Reactores Químicos

Introducción

Una de las principales tareas del ingeniero químico cuando está frente a una serie de operaciones que transforman ciertos insumos o materias primas mediante procesos físicos y químicos consiste en el dimensionamiento de los equipos correspondientes. En los casos en que se dan transformaciones químicas de la materia, el corazón del proceso se da en el reactor químico

A continuación se realizara el diseño de un reactor flujo pistón a condiciones no isotérmicas, en el cual se llevara a cabo la oxidación del dióxido de azufre a trióxido de azufre en presencia de oxígeno (SO2 + ½ O2 SO3). La oxidación mediada por catalizadores es utilizada principalmente en la fabricación industrial de ácido sulfúrico, que es una sustancia química con una enorme importancia a nivel industrial a causa del número tan elevado de procesos industriales y de laboratorio en que interviene, así como del volumen del ácido que entra en juego en muchos de ellos. Por esta razón se buscara el mejor diseño y las condiciones óptimas del reactor flujo pistón que se emplea para reacciones a gran escala con una alta velocidad de reacción, alta conversión por unidad de volumen y flexibilidad operacional.

Marco Teórico

Reactor Químico:

Equipo en cuyo interior tiene lugar una reacción química, diseñado para maximizar la conversión y selectividad de la reacción con el menor costo, tiempo y mayor eficiencia posibles.

Reactor Flujo Pistón:

Un reactor continuo de flujo pistón (PFR) es un recipiente de simetría de revolución, generalmente cilíndrico, en el que se supone que las condiciones en todos los puntos de una misma sección transversal al eje principal del reactor son los mismos en todo instante. Como todo sistema continuo trabaja en condiciones estacionarias existiendo una corriente de entrada (alimentación) y otra de salida (desagüe). El acondicionamiento del sistema suele ser realizado con las instalaciones paradas, lo cual hace de las labores de mantenimiento preventivo sean cruciales en este tipo de sistemas.

Se caracterizan por la complejidad de los equipos y el equipo experimental necesario relativamente sofisticado, lo cual favorece el alto costo de los sistemas.

Generalmente se utilizan para realizar reacciones en fase fluida (gaseosa, líquida o pulverulenta), con altas velocidades de reacción. Están indicados para grandes producciones en las cuales no existe gran variabilidad ni en las condiciones de reacción ni en las del producto obtenido. Al ser grandes los volúmenes de producción los costes repercutidos por el precio de las instalaciones en el producto final es muy bajo.

En general es cualquier reactor de operación continua, con movimiento constante de uno o todos los reactivos en una dirección espacial seleccionada, y en el cual no se hace ningún intento por inducir al mezclado. Tienen forma de tubos, los reactivos entran por un extremo y salen por el otro.

Reactor de Flujo Pistón No Isotérmico:

Cuando la temperatura varía en el reactor tubular, la ecuación

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