Este documento describe diferentes tipos de reactores químicos. Describe reactores discontinuos donde los materiales se introducen al inicio y luego se descargan los productos. También describe reactores isotérmicos que operan a una temperatura constante e isobáricos que operan a una presión constante. Explica que la velocidad de reacción es más lenta en reactores adiabáticos que en isotérmicos debido a cambios en la temperatura, y que se requieren mayores tiempos de residencia en reactores adiabáticos. Finalmente, analiza cómo

1. Reactores químicos tipo operación
1.Reactores químicos discontinuos
Es aquel en donde no entra ni sale material durante la reacción, sino más bien, al inicio del
proceso se introduce los materiales, se lleva a las condiciones de presión y temperatura
requeridas, y se deja reaccionar por un tiempo preestablecido, luego se descargan los productos
de la reacción y los reactantes no convertidos. También es conocido como reactor tipo Batch.
1.1 Reactores de tanques discontinuos

2. 2. Reactores isotérmicos
También se pueden mencionar los reactores ISOTÉRMICOS, que son aquellos que trabajan u
operan a una misma temperatura constante; y también los reactores ISOBÁRICOS, que son
aquellos que trabajan u operan a una misma presión constante

3. En reactores no isotermos, la temperatura o perfil de temperaturas con que opera el reactor
será el resultado del balance energético siguiente
Es interesante observar que el balance energético propuesto se cierra a través del calor
tomado o cedido en la reacción. Este tendrá gran influencia en la velocidad con la que tiene
lugar la reacción, la cual estará relaciona da también con el calor de reacción.
Para estudiar la gran influencia que tiene el calor de reacción en la velocidad de reacción y
su relación con la transferencia de calor desde o hacia el exterior del reactor, vamos a
considerar el caso de reacciones exotérmicas y endotérmicas llevadas a cabo en reactores
discontinuos adiabáticos (sin transferencia de calor con el exterior).
En las reacciones endotérmicas al inicio de la reacción existe una absorción inicial del medio,
bajando por lo tanto la temperatura del sistema. Con la disminución de la temperatura se
produce una disminución de la velocidad de reacción (suponemos que la contante de
velocidad está regida por la expresión de Arrhenius ; K = A exp(-Ea/RT)). La comparación de
este reactor con un reactor isotermo muestra los resultados de la fig. 10.3
Fig. 10.3
Como se puede ver en la fig. 10.3 para unas condiciones iniciales idénticas en ambos tipos de
reactores, la velocidad de reacción para los mismos grados de conversión es inferior en el
adiabático que en el isotérmico. Además, y cualesquiera que sean los tipos de reactores
empleados, se requieren mayores tiempos de residencia, y por lo tanto mayores volúmenes,
en los adiabáticos que en los isotérmicos.
Con estos resultados a la hora de establecer las condiciones de operación óptimas, tendremos
que seguir la pauta de la aportación de calor de calor desde el exterior. Esta aportación de
calor se puede efectuar de diferentes formas, como por ejemplo con una camisa de fluido
caliente por el exterior del reactor, mediante un serpentín interno de calefacción, absorción
de calor radiante proveniente de llamas obtenidas en quemadores en los hornos industriales,
adición de vapor de agua u otro fluido con un gran nivel energético, inerte con respecto a las
sustancias que intervienen en la reacción, simultanear una reacción exotérmica que aporte
toda o parte de la energía requerida en la primera, etc.
En el caso de tener reacciones exotérmicas llevadas a cabo en reactores discontinuos
adiabáticos, la temperatura se eleva a medida que aumenta el grado de conversión. A bajas
concentraciones la elevación de la temperatura incrementa la velocidad de reacción en
mayor medida que el efecto del descenso de la misma debido a una disminución en la
concentración de los reactivos. En estas condiciones el efecto global es el aumento de la
velocidad de reacción. Esta tendencia continúa hasta que se alcanza un máximo de
velocidad, a partir del cual la velocidad de reacción empieza a disminuir, pero siempre se
sitúa en unos niveles por encima de la velocidad de reactores isotérmicos.