Este documento presenta información sobre el curso de Reactores Químicos I. Cubre los datos generales de la asignatura, introduce el tema de los reactores químicos, incluye un diagrama V de Gowin y ejemplos de aplicación. Finaliza con una conclusión y lista de fuentes de información.

1. Benemérita Universidad Autónoma de Puebla
Facultad de Ingeniería Química
Colegio de Ingeniería Química
Curso de Herramientas de Aprendizaje Autónomo
Profesor: M.C. Roberto Murueta Fortiz
Alumna: Claudia Montero Martínez

2. REACTORES QUÍMICOS I

3. Orden de la presentación
1. Datos generales de la asignatura
2. Introducción
3. Diagrama V de Gowin
4. Ejemplos de aplicación
5. Conclusión
6. Fuentes de Información

4. 1. Datos generales de la asignatura
Cuatrimestre en que se Cursa:
Séptimo
Créditos que vale: Cinco
Nivel: Formativo
Área: Procesos Industriales
Requisitos: IDIQ-201
(Fisicoquímica IV)

5. 2. Introducción
El objetivo de este módulo es adquirir las nociones básicas
sobre los reactores químicos, sus tipos y procedimiento de
diseño.
En el contexto de la industria química, un reactor químico
es una unidad de proceso diseñada para llevar a cabo una o
varias reacciones químicas.

6. Permite la aplicación de los
balances de materia y
energía, cinética
química, equilibrio
químico, ecuaciones
diferenciales
ordinarias, métodos
numéricos, uso de software
especializado integrándolos
en un todo.

7. 3. Diagrama V de Gowin
Dominio Conceptual Dominio Metodológico
Filosofía Preguntas centrales: Afirmaciones de Valor
Adoptar la capacidad para modelar, El conocimiento de esta asignatura es muy
simular y diseñar reactores, en los
¿Qué es un Reactor Químico? importante, ya que se lleva a cabo la
diferentes procesos de producción practica de lo aprendido anteriormente.
¿Cuántos y cuales son los tipos
haciendo un uso eficiente de la materia y Conlleva las diferentes relaciones que
la energía, lográndose así el mayor de Reactores Químicos que existen entre el Calculo y la Química
conocimiento de la asignatura . existen?
Teorías ¿Cuál es su importancia Afirmaciones de Conocimiento
Química, Geometría, Calculo Diferencial e en la Industria Química? Es una unidad de proceso diseñada para llevar a cabo
Integral, Termodinámica una o varias reacciones químicas.
Los reactores se dividen en 3 de acuerdo a su modo
de operación:
Principios y Leyes Intermitentes, por lotes o batch
Principios de la Termodinámica, Principio Continuos
de mínima acción y mecánica cuántica Semi-continuos o reactores de flujo no
estacionario.
Conceptos Clave Condiciona en gran medida el éxito de una planta
química.
Reactor químico, sistemas y reacciones
homogéneas y heterogéneas, fases, tiempo Transformaciones Ver mapas siguientes
y velocidad espacial, reactores continuos, :
semi-continuos e intermitentes. Registros Ver registros siguientes
Acontecimientos
Reactores Químicos I

8. Registros
Un reactor químico es una unidad procesadora diseñada
para que en su interior se lleve a cabo una o varias
reacciones químicas. Dicha unidad procesadora esta
constituida por un recipiente cerrado, el cual cuenta con
líneas de entrada y salida para sustancias químicas, y esta
gobernado por un algoritmo de control.

9. Tienen como funciones principales:
– Asegurar el tipo de contacto o modo de fluir de los
reactantes en el interior del tanque, para conseguir una
mezcla deseada.
– Proporcionar el tiempo suficiente de contacto entre las
sustancias y con el catalizador.
– Permitir condiciones de presión, temperatura y
composición de modo que la reacción tenga lugar y
velocidad deseada, atendiendo a los aspectos
termodinámicos y cinéticos de la reacción.

10. Transformaciones
Sólido-Gas
Catalícos Líquido-Gas
Sólido-Líquido-Gas
Heterogéneos
Reactores Sólido-Gas
No
Líquido-Gas
Homogéneos Catalícos
Sólido-Líquido

11. Transformaciones
Clasificación de
Reactores Químicos
según su modo de
operación
Intermitentes, por Semi-continuos o
Continuos reactores de flujo
lotes o batch
no estacionario

12. 4. Ejemplo de aplicación
A un reactor de laboratorio conteniendo 3 g de un
catalizador de acoplamiento oxidativo de metano
(Li/MgO) a 790ºC se alimentan 200 Ncm3/min de
una mezcla conteniendo distintas relaciones
CH4/O2, sin diluyentes. A la salida del reactor se
mide el caudal, después de haber eliminado el agua
formada en la reacción, y los productos se analizan
por cromatografía de gases.

13. Los datos obtenidos de dos experimentos se recogen
en la tabla adjunta. Calcular las conversiones de
metano y oxígeno, así como la selectividad y el
rendimiento a hidrocarburos C2 (etano y etileno).

14. Solución
El proceso de acoplamiento oxidativo de metano puede
representarse por:
2CH4 + 1/2O2 → C2H6 + H2O
A su vez, el etano formado puede deshidrogenarse
térmica u oxidativamente para dar etileno de acuerdo
con:
C2H6→ C2H4 + H2,
o bien
C2H6 + 1/2O2 → C2H4 + H2O

15. Al mismo tiempo, son posibles otras reacciones, como
formación de hidrocarburos superiores a partir del
etano y etileno producto de la reacción, o la combustión
de reactantes y/o productos a CO y CO2 que es la
reacción indeseada que debe evitarse.
Teniendo en cuenta los datos de la tabla, para el caso de
una alimentación con relación
CH4/O2 igual a 4, se puede escribir

16. Para la selectividad a hidrocarburos C2, si todo el
metano reaccionado se convirtiese en etano y etileno
dos moles de metano darían uno de C2, es decir νA=2 y
νR=1, con lo que
El rendimiento sería:
ΦC2 = XCH4SC2 = 0.183

17. Para el caso de una relación CH4/O2 igual a 3, los
cálculos se realizan análogamente. La tabla que se
presenta a continuación resume (en porcentajes) los
resultados del problema:

18. Otras Aplicaciones
En los procesos
farmacéuticos, químicos y de
polimerización usan tanques reactores
para contener las reacciones químicas.
La velocidad de reacción química y la
calidad del producto se controlan
frecuentemente por un intercambiador
de calor externo para elevar la
temperatura y un sistema criogénico
para reducir la temperatura.

19. 5. Conclusión
La importancia que existe de los reactores químicos en la
industria, es que dependiendo el tipo de reactor que
utilice, condiciona el éxito de una empresa.
La asignatura es la practica de lo ya aprendido en clases de
Calculo y Química, es la relación que existe para llevar a
cabo un REACTOR QUÍMICO.

20. 6. Fuentes de información.
I. Texto.
• De la Peña Manrique, Introducción al análisis ingenieril de los
reactores químicos, Edit. Limusa
• Santamaría, J.M., Herguido, J., Menéndez, M.A.,Monzón, A., I
ngeniería de reactores. Síntesis, Madrid. 1999
• Levenspiel, O., Ingeniería de las reacciones químicas (3ª
edición). Limusa Wiley, México 2004.
• Santamaría, J., Braña, P., Maphre, Análisis y reducción de
riesgos en la industria química. Madrid 1994.
• http://depa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/IntroReactores_1
0564.pdf

21. • http://www.slideshare.net/IsraelCaballero1/reactores-qumicos-
9193771
• http://www.itmatamoros.edu.mx/files/pdf/Programas/IQUI-
2010/IQUI-2010-232%20Reactores%20Quimicos.pdf
• http://mx.magnetrol.com/applications.aspx?application=161&butto
n=32
II. Imágenes.
• http://avibert.blogspot.com/2012/03/regimen-adiabatico-en-reactor-
de-flujo.html (Reactor de Flujo en Pistón)
• http://www.noriega.com.mx/shop/item.asp?itemid=7397
(Libro “Introducción a la Teoría de los Reactores Químicos”)
• http://www.kalipedia.com/tecnologia/tema/reciclado-
quimico.html?x=20070822klpingtcn_43.Kes&ap=3 (Esquema de
Reciclado Químico, mediante un reactor)

22. • http://gheizelpost.blogspot.mx/2011/03/reactores-
quimicos.html (Reactor)
• http://www.siafa.com.ar/notas/nota23/reaccionesexotermicas3.
htm (Esquema del sistema de circulación del reactor
discontinuo, para la reacción entre óxido de etileno y glicerol.)
• http://mx.magnetrol.com/applications.aspx?application=161&
button=32 (Industria)
• http://mx.globedia.com/chaval-quiso-construir-reactor-nuclear
(Práctica de Reactores)