2 reactores de recirculación y reactores en cascada

REACTORES DE RECIRCULACION

Integrantes : .

- YOBANA CONDEÑA LIMA - ANDREA RIVERA YUCRA

Reactores de flujo pistón con recirculación:

•  En este tipo de reactores se toma parte de la corriente de salida y se llevan directamente a la entrada del reactor

Reactores de recirculaciónEcuación de diseño: …….. (1)

……….(2)

𝑋=1−

𝐶 𝐴1

𝐶𝐴°

1+𝐸 𝐴[𝐶𝐴1

𝐶𝐴° ]……… (3 )

………(4)

𝐹 𝐴1¿𝐶𝐴1𝑉 1❑…… ..(5)

𝐹 𝐴° ¿𝐶𝐴°𝑉 °❑

𝐹 𝐴° ¿𝐶𝐴°𝑉 °❑

𝐶𝐴1=𝐹 𝐴1

𝑉 1…….. (6)

𝐹 𝐴° ¿𝐹 𝐴1+𝐹𝐴 3❑

…….. (7)

…….. (8)

𝑉 1¿𝑉 °+𝑅𝑉 𝐹❑

…….. (9)

…….. (10)

Reemplazando 8 y 7 en 6

𝐶𝐴1=𝐹 𝐴1+𝐹 𝐴3

𝑉 1+𝑅𝑉 𝐹……… ..(11)

𝐶𝐴1=𝐹 𝐴°+𝐹𝐴°𝑅 (1− 𝑋 𝐴𝐹)𝑉 1+𝑅𝑉 °(1−𝐸 𝐴 𝑋 𝐴𝐹)

…….. (12)

𝐹 𝐴°=𝐶𝐴°𝑉 °

𝐶𝐴°=𝐹 𝐴°

𝑉 °

𝐶𝐴1=𝐶𝐴°(1+𝑅−𝑅𝑋 𝐴𝐹)

(1+𝑅−𝐸𝐴 𝑋 𝐴𝐹)

…….. (13)

Remplazando 13 en 1

𝑉=𝐹 𝐴° (𝑅+1 ) ∫𝑋𝐴1

𝑋 𝐴𝐹 𝑑𝑥−𝑟 𝐴

…….. (14)

•  Este tipo de reactores favorecen la mezcla.• A mayor recirculación más favorecida está la mezcla.• La recirculación no tendría sentido en un reactor de mezcla perfecta donde ya la mezcla es

total.• Este tipo de sistema se utiliza en el caso de reactores de flujo pistón.• La nomenclatura que utilizaremos en el balance de masa para este sistema es el siguiente

•  Se define la razón de recirculación, R, como el cociente entre el caudal que retorna dividido entre el caudal quesale del sistema, es decir

• Como las dos corrientes tienen la misma conversión podemos escribir

•   Además los caudales molares que aparecen en el esquema de la Fig. 7.2 los podemos expresar como

FAE = FA0 (1 - XAE)FA4 = FA0 (1 - XA2)FA1 = F"A0 (1 - XA1)FA2 = F"A0 (1 - XA2)

   La ecuación de diseño de nuestro reactor es ahora

F`A0 = FA0 (R + 1) Ec. 7.1

  es decir, hemos sustituido el caudal molar, FA0, y la conversión de entrada, XAE, por los nuevos valores, FA0, y XA1 respectivamente, que surgen por el hecho de mezclar dos corrientes justo antes de la entrada al reactor. Estosvalores no los conocemos a priori. Los vamos a sustituir en la ecuación de diseño del reactor por expresiones en funciónde variables conocidas, aplicando balances a los puntos A y B del esquema de la Fig. 7.2.

 Balance de materia en el punto BFA2 = FA3 + FA4   FA2 = RFA4 + FA4   FA2 = (R + 1) FA4

  sustituyendo los valores correspondientes de los caudales molares

F`A0 (1 - XA2) = (R + 1) FA0 (1 - XA2)

 Balance de materia en el punto A

FA1 = FA3 + FAE  FA1 = RFA4 + FAE

sustituyendo los caudales molares por sus valores correspondientes

F`A0 (1 - XA1) = RFA0 (1 - XA2) + FA0 (1 - XAE)

 sustituyendo el valor de FA0 de la Ec. 7.1

FA0 (R + 1)(1 - XA1) = RFA0 (1 - XA2) + FA0 (1 - XAE)(R + 1)(1 - XA) = R (1 - XA2) +  (1 - XAE)

Ec. 7.2

operando obtenemos

sustituyendo la Ec. 7.1 y Ec. 7.2 en la ecuación de diseño del reactor flujo pistón obtenemos

Ec. 7.3

•  Si la recirculación es nula, es decir R=0, obtendríamos la ecuación de diseño para un reactor de flujo pistón.

• Si la recirculación fuera infinita, es decir , la mezcla sería total (estaríamos recirculando todo).

Reactores en cascada

12

34

DONDE :1,2,3,4 : Numero de reactores en cascada

• BALANCE DE MOLES :

• PARA EL PRIMER REACTOR ,PARA SISTEMA DE FLUJO CONTINUO :

• PARA EL SEGUNDO REACTOR :

• FORMULA GENERAL PARA “n” REACTOR