Guia reacciones múltiples

Universidad Nacional Experimental Francisco de Miranda. Area de Tecnología. Aprendizaje Dialógico Interactivo
(ADI). Estado Falcón. Página 1
Universidad Nacional Experimental “Francisco de Miranda”
Complejo Académico “El Sabino”
Área de Tecnología
Programa de Ingeniería Química
Cátedra: Ingeniería de las Reacciones
Profesor: Ing. Sheila Rivero C.
REACCIONES MÚLTIPLES
No es común que la reacción de interés sea la única que ocurre en un reactor químico. Por lo regular ocurren varias
reacciones, algunas deseadas, otras no deseadas. Uno de los factores claves para el éxito económico de una planta
química es la minimización de las reacciones secundarias no deseadas que ocurren junto con la reacción deseada.
Una reacción simple requiere solamente una expresión cinética para describir su comportamiento. Mientras que las
reacciones múltiples necesitan más de una expresión cinética. En el caso de reacciones múltiples, tanto el tamaño del
reactor como la distribución de los productos de reacción son afectados por el tipo de flujo. Hay tres tipos básicos de
reacciones múltiples: en serie, en paralelo e independientes.
En las reacciones en paralelo (también llamadas reacciones de competencia) el reactivo se consume por dos caminos de
reacción distintos para formar diferentes productos:
B
A
C
En las reacciones en serie, también llamadas reacciones consecutivas, el reactivo forma un producto intermedio, el cual
vuelve a reaccionar para formar otro producto:
A B C
k1
k2
Un ejemplo de reacción en paralelo que tiene importancia industrial es la
oxidación de etileno evitando la combustión completa a dióxido de carbono
y agua.
2 CO2 + 2 H2O
CH2=CH2 + O2
CH2—CH2
O
Un ejemplo de reacción en serie en la que interviene óxido de etileno (O.E)
es su reacción con amoníaco para formar mono-di-trietanolamina.
CH2—CH2 + NH3 HOCH2CH2NH2
(HOCH2CH2)NH (HOCH2CH2)3N
O.E O.E
k1 k2

Las reacciones múltiples son de tipos tan variados y parecen tener muy poco en común, que encontrar principios
generales para efectuar el diseño podría parecer una tarea en vano. Afortunadamente no es así, porque muchos
esquemas de reacciones múltiples pueden considerarse como combinaciones de dos tipos fundamentales de reacciones:
reacciones en paralelo y reacciones en paralelo:
A + B C + D
A + C E
Las reacciones independientes son del tipo:
A B
C D + E
Y ocurren en materiales de alimentación que contienen muchos reactivos. La pirolisis del petróleo crudo para formar
gasolina es un ejemplo en el que ocurren reacciones independientes.
REACCIONES EN PARALELO
Para analizar las reacciones en paralelo considere la siguiente reacción:
A D (producto deseado)
A U (producto no deseado)
Donde se quiere minimizar la formación de U y maximizar la formación de D. (porque cuanto mayor sea la cantidad de
producto no deseado (U) que se forme, mayor será el costo de separar el producto no deseado del producto deseado).
En un esquema de reactores muy eficiente y costoso en el que se forma muy poco producto no deseado en el reactor, el
costo del proceso de separación podría ser muy bajo. Por otra parte, incluso si un esquema de reactor es de bajo costo e
ineficiente, con producción de cantidades sustanciales de U, el costo del sistema de separación podría ser muy alto.
Normalmente, a medida que aumenta el costo de un sistema de reactores en un intento por minimizar U, el costo de
separar las especies U y D disminuye.
Un ejemplo de combinación de reacciones en paralelo y en serie es la
formación de butadieno a partir de etanol:
C2H5OH C2H4 + H2O
C2H5OH CH3CHO + H2
C2H4 + CH3CHO C2H6 + H2O
Figura 1. Sistema de reacción-separación que da
productos, tanto el deseado como el no deseado
Figura 2. Eficiencia de un sistema de reactor

Los dos objetivos (tamaño pequeño del reactor y cantidad máxima del producto deseado) pueden ser contrarios uno al
otro, de tal manera que un diseño puede ser muy bueno con respecto a una condición y malo con respecto a la otra. En
tal situación, un análisis económico contribuirá a encontrar la mejor solución. Sin embargo, en general, la distribución de
productos es el factor controlante.
Por último, en este apartado no se considerarán los efectos de expansión, es decir ϵ=0. Esto significa que es posible
emplear indistintamente los términos tiempo promedio de residencia, tiempo de retención del reactor, el espacio-
tiempo y su recíproco, el espacio-velocidad. En este tipo de sistemas es más conveniente operar con concentraciones
que con conversiones. Además, para determinar la distribución de productos es aconsejable eliminar la variable tiempo,
dividiendo la ecuación cinética de un producto entre la ecuación cinética de otro.
COMO MAXIMIMAR EL PRODUCTO DESEADO EN REACCIONES PARALELAS
Considere las reacciones y sus leyes de velocidad
A D (producto deseado) 1

A
D
D C
k
r 
A U (producto no deseado) 2

A
U
U C
k
r 
Donde α1 es el orden de la reacción deseada y α2 es el orden de la reacción no deseada. Son constantes positivas.
La velocidad de desaparición de A es la suma
de las velocidades de formación de U y D:
Queremos que la velocidad de formación de D sea alta en comparación con la tasa de formación de U. Si tomamos el
cociente de estas velocidades obtenemos el parámetro de Selectividad de velocidad, S, (conocido también como
selectividad instantánea) que debe maximizarse.
2
1 
 

 A
U
D
U
D
DU C
k
k
r
r
S
COMO MAXIMIMAR EL PARÁMETRO DE SELECTIVIDAD DE VELOCIDAD PARA UN REACTIVO
Caso 1: α1 > α2
En el caso en el que el orden de la reacción del producto deseado es mayor que el del producto no deseado, sea a un
número positivo que es la diferencia entre ambos ordenes de reacción:
kD
kU
2
1 

A
U
A
D
A
U
D
A
C
k
C
k
r
r
r
r







α1 - α2 = a Entonces; a
A
U
D
U
D
DU C
k
k
r
r
S 

Para que este cociente sea lo más grande posible, querremos efectuar la reacción de forma tal que la concentración del
reactivo A sea lo más alta posible durante la reacción. Si la reacción se efectúa en la fase gaseosa, deberemos realizarla
sin inertes y a presiones altas para que CA se mantenga alta. Si la reacción es en la fase liquida, el uso de diluyentes
deberá ser mínimo.
En este caso, se debe usar un reactor por lotes o de flujo tapón porque en estos dos reactores la concentración de A
inicia en un valor alto y baja progresivamente durante el curso de la reacción. En un CSTR la concentración del reactivo
dentro del reactor siempre está en su valor más bajo (es decir, el de la concentración en la salida) y, por tanto, no se
debe escoger en estas circunstancias.
Caso 2: α2 > α1:
Si el orden de reacción del producto no deseado es mayor que el del producto deseado,
A D (producto deseado)
A U (producto no deseado)
Sea a = α2 - α1, donde a es un número positivo, entonces:
a
A
U
D
A
U
D
A
U
A
D
U
D
DU
C
k
k
C
k
k
C
k
C
k
r
r
S 


  1
2
2
1




Para que el cociente rD/rU sea alto, la concentración de A debe ser lo más bajo posible. Esta concentración baja puede
lograrse diluyendo la alimentación con inertes y operando el reactor a bajas concentraciones de A. Se debe usar un
CSTR, porque las concentraciones de reactivo se mantienen en un nivel bajo. Se podría usar un reactor con recirculación
en el que la corriente de producto actúa como diluyente, a fin de mantener las concentraciones entrantes de A en un
valor bajo.
Si α1 = α2 , es decir, las dos reacciones son del mismo orden, entonces:



2
1
k
k
dC
dC
r
r
U
D
U
D
constante
Por lo tanto la distribución de productos está fijada solamente por k2/k1 y no es afectada por el tipo de reactor
empleado. También es posible controlar la distribución de productos variando k2/k1.Esto puede hacerse de dos formas:
1. Variando la temperatura de operación. Si las energías de activación de las dos reacciones son diferentes, puede
modificarse k1/k2.
2. Utilizando un catalizador. Una de las características más importantes de un catalizador es su selectividad para
acelerar o disminuir la velocidad de una reacción específica. Esta podría ser una manera mucho más eficaz para
controlar la distribución de productos.
kU
kD

SENSIBILIDAD DEL PARÁMETRO SELECTIVIDAD ANTE LA TEMPERATURA
Puesto que no se conocen las energías de activación de las dos reacciones en los casos 1 y 2, no es posible determinar si
la reacción se debe efectuar a temperatura alta o baja. La sensibilidad del parámetro selectividad de velocidad ante la
temperatura se puede determinar a partir del cociente de las velocidades de reacción específicas,
 
RT
E
E
U
D
U
D U
D
e
A
A
k
k /
)
( 


Donde A es el factor de frecuencia, E es la energía de activación y los subíndices D y U se refieren al producto deseado y
no deseado respectivamente.
DISTRIBUCIÓN DE PRODUCTOS Y TEMPERATURA PARA REACCIONES EN PARALELO
Si dos etapas competitivas en una reacción múltiple tienen constantes k1 y k2 la velocidad relativa de estas etapas viene
dada por:
RT
E
RT
E
e
k
e
k
k
k
/
2
/
1
2
1
1



El valor de este cociente varía con la temperatura, dependiendo de que el valor de E1 sea mayor o menor que E2, es
decir:
k1/k2 aumenta si E1>E2
Cuando aumenta T
k1/k2 disminuye si E1˂E2
Por lo tanto, la reacción que tenga la energía de activación más alta es la más sensible a la temperatura. Estos hechos
llevan a la siguiente regla general sobre la influencia de la temperatura en las velocidades relativas de las reacciones
competitivas:
Una temperatura elevada favorece la reacción de mayor energía de activación, una
temperatura baja favorece la reacción de menor energía de activación.
En seguida se aplica esta regla a varios tipos de reacciones múltiples para encontrar la temperatura de operación
apropiada.
Para reacciones en paralelo: A D
U
Para las reacciones en paralelo, la concentración de los reactivos constituye la clave para el
control adecuado de la distribución de productos. Una concentración alta de reactivo favorece
la reacción de orden mayor, una concentración baja favorece la reacción de orden menor,
mientras que en el caso de reacciones del mismo orden la concentración de reactivo no influye
en la distribución de productos.
k1
k2

Debe favorecerse la etapa 1 e inhibirse la etapa 2, para que k1/k2 se haga lo más grande posible. Así, a partir de la regla
anterior
Si E1>E2 emplear T alta
Si E1˂E2 emplear T baja
Para reacciones en serie: A R S
La producción de R se favorece si k1/k2 se aumenta. Así,
Si E1>E2 emplear T alta
Si E1˂E2 emplear T baja
Para la reacción general serie-paralelo se introducen dos nuevas consideraciones. En primer lugar para las etapas en
paralelo, si por una parte se necesita una temperatura alta y por otra una temperatura baja, entonces una temperatura
intermedia es la mejor por cuanto da la distribución más favorable de productos.
R (deseado)
A S donde E1>E2; E1˂E3
T
En estas circunstancias, E1>E2 requiere una temperatura alta, E1˂E3 necesita una temperatura baja, y puede demostrarse
que la distribución de productos optima se obtiene cuando la temperatura satisface la siguiente condición:










2
3
2
1
1
3
2
3
ln
1
k
k
E
E
E
E
E
E
R
Topt
Segundo, para las etapas en serie, si una primera etapa requiere una temperatura alta y una etapa posterior necesita
una temperatura baja, se debe emplear entonces una progresión decreciente de temperatura.
COMO MAXIMIMAR EL PARÁMETRO DE SELECTIVIDAD DE VELOCIDAD PARA DOS REACTIVOS
Consideremos ahora dos reacciones simultáneas en las que dos reactivos, A y B, se están consumiendo para producir un
producto deseado, D, y uno no deseado, U, que es resultado de una reacción colateral. Las leyes de velocidad para las
reacciones son:
A + B D 1
1
1


B
A
D C
C
k
r 
A + B U 2
2
2


B
A
U C
C
k
r 
Se debe maximizar el parámetro de selectividad de velocidad (selectividad instantánea)
2
1
2
1
2
1 


 


 B
A
U
D
DU C
C
k
k
r
r
S
kD
kU
k1 k2

Cuando se trata con más de un reactivo, se pueden obtener combinaciones de concentraciones altas o bajas
controlando la concentración de las corrientes de alimentación, manteniendo ciertos compuestos en exceso, o bien
usando la forma de contacto correcta entre los fluidos reaccionantes. Las siguientes figuras ilustran los métodos para
poner en contacto dos fluidos reaccionantes en operaciones contínuas y discontínuas. Que mantienen las dos
concentraciones altas, las dos bajas, o una alta y otra baja. En general, antes de seleccionar el método más adecuado,
deben considerarse varios factores, entre los que están el número de fluidos reaccionantes, la posibilidad de usar
recirculación y el costo de cada una de las opciones posibles. En cualquier caso, el empleo del modelo de contacto
adecuado es el factor crítico para obtener una distribución favorable de productos en reacciones múltiples.
Figura 3. Modelos de contacto para varias combinaciones de concentraciones
altas y bajas de reactivos en operaciones discontínuas.
Figura 4. Modelos de contacto para varias combinaciones de concentraciones
altas y bajas de reactivos en operaciones de flujo contínuo
SELECTIVIDAD GLOBAL
Otra definición de velocidad que se emplea se da en términos de las velocidades del flujo a la salida del reactor. DU
S
~
es
la selectividad global.
deseado
no
producto
del
salida
de
molar
flujo
de
velocidad
deseado
producto
del
salida
de
molar
flujo
de
velocidaad
F
F
ad
selectivid
S
U
D
DU
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
~




En el caso de un reactor por lotes, la selectividad global se da en términos del número de moles de D y U al final del
tiempo de reacción:
U
D
DU
N
N
S 
~
RENDIMIENTO FRACCIONAL GLOBAL Y RENDIMIENTO FRACCIONAL INSTANTÁNEO
Si se conocen las ecuaciones de velocidad para cada una de las reacciones, se puede determinar cuantitativamente la
distribución de productos y el tamaño necesario del reactor. Por conveniencia, para evaluar la distribución se introducen
dos términos:  y . En primer lugar, considerar la descomposición del reactivo A, y sea  la fracción de A que
desaparece en cualquier instante transformándose en el producto deseado R. A esto se le conoce como rendimiento
fraccional instantáneo. Así, para cualquier CA:
A
R
dC
dC
os
reaccionad
A
de
moles
formados
R
de
moles










_
_
_
_
_
_

Para cualquier conjunto dado de reacciones y ecuaciones cinéticas,  es una función de CA, y como en general CA varía a
lo largo del reactor,  también variará con la posición en el reactor. Así,  se define como la fracción de todo el
componente A que ha reaccionado y se ha convertido en R, y se le llama rendimiento fraccional global de R. El
rendimiento fraccional global es entonces, la medida de los rendimientos fraccionales instantáneos en todos los puntos
en el interior del reactor. Por tanto, se puede escribir
reactor
el
en
A
Rf
Af
AO
Rf
C
C
C
C
C
o
reaccionad
A
el
todo
formado
R
el
todo
_
_
)
(
_
_
_
_
_
_


















Este rendimiento fraccional global es el que realmente interesa, ya que representa la distribución de productos a la
salida del reactor. La forma de calcular el valor medio de  depende del tipo de flujo en el reactor. Así, para flujo pistón,
donde CA cambia progresivamente a lo largo del reactor se tiene:
Para PFR:  






Af
AO
Af
AO
C
C
C
C
A
A
A
Af
AO
p dC
C
dC
C
C


1
1
Para flujo mezclado la composición de CAf es la misma en todos los puntos del reactor, por lo que  también será
constante en todo el reactor, y se tiene:
Para MFR Af
C
en
calculado
m _
_



Los rendimientos fraccionales globales para los reactores de tanque agitado y de flujo pistón, en los que se transforma A
desde CAO a CAf están relacionados por:
Af
C
en
A
p
m
dC
d
_







 

 y 



Af
AO
C
C
A
m
A
p dC
C
1

Estas expresiones permiten predecir el rendimiento de un tipo de reactor cuando se conoce el rendimiento del otro.
Para una serie de 1,2….,N reactores de tanque agitado en los que las concentraciones de A son CA1, CA2,…..CAN, el
rendimiento fraccional global se obtiene sumando los rendimientos fraccionales en cada uno de los N reactores y
ponderando esos valores por la cantidad de reacción alcanzada en cada reactor. Así
)
(
)
(
....
)
( 1
,
1
1 AN
AO
mezclados
AN
N
A
N
A
Ao C
C
N
C
C
C
C 





 


Y a partir de esta ecuación se obtiene
     
AN
AO
AN
N
A
N
A
A
A
AO
mezclados
N
C
C
C
C
C
C
C
C









1
,
2
1
2
1
1
_
...... 


Para cualquier tipo de reactor, la concentración de salida de R se obtiene directamente de la ecuación rendimiento
fraccional global
 
Af
AO
Rf C
C
C 


Y la siguiente figura indica cómo se calcula CR para diferentes tipos de reactores. Reactores de tanque agitado o para
reactores de tanque agitado en serie, la concentración óptima de salida que ha de utilizarse para maximizar CR es
posible que tenga que encontrarse por maximización de rectángulos.
Figura 5. Las áreas sombreadas y de líneas discontínuas proporcionan la cantidad total de R formado
Así, la forma de la curva  contra CA determina el tipo de flujo que produce la mejor distribución de productos. En la
siguiente figura se muestran formas típicas de estas curvas para las que es mejor utilizar un reactor de flujo pistón, uno
de tanque agitado, y uno de tanque agitado seguido de otro de flujo pistón.
Figura 6. El modelo de contacto con el área mayor produce la máxima cantidad de R: a) es mejor el flujo pistón, b) es mejor el flujo
del reactor de tanque agitado, c) es mejor el flujo de tanque agitado hasta CA1 y después el flujo pistón.

Estas expresiones del rendimiento fraccional permiten relacionar la distribución de los productos en distintos tipos de
reactores y encontrar el mejor esquema de contacto. Sin embargo, debe cumplirse una condición antes de utilizar con
seguridad estas relaciones: realmente deben tratarse de reacciones en paralelo en las que ningún producto influya sobre
la cinética y que esto cambie la distribución de productos. El método más fácil de comprobar este punto es añadir
producto a la alimentación y verificar que no se altere la distribución de productos.
Hasta ahora el rendimiento fraccional de R se ha tomado como función únicamente de CA, y se ha definido sobre la base
de la cantidad consumida de este componente. De forma más general, cuando interviene más de un reactivo, el
rendimiento fraccional puede basarse en uno solo de los reactivos consumidos, en todos los reactivos consumidos o en
todos los productos formados. Es simplemente una cuestión de conveniencia al emplear una u otra de estas
definiciones.
REACCIONES EN SERIE.
Para reacciones irreversibles en serie, la mezcla de fluidos de diferentes composiciones es la clave de la formación del
producto intermedio. La máxima cantidad posible de cualquier producto intermedio se obtiene cuando los fluidos de
composiciones diferentes en distintas etapas de conversión no se mezclan.
Sea la reacción:
A R S
Si consideramos a R como el producto intermedio, la regla anterior permite evaluar la eficacia de varios sistemas de
reactores. Por ejemplo, bajo un análisis cualitativo, los sistemas de flujo pistón e intermitentes darán el máximo
rendimiento de R, porque en ambos sistemas no hay mezcla de corrientes de fluidos de composiciones diferentes. En
cambio, el reactor de tanque agitado no dará un rendimiento de R tan alto como sea posible debido a que la corriente
de A puro se está mezclando continuamente en el reactor con un fluido que ya ha reaccionado.
Figura 7. Esquema de reacción en serie. Perfiles que se pueden obtener en
dos circunstancias sin y con mezcla respectivamente.
REACCIONES EN SERIE. ESTUDIO CUANTITATIVO. REACTORES DE FLUJO PISTÓN O REACTORES
INTERMITENTES
Sea el sistema: A R S
Las velocidades de aparición de los distintos componentes da:
k1 k2
k1 k2

A
A
A C
k
dt
dC
r 1



R
A
R
R C
k
C
k
dt
dC
r 2
1 


R
S
S C
k
dt
dC
r 2


Las ecuaciones para estos tipos de reactores son las mismas cambiando t (en el reactor batch) por τ (en el tubular).
Consideremos que en t = 0 (para el reactor batch) o a la entrada (para el tubular) las concentraciones son CA = CA0,
CR0 = CS0 = 0. Para saber cuándo se obtiene la mayor selectividad con respecto a R es necesario plantear balances de
materia para un diferencial de volumen (para un reactor de flujo pistón).
Un balance de materia con respecto a A:

1
k
AO
A
e
C
C 

Un balance de materia con respecto a R:
)
( 2
1
1
2
1 
 k
k
A
R
e
e
k
k
k
C
C 





Las concentraciones deben satisfacer el balance: S
R
A
AO C
C
C
C 

 (esta consideración se debe cumplir en
cualquier instante)
Las expresiones anteriores permiten hallar la variación de las concentraciones con el tiempo espacial. Por tanto el
máximo valor de la concentración del producto deseado, CR, y el tiempo necesario para alcanzar esta concentración
vienen dados por:
 
1
2
2 /
2
1
,
k
k
k
AO
máx
R
k
k
C
C










 
1
2
1
2
,
/
ln
1
k
k
k
k
kpromedio
ópt
p




Es conveniente señalar que en este punto la velocidad de formación de S es máxima.
Figura 8. Curvas concentración-tiempo y concentraciones relativas de componentes para un sistema de reacción
monomolecular en serie dentro de un reactor de flujo pistón.
k1Ƭ
(a) (b)

Todas estas conclusiones pueden extrapolarse a un reactor discontinuo cambiando el tiempo espacial por el tiempo.
REACCIONES EN SERIE. ESTUDIO CUANTITATIVO. REACTORES DE TANQUE AGITADO
Para el sistema de reacción en serie considerado en el apartado anterior, en un reactor de tanque agitado el balance de
materia para A:
m
AO
A
k
C
C

1
1
1


Un balance de materia con respecto a R:
)
1
)(
1
( 2
1
1
m
m
m
AO
R
k
k
k
C
C






Finalmente atendiendo la invariante de la reacción S
R
A
AO C
C
C
C 

 se tiene:
)
1
)(
1
( 2
1
2
2
1
m
m
m
AO
S
k
k
k
k
C
C






Manipulando las ecuaciones anteriores, obtenemos que la concentración máxima de R es:
 
 2
2
/
1
1
2
,
1
/
1


k
k
C
C
AO
máx
R
para
2
1
,
1
k
k
ópt
m 

A continuación se muestran curvas características de concentración tiempo espacial para estos sistemas:
Figura 9. Curvas concentración-tiempo y concentraciones relativas de componentes para un sistema de
reacción monomolecular en serie dentro de un reactor de mezcla perfecta
k1Ƭ
(a) (b)

Observaciones sobre las características de funcionamiento, estudios cinéticos y diseño
Las figura 8a y 9a muestra el comportamiento general concentración-tiempo para reactores de flujo pistón y de tanque
agitado, y son una ayuda para el seguimiento del transcurso de la reacción. La comparación de estas figuras señala que,
excepto cuando k1=k2, el reactor de flujo pistón necesita siempre un tiempo menor que el reactor de tanque agitado
para alcanzar la concentración máxima de R, y la diferencia entre los tiempos aumenta progresivamente a medida que
k2/k1 se aleja de la unidad. Además, para cualquier reacción la concentración máxima de R que puede obtenerse en un
reactor de flujo pistón es siempre mayor que la obtenible en un reactor de tanque agitado.
Las figuras 8b y 9b, gráficas no dependientes del tiempo, muestran la distribución de los materiales durante la reacción.
Estas gráficas encuentran su mayor aplicación en los estudios cinéticos, ya que permiten determinar k2/k1 comparando
los puntos experimentales con una de las familias de curvas en la gráfica apropiada.
Para la siguiente figura (figura 10), se muestran las curvas de rendimiento fraccional de R en función de la conversión y
de la relación de constantes cinéticas. Estas curvas muestran claramente que el rendimiento fraccional de R es siempre
mayor en el reactor de flujo pistón que en el de tanque agitado para cualquier nivel de conversión. Una segunda
observación importante deducida de esta figura se refiere al grado de conversión de A. si para la reacción considerada
k2/k1 es mucho menor que la unidad, se ha de efectuar el diseño para una conversión alta de A, y probablemente no será
necesaria la recirculación del reactivo no utilizado. Sin embargo si k2/k1 es mayor a la unidad, el rendimiento fraccional
desciende muy bruscamente, aún para una conversión baja. Por lo tanto, para evitar el producto no deseado S en lugar
de R, se debe diseñar para una conversión muy pequeña de A por paso, separación de R y recirculación del reactivo no
empleado. En tal caso será necesario tratar grandes cantidades de material en el separador A-R y recircularlas; por
tanto, esta parte del proceso figurará como factor importante en las consideraciones del costo. Todas estas
conclusiones pueden extrapolarse a un reactor discontínuo cambiando el tiempo el tiempo espacial por el tiempo.
En el caso de reacciones en paralelo, la variable más importante es el tiempo, espacio tiempo en el caso
de un reactor de flujo y tiempo real en un reactor por lotes. Considerando la reacción A R S, en
donde R es el producto deseado. Si la primera reacción es lenta y la segunda es rápida, será en extremo
difícil producir la especie R. Si la primera reacción (formación de R) es rápida y la reacción para formar S
es lenta, se podrá lograr un rendimiento alto de R. Sin embargo, si permitimos que la reacción proceda
durante mucho tiempo en un reactor por lotes, o si el reactor tubular es demasiado largo, el producto
deseado R se convertirá en S. En ningún otro tipo de reacción es más importante la exactitud en el
cálculo del tiempo necesario para efectuar la reacción, que en las reacciones consecutivas.

Figura 10. Comparación de los rendimientos fraccionales de R
en reactores de tanque agitado y flujo pistón para reacciones
monomoleculares del tipo A R S

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