Reactor Cstr

13. REACTOR CSTR

1. OBJETIVOS

1.1. Definir paquetes fluidos que incluyan reacciones de tipo cinético

1.2. Determinar los grados de libertad requeridos para simular un reactor CSTR de tipo

cinético

1.3. Simular, en estado estacionario, un reactor CSTR, con una reacción de tipo cinético

2. INTRODUCCION

Un reactor CSTR es un tanque en el cual la masa reaccionante es continuamente agitada de

tal manera que se considera como una mezcla completa y, por lo tanto, se asume que sus

propiedades son uniformes en todo el interior del reactor. La ecuación de diseño de un

reactor de mezcla completa es:

A

A

Ao Ao r

X

F C

V

−

= =

τ

(13.1)

Siendo V, el volumen del reactor, FAo, el flujo molar del reactivo límite, τ, el tiempo

espacial, CAo, la concentración del reaccionante A en la corriente de entrada, XA, la

conversión de A y rA, la velocidad de reacción de A

La velocidad de una reacción no catalítica depende de la concentración de reaccionante.

Con respecto al reaccionante A, la ecuación de velocidad de reacción se expresa de la

siguiente manera

(13.2) nA

A − r = kC

Siendo k, la constante específica de velocidad de reación, n, el orden cinético de la reacción

y CA, la concentración de reaccionante

El orden de una reacción se determina experimentalmente y la constante de velocidad de

reacción depende de la temperatura de la reacción y se puede calcular con la ecuación de

Arrhenius, de la forma

⎟⎠

⎞

⎜⎝

= ⎛ −

RT

k A exp E (13.3)

Siendo A, el factor pre-exponencial, E, la energía de activación, T, la temperatura en escala absoluta y R, la constante universal de los gases

Para simular un reactor CSTR con reacción de tipo cinético cuya velocidad depende solamente de la concentración de uno de sus reaccionantes, el número de variables que se requieren para una especificación completa es de seis. Las variables que usualmente, se especifican son el flujo calórico en la corriente de energía, la caída de presión en el tanque y el volumen del reactor, además de la energía de activación, el factor pre-exponencial y el orden de la reacción

3. PROCESO ESTUDIADO

La reacción que estudiaremos es la de la obtención de propilenglicol a partir de óxido de propileno y agua, cuya estequiometría es

283263OHCOHOHC→+

Se utiliza un reactor de mezcla completa que se alimenta con una solución acuosa de propileno al 20 % mol y se considera un nitrógeno puro que actúa como un inerte y con el propósito de mantener la presión de la reacción.

La reacción es de primer orden con respecto a la concentración de óxido

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