INGENIERÍA DE LA REACCIÓN QUÍMICA

ARTURO ROMERO SALVADOR

AURORA SANTOS LOPEZ

TEMA 3. Balances de materia en reactores ideales homogéneos

TUBULARES EN SERIE

1V 2V 3V

A

A

C

C A

A

R

dC

Q

VVV

0

3211

0

1

A

A

C

C A

A

R

dC

Q

V

2

1

2

A

A

C

C A

A

R

dC

Q

V

A

A

C

C A

A

R

dC

Q

V

2

3

As

AE

C

C A

A

R

dC

Q

VCaudal constante: Q

Ao

A

o

F

C

Q

0

1

1

1

A

A

F

C

Q

2

2

2

A

A

F

C

Q

A

A

F

C

Q3

1AX 2AX3AX

𝑿𝑨 = (𝑭𝑨𝒐 − 𝑭𝑨)/𝑭𝑨𝒐 𝑽𝒏𝑭𝑨𝒐

= 𝒅𝑿𝑨−𝑹𝑨

𝑿𝑨𝒔

𝑿𝑨𝑬

𝑭𝑨𝒐𝒅𝑿𝑨 = −𝑹𝑨 𝒅𝑽𝒏

𝑿𝑨 = (𝑪𝑨𝒐 − 𝑪𝑨)/𝑪𝑨𝒐

INGENIERÍA DE LA REACCIÓN QUÍMICA

ARTURO ROMERO SALVADOR

AURORA SANTOS LOPEZ

TEMA 3. Balances de materia en reactores ideales homogéneos

TUBULARES EN SERIE

AX

A

A

A R

dX

F

VVV

00

321

1

00

1

AX

A

A

A R

dX

F

V

2

10

2

A

A

X

X A

A

A R

dX

F

V

A

A

X

X A

A

A R

dX

F

V

20

3

Caudal variable (caso general)

N tubulares en serie se comportan como un tubular suma de volúmenes.

¿Y si hay intercambio de Q entre etapas?

INGENIERÍA DE LA REACCIÓN QUÍMICA

ARTURO ROMERO SALVADOR

AURORA SANTOS LOPEZ

TEMA 3. Balances de materia en reactores ideales homogéneos

TUBULARES EN PARALELO

1V

2V

I

A

I

Ao QCF 00 ,,

II

A

II

A QCF 000 ,,

0

0

0

Q

C

F

A

A

I

A

I

I

A

I

A

XQ

CF

,

,

II

A

II

II

A

II

A

XQ

CF

,

,A

A

A

X

Q

C

F

III QQQ 000

II

A

I

AA FFF 000

21 VVV

21

AAA FFF

II

A

I

AA CCC 000

Cuando los reactores están en paralelo, no empleamos la conversión a la salida de

cada tanque referida a la entrada global al sistema, sino a la de entrada a ese

reactor. La conversión global no es la suma de conversiones

𝑿𝑨 =𝑭𝑨𝒐 − 𝑭𝑨𝑭𝑨𝒐

=𝑭𝑨𝒐 − 𝑭𝑨𝒐

𝑰(𝟏 − 𝑿𝑨𝑰 ) + 𝑭𝑨𝒐

𝑰𝑰(𝟏 − 𝑿𝑨𝑰𝑰

𝑭𝑨𝒐

𝑿𝑨𝑰𝑰 =

𝑭𝑨𝒐𝑰𝑰 − 𝑭𝑨

𝑰𝑰

𝑭𝑨𝒐𝑰𝑰

𝑿𝑨𝑰 =

𝑭𝑨𝒐𝑰 − 𝑭𝑨

𝑰

𝑭𝑨𝒐𝑰

𝑪𝑨 =𝑭𝑨𝑸=𝑭𝑨𝒐 𝟏 − 𝑿𝑨𝑸𝑰 + 𝑸𝑰𝑰

=𝑭𝑨𝑰 + 𝑭𝑨

𝑰𝑰

𝑸𝑰 + 𝑸𝑰𝑰=𝑸𝑰𝑪𝑨

𝑰 + 𝑸𝑰𝑰𝑪𝑨𝑰𝑰

𝑸𝑰 + 𝑸𝑰𝑰

III QQQ

INGENIERÍA DE LA REACCIÓN QUÍMICA

ARTURO ROMERO SALVADOR

AURORA SANTOS LOPEZ

TEMA 3. Balances de materia en reactores ideales homogéneos

TUBULARES EN PARALELO

La conversión total se obtiene por la ec anterior y el volumen total como suma de

volúmenes

Planteamos el balance a cada reactor

𝑽𝟏

𝑭𝑨𝑶𝑰 =

𝒅𝑿𝑨−𝑹𝑨

𝑿𝑨𝑰

𝟎

𝑽𝟐

𝑭𝑨𝑶𝑰𝑰 =

𝒅𝑿𝑨−𝑹𝑨

𝑿𝑨𝑰𝑰

𝟎

Si el Caudal entre entrada y salida de cada reactor es constante:

𝑽𝟏𝑸𝑰=

𝒅𝑪𝑨−𝑹𝑨

= 𝑪𝑨𝒐𝒅𝑿𝑨−𝑹𝑨

𝑿𝑨𝑰

𝟎

𝑪𝑨𝑰

𝑪𝑨𝒐

𝑽𝟐𝑸𝑰𝑰

= 𝒅𝑪𝑨−𝑹𝑨

𝑪𝑨𝑰𝑰

𝑪𝑨𝒐

= 𝑪𝑨𝒐𝒅𝑿𝑨−𝑹𝑨

𝑿𝑨𝑰𝑰

𝟎

CAo es la misma para ambos

reactores 𝑿𝑨𝑰𝑰 =

𝑪𝑨𝒐 − 𝑪𝑨𝑰𝑰

𝑪𝑨𝒐 𝑿𝑨

𝑰 =𝑪𝑨𝒐 − 𝑪𝑨

𝑰

𝑪𝑨𝒐

Ingeniería de la Reacción Química ARTURO ROMERO SALVADOR

AURORA SANTOS LOPEZ

Y si la asociación es MC+FP en serie o

en paralelo. ¿Cómo se plantearía?

¿Y si los tubulares en paralelo tienen el

mismo Vn/FAo n?

¿Y si la asociación de tanques es en

paralelo?

Ingeniería de la Reacción Química ARTURO ROMERO SALVADOR

AURORA SANTOS LOPEZ

Tubular en serie. Ej. XA 1 tubo (VR) vs. XA 4 tubos Vn

Ingeniería de la Reacción Química ARTURO ROMERO SALVADOR

AURORA SANTOS LOPEZ

Tanques en serie. Ej. XA 1 tanque (VR) vs. XA 4 tanques Vn

𝑽𝑹𝑸=𝑪𝑨𝒐 − 𝑪𝑨−𝑹𝑨

𝑽𝒏𝑸=𝑪𝑨𝒏−𝟏 − 𝑪𝑨𝒏−𝑹𝑨𝒏

Ingeniería de la Reacción Química ARTURO ROMERO SALVADOR

AURORA SANTOS LOPEZ

1/(-RA)

CA

1/(-RA)

CA

1/(-RA)

1/(-RA)

Ejercicio: 3 tanques, conocida XA salida. Representar V/Q si se emplea un tanque

o tres tanques en serie