agua residual considerables. Un solo recipiente puede realizar una secuencia de diversas operaciones sin la necesidad de romper la contención. Esto es particularmente útil cuando se procesan tóxicos o componentes altamente potentes.

REACTOR PFR O TUBULAR

CARACTERÍSTICAS:

  • Sistema cerrado
  • Estado no estacionario
  • Se cargan los reactivos al inicio, se retiran los productos al final DESVENTAJAS:
  • Bajos tiempos de residencia
  • Para cada flujo hay un tiempo de residencia diferente

USOS:

  • Gases y vapores
  • Alta producción
  • Intercambio de calor
  • Reactores heterogéneos catalíticos

CONCLUSION:

Los reactores en flujo en pistón y mezcla completa son más utilizados para grandes volúmenes. En las reacciones donde hay presente gases y productos orgánicos, se utilizan casi exclusivamente los reactores de flujo en pistón y la mezcla completa cuando se usan líquidos (no exclusivamente) y cuando se necesitan altas conversiones

REACTOR “CSTR” O TANQUE AGITADO CONTINUO : Estos reactores trabajan

en estado estacionario. Es decir, las propiedades en un punto determinado del reactor son constantes con el tiempo. Este modelo supone un flujo ideal de pistón, y la conversión es función de la posición.

CARACTERÍSTICAS:

  • Sistema cerrado
  • Estado no estacionario VENTAJAS:
  • Semi continuo
  • Buen control de temperatura
  • Puede mantener baja la concentración de un reactivo DESVENTAJAS:
    • Baja producción
    • Altos costos de operación

REACTOR DE LECHO EMPACADO

CARACTERÍSTICAS:

  • La regeneración del catalizador requiere del uso de gases; Es común usar un sistema de re-circulación a fin de aumentar la eficiencia de re-activación.
  • Es en estado estacionario.

DESVENTAJAS:

  • Este sistema presenta dificultades en el control de temperatura debido a la formación de zonas calientes y frías en el interior del lecho.
  • No se puede usar un tamaño de catalizador pequeño debido a la formación de tapones y caídas de presión. CONCLUCION:

Entre algunos usos de este tipo de reactor en la industria, es para la producción de Biodiesel. La producción de Biodiesel en un proceso fuertemente limitado por la transferencia de masa sobre todo si se busca altas conversiones. La construcción del reactor de lecho empacado es de menor complejidad y de bajo costo. Y los resultados que se obtienen en comparación con otros micro-reactores, son mucho más satisfactorios.

REACTOR DE LECHO FLUIDIZADO

CARACTERÍSTICAS:

  • El flujo es complejo, no es bien conocido, solo se puede estimar de forma aproximada los mecanismos de transferencia de masa, desde el punto de vista de transferencia el contacto no es muy eficiente debido a la diferencia de varias barreras físicas, esto obliga a usar una mayor cantidad de catalizador.

VENTAJAS:

  • El control de temperatura se realiza de forma más fácil, comparado con el reactor de lecho empacado.
  • La reactivación del catalizador en caso de ser necesaria es más fácil y eficiente debido a la fluidización presente debido a que es posible bombear y transportar el catalizador.
  • Este tipo de flujo es adecuado para partículas de tamaño pequeño, ideal para reacciones rápidas en donde se necesita un área de contacto grande.

CONCLUCION:

Este tipo de reactores no son muy conocidos y su aplicación en la industria normalmente es para el secado y producción de granulados. Gracias al distribuidor de placa porosa del reactor de lecho fluidizado, se suministra una corriente de aire uniforme. El aire de salida pasa por un filtro para limpiarse, para así garantizar un proceso de alta calidad.

REACTOR ISOTÉRMICOS

  • La diferencia radica en el número de fases físicas involucradas, los mecanismos de transferencia tanto de calor como de energía son más complejos debido a que está presente más de un mecanismo,

DESVENTAJA:

  • Por su complejidad los balances de materia y energía son más complejos, pudiendo ser de naturaleza conectiva o conductiva.

CONCLUCION :

Este tipo de reactores debido a su naturaleza obedece leyes cinéticas diferentes, además de que por su complejidad los balances de materia y energía son más complejos, debido al número de fases involucradas, los mecanismos de transferencia de calor y energía son más complejos debido a que pueden ser de naturaleza conectiva o conductiva.