Reactor semicontinuo Cuanto más tiempo trabaja el reactor a la máxima velocidad de reacción, mayor es la productividad. Como se observa en la figura, el proceso semicontinuo permite operar más tiempo en estas condiciones, a la vez que dismi disminuy nuye e el tiempo tiempo muerto muerto de vacia vaciado do y llena llenado, do, resp respect ecto o al proces proceso o disco discont ntinu inuo, o, aproximándose por lo tanto a la productividad del proceso continuo.
La mayoría de trabajos en este modo de operación tienen por objetivo el control de la temperatura y la optimización de la comente de alimentación, por lo cual se ará referencia a ellos en los apartados correspondientes. !.
DEFINICIÓN:
"s aquel en el cual inicialmente se carga de material todo
el reactor, y a medida que tiene lugar la reacción, se va retirando productos y tambi#n incorporando más material de manera casi continua "l reactor .
semicontinuo es un sistema flexible pero más difícil de analizar que los otros dos tipos$ ofrece un buen control de la velocidad de reacción, debido a que esta transcurre a medida que se a%aden los reactantes. "ste reactor tiene m<iples aplicaciones' desde su empleo para las titulaciones calorim#tricas en el laboratorio, asta su uso en los grandes ornos de solera plana para la obtención de aceros. "l punto de partida para el dise%o es un balance de materia referido a cualquier reactante (o producto).*or consiguiente, como se indica en la figura (!), tenemos'
........……..(1)
Cuando la composición en el reactor es uniforme (independiente de la posición), el balance de materia puede acerse refiri#ndolo a todo el reactor .Cuando la composición no es uniforme, el balance de materia a de referirse a un elemento diferencial de volumen y despu#s se efectuara la integración extendida a todo el reactor para las condiciones apropiadas de flujo y concentración. *ara los diversos tipos de reactores esta ecuación se simplifica de uno u otro modo, y la expresión resultante, una vez integrada, da la ecuación básica de dise%o para aquel tipo de unidad .+sí, en el reactor discontinuo los dos primeros t#rminos valen cero$ en el reactor de flujo estacionario el cuarto termino
desaparece$ y para el reactor semicontinuo
emos de considerar los cuatro
t#rminos. "n las operaciones no isot#rmicas a de emplearse el balance calorífico juntamente con el de materia ."s decir como se indica en la figura () siguiente, tenemos'
……….(2)
-ambi#n aquí este balance puede referirse a un elemento de volumen diferencial del reactor o a todo el reactor, seg&n las circunstancias. "l balance de materia de la ecuación (!) y el balance de calor de la ecuación (), están interrelacionados por sus terceros t#rminos, debido a que el efecto calorífico esta originado por la propia reacción.
igura (/)' 0alance energ#tico para un elemento de volumen del reactor
2.
Características: Las características de este tipo de reactores son las siguientes' a) 1on reactores tipo tanque con agitación. b) 2peran a r#gimen inestable 3na consideración que generalmente se toma en este tipo de reactores es la de suponer que la mezcla está bien agitada. Con lo cual estamos considerando un comportamiento ideal.
+lgunas ventajas de este tipo de reactores son las siguientes' a) 1u operación es semicontinua.
b) 1e puede tener un buen control de la temperatura. c) La concentración de uno de los reactantes se puede mantener baja.
+lgunas desventajas de este tipo de reactores son las siguientes' a) *roducción peque%a. b) +lto costo de operación.
"l reactor semicontinuo se utiliza en los siguientes casos' a) *ara reacciones omog#neas en fase liquida. b) *ara reacciones muy exot#rmicas. c) Cuando se debe tener una concentración baja de uno de los reactantes. d) Cuando se quiere retirar productos gaseosos.
3. Tipos e reactor semicontinuo: RE!CT"R #E$I%!TC&:
1e
dispone
de
un
reactor
semicontinuo, el cual está cargado con un reactivo y al cual se alimenta el otro reactivo en continuo. -ras un periodo de reacción
se
produce
la
descarga.
+unque el reactor semibatc tiene las mismas desventajas que el batc, puede tener un buen control de temperatura y minimizar reacciones secundarias o no deseadas mediante el agregado controlado de reactivos en el tiempo. "l reactor semibatc es muy usado para reacciones en dos fases por ejemplo líquido 4 gas, donde el líquido es la fase discontinua y el gas la continua que se burbujea constantemente en el medio líquido. "ste es el caso de mucos fermentadores, donde se burbujea aire para proveer oxígeno a las bacterias que se encuentran en el medio líquido. Los reactores -+C son muy usados
cuando se requiere una agitación intensa. La mayoría de las reacciones en fase líquida y en r#gimen continuo se llevan a cabo en reactores -+C .
!'IC!CI"NE# EN ! IND#TRI!: 'roucci*n e %romuro e $eti+o La producción de 0romuro de 5etilo es una reacción en fase líquida irreversible que sigue a una ley de velocidad primaria .La reacción' CNBr +CH 3 NH 2 → CH 3 Br + NCNH 2
( A ) + ( B ) → ( C )+ ( D ) 1e lleva a cabo isot#rmicamente en un reactor semibatc.3na solución de metilamina (0) en presencia de 0.025 mol / dm
3
etanol seco a una concentración de
, es alimentado a una velocidad de
3
0.05 dm / s
a una solución
de cianuro de bromo (+) en presencia de etanol seco, contenida en un reactor de vidrio forrado ."l volumen inicial de líquido en el tanque es
5 dm
3
, con una
concentración de cianuro de bromo de 6,67 mol 8 dm/. La Constante de velocidad de reacción específica es 3
K =2.20 dm ( mol.s ) r = KC A C B
9esuelva para las concentraciones de cianuro de bromo y bromuro de metilo y la tasa de reacción como una función del tiempo. C B 0=0.025 mol / dm
3
V 0=0.05 dm / s
3
1olución' La reacción general se puede escribir como' A + B→ C + D
-enemos que determinar el efecto del tiempo sobre las concentraciones de todas las especies' dC A dt dC B dt
v
=− K C A C B− 0 C A Vr
=− K C A C B−
v0 Vr
(C B 0− C B)
V r =V 0, r + v 0 t
:el mismo modo' dC C dt dC D dt
v
= K C A C B − 0 C C Vr v
= K C A C B − 0 C D Vr
Las condiciones iniciales en
t =0 son'
3
C A 0=0.05 mol / dm
;raficar la concentración vs. -iempo y tasa vs. -iempo.
,
C B=C C =C D =0 .
",tenci*n e cauc-o e estireno ,utaieno "l cauc-o
estireno/,utaieno,
frecuentemente
abreviado
109
(del
ingl#s Styrene-Butadiene Rubber ) es un elastómero sint#tico obtenido mediante la polimerización
de
una
mezcla
de estireno y
de butadieno.
"s
el cauco
sint#tico con mayor volumen de producción mundial. 1u principal aplicación es en la fabricación de neumáticos. 3na de las ventajas era que su producción tenía una muy buena relación costo< utilidad. "l cauco sint#tico fue usado para disminuir el consumo de las fuentes
naturales de cauco, especialmente en el área de la fabricación de neumáticos, que en ese momento a&n consistían de cauco sólido. 2tros países comenzaron a copiar los esfuerzos y a la d#cada siguiente, mucas naciones desarrolladas estaban en el negocio de la creación del 109 para ser usado en una variedad de productos.
'ropieaes: Físicas •
-emperatura de servicio' 4!6 =C a >6 =C.
•
0aja resistencia a la intemperie (oxidación, ozono, luz solar).
•
"xcelente resistencia el#ctrica.
•
5uy baja permeabilidad a los gases.
0uímicas •
0uena resistencia al agua pero pobre resistencia al vapor de agua.
•
?o poseen resistencia a los idrocarburos (alifáticos, aromáticos, clorados).
•
0aja resistencia a ácidos diluidos, menor a&n en caso de mayor concentración.
•
0aja resistencia a los aceites (animal y vegetal).
!p+icaciones "ntre otros usos se encuentran la fabricación de cinturones, mangueras para maquinarias y motores, juntas, y pedales de freno y e mbrague. "n el ogar se encuentra en juguetes, masillas, esponjas, y baldosas. "ntre los usos menos esperados se encuentra la producción
de productos sanitarios, guantes quir&rgicos e incluso goma de mascar. < Cubiertas de neumáticos de tama%o peque%o y medio < 1ector calzado < Correas transportadoras y de transmisión < +rtículos moldeados 4 *erfiles
"jemplo' "stireno (1) y 0utadieno (0) son copolimerizados en un reactor batc isot#rmico S + 3.2 B → polymero
1on agregados inicialmente 2,200 Kg de "stireno y 27 m
reactor de
r = K C S C B
3
3
5,000 Kg de 0utadieno al − 1 −1
y K = 0.036 m Kmol h
.+sumir constante de
densidad. Calcular la concentración de (1) y (0) despu#s de !6 oras. dN S dt
dN B dt
C B 0=3.4
V
C S 0=0.78
=− K C S C B V
Kmol 3
m
=−3.2 K C S C B V
Kmol
dC S dt
V
*ero como'
3
m
=
dC B dt
dN S dt
=
=− K C S C B V
dN B dt
"ntonces tenemos'
=−3.2 K C S C B V
C S 0=0.78
Kmol 3
m
C B 0=3.4
Kmol 3
m
dC S dt
=− K C S C B V
C S 0=0.78
dC B dt
Kmol 3
m
=−3.2 K C S C B V
C B 0=3.4
Kmol 3
m
#o+uci*n en '"$!T&: