REACTORES CSTR EN ESTADO ESTACIONARIO

REACTORES  CSTR  EN ESTADO ESTACIONARIO

1. INTRODUCCION

En el diseño de reactores continuos tipo tanque  con agitación perfecta (CSTR) se requiere resolver las ecuaciones del balance de materia y energía.

Se toma como referencia una reacción general  con la siguiente estequiometria:

[pic 1]

1. BALANCE DE MATERIA

La ecuación del balance de materia para un CSTR en estado estacionario puede tomar diversas formas:

                                                                [pic 2]

Recordando que la diferencia del flujo molar que entra y el flujo molar que sale del tanque se debe a los moles convertidos.

[pic 3]

El balance de materia se puede escribir como:

[pic 4]

De la cual se puede despejar el volumen del reactor:

[pic 5]

                                                                        [2]

A la cual se le denomina ecuación de diseño.

Para poder calcular el volumen es necesario especificar la cinética de la reacción, es decir determinar el orden de reacción y su dependencia con la temperatura

                                                                        [3][pic 6]

                                                [pic 7]

1. BALANCE DE ENERGIA

La ecuación general de energía en estado estacionario para los reactores continuos (CSTR y PFR) es:

[pic 8]

                                                                        [4]

FLUJO MOLAR RELATIVO: [pic 9]

[pic 10]

ENTALPIA DE RACCION:

                                                                        [5][pic 11]

PARA CAPACIDADES CALORIFICAS CONSTANTES:

[pic 12]

PARA CAPACIDADES CALORIFICAS VARIABLES:

[pic 13]

[pic 14]

1. CASO DE ESTUDIO: PRODUCCIÓN DE GLICOL PROPILENO

[pic 15]

[pic 16]

• Datos de la reacción:

Estequiometría:[pic 17]

A: oxido de propileno

B: agua

C: glicol propileno

M: Metanol (inerte)

Orden de Reacción:  primer orden    

[pic 18]

[pic 19]

0.132[pic 20]

Ecuación de Arrhenius:

[pic 21]

-E = -32400             [pic 22][pic 23]

• Datos de la alimentación

Flujos molares de entrada:

    [pic 24]

    [pic 25]

        [pic 26]

Temperatura de entrada:

          [pic 27]

• Capacidades Caloríficas y Entalpias Estándar

BALANCE DE MATERIA

[pic 29]

[pic 30]

 [pic 31]

V = 40.1

vo = 326.34

BALANCE DE ENERGIA

Considerando las capacidades caloríficas constantes:[pic 32]

...