El documento trata sobre el diseño de reactores químicos. Explica que en el diseño se deben considerar aspectos termodinámicos y de cinética química para determinar qué cambios ocurrirán y a qué velocidad. La termodinámica provee información sobre el calor de reacción y la conversión máxima, mientras que la cinética química estudia la velocidad de reacción y cómo la afectan variables como la temperatura y composición.
2. Diseño de Reactores En el diseño de un reactor químico se deben dar respuestas a dos preguntas: ¿Qué cambios se deben presentar? ¿Con que velocidad ocurrirán? La respuesta a la primera pregunta tiene que ver con la termodinámica, y la respuesta a la segunda tiene que ver con los diferentes procesos de velocidad tales como: cinética química, transferencia de calor, etc.
3. Diseño de Reactores TERMODINÁMICA Termodinámica facilita conocer dos tipos de información muy importantes para el diseño de reactores: el calor de reacción y la conversión máxima que se puede presentar. Una reacción química puede generar calor, reacción exotérmica, o puede absorber calor, reacción endotérmica. En cualquier caso, se debe conocer el calor de reacción.
4. Diseño de Reactores Para una reacción también se puede conocer la constante de equilibrio K a partir de la entalpía libre normal Go de las sustancias reaccionantes. Para la reacción dada tenemos: Con el conocimiento de la constante de equilibrio se puede calcular el rendimiento máximo de una reacción.
5. Diseño de Reactores A manera de ejemplo, consideremos el siguiente caso: Calcular la constante de equilibrio a 25ºC para la reacción Utilizando la ecuación calculamos Datos:
9. Diseño de Reactores RELACIÓN ENTRE EL CALOR DE REACCIÓN Y LA CONSTANTE DE EQUILIBRIO
10. Diseño de Reactores EJERCICIOS: 1. Calcular “ K” a 340 K para la reacción 2. Calcular “ K” a 1000 º F para la reacción 3. Variación de Xe con T. Calcular entre 0ºc y 100ºc la Xe de A para la reacción en fase acuosa A R Xe = conversión fraccional al equilibrio
12. Diseño de Reactores CINÉTICA QUÍMICA Con el estudio de la cinética química pretendemos estudiar la velocidad de la reacción, considerando los efectos que influyen en su determinación. Si se desea realizar un diseño satisfactorio se debe conocer la cinética de la misma, sin embargo, si la reacción es muy rápida estará prácticamente en equilibrio y para el diseño solo será necesaria la información termodinámica.
13. Diseño de Reactores VARIABLES QUE AFECTAN A LA VELOCIDAD DE REACCIÓN Para una reacción homogénea las variables que influyen son: la temperatura, la presión y la composición; mientras que para una reacción heterogéneas la situación es más compleja debido a la presencia de varias fases, lo cual hace que estén presentes fenómenos físicos de transferencia de masa.
