Este documento describe diferentes tipos de reactores químicos, incluidos los reactores de flujo tubular (CSTR y PFR) y los lechos empacados. Explica cómo calcular el volumen necesario de un CSTR para lograr una conversión deseada, así como cómo los reactores en serie u ordenados en paralelo afectan la conversión. También discute cómo la caída de presión puede afectar significativamente las reacciones en fase gaseosa pero no las reacciones en fase líquida.

1. REACTORES DE FLUJO TUBULAR
PRESENTADO Por: Ing Msc Mario Alberto Ramos Chávez

2.  Se desean producir 200 millones de libras al año de etilenglicol. El reactor operará
isotérmicamente. Una solución de 1 lb mol/pies3 de óxido de etileno (OE) en agua se
alimenta al reactor (de la figura) junto con una solución volumétricamente igual de agua
que contiene 0.9% en peso de catalizador H2S04 . La constante específica de velocidad
de reacción es de 0.311 min-1.
(a) Para lograr una conversión del 80%, determine el volumen necesario del CSTR
(b) Si dos reactores de 800 galones estuvieran ordenados en paralelo, ¿cuál sería la
conversión correspondiente?
(c) Si dos reactores de 800 galones estuvieran ordenados en serie, ¿cuál sería la conversión
correspondiente?

4.  PFR
Las reacciones en fase gaseosa se realizan principalmente en PFR, en los cuales el flujo suele ser
turbulento. Asumiendo que no haya dispersión ni gradientes radiales de temperatura, velocidad o
concentración, podemos generar un modelo del flujo en este tipo de reactor considerándolo
como flujo tapón.
Fase liquida Fase Gaseosa

5. Ejemplo
Determine el volumen del PFR necesario para producir 300 millones de libras de etileno al año
por desintegración catalítica de una corriente de alimentación de etano puro . La reacción es
irreversible y sigue una ley de velocidad elemental. Se desea lograr una conversión del 80% de
etano haciendo que el reactor funcione isotérmicamente a 1100 K Y una presión de 6 atm.

6. Caída de presión en reactores
Para reacciones en fase líquida, la concentración de reactivos se ve afectada de manera
insignificante por cambios inclusive bastantes grandes de presión global. En consecuencia, se
puede ignorar por completo el efecto de la caída de presión sobre la velocidad de reacción
al determinar el tamaño de reactores químicos en fase líquida.
Sin embargo, para reacciones en fase gaseosa, la concentración de las especies
reaccionantes es proporcional a la presión global; en consecuencia, tomar en cuenta de
manera correcta los efectos de la caída de presión sobre el sistema de reacción constituye,
en muchos casos, un factor clave para el éxito o el fracaso de la operación del reactor.
Este hecho es particularmente cierto en microrreactores empacados con catalizador sólido.
En este caso, los canales son tan pequeños que la caída de presión logra limitar el paso del
flujo y, por lo tanto, la conversión para reacciones en fase gaseosa.

7. Flujo a través de un lecho empacado
La mayoría de las reacciones en fase gaseosa se catalizan haciendo pasar el reactivo por un
lecho empacado de partículas de catalizador.
Donde Bo=es una cte que depende únicamente de las propiedades del lecho empacado y las
condiciones de entrada.

9. Caída de presión en tuberías
Normalmente, la caída de presión en gases que fluyen por tuberías sin empaque es
despreciable. Para flujo en tuberías, la caída de presión a lo largo del tubo es

10.  Grafique la caída de presión para 60 pies de longitud en tubería de 1 1/2 pulgadas cédula 40,
empacada con partículas de catalizador cuyo diámetro es de 1/4 de pulgada, si pasan 104.4
Ibm/h de gas por el lecho. La temperatura es constante a lo largo del tubo; es de 260°C. La
fracción de vacío es de 45 % y las propiedades del gas son similares a las del aire a esa
temperatura. La presión de entrada es de 10 atmósferas.