DISTRIBUCIN DE TIEMPOS DE RESIDENCIA DTR EN REACTORES

DISTRIBUCIÓN DE TIEMPOS DE RESIDENCIA (DTR) EN REACTORES QUÍMICOS

CONTENIDO 1. Introducción. 2. Medición de la distribución de tiempos de residencia (inyección por pulso). 3. Ejemplo de aplicación.

INTRODUCCIÓN Flujo Ideal Reactor Batch Reactor tubular Mezcla uniforme Alimentación Producto Reactor tanque de agitación continua Alimentación Mezcla uniforme Producto

INTRODUCCIÓN Flujo No Ideal El comportamiento real de los reactores nunca se ajusta exactamente al flujo ideal. Canalizaciones de flujo Recirculación de flujo Formación de zonas estancadas y muertas

INTRODUCCIÓN Flujo No Ideal Formación de canalizaciones Zonas muertas Circuitos cortos Zonas muertas

INTRODUCCIÓN Flujo No Ideal Se deben evitar las desviaciones del flujo ideal ya que originan una disminución en la eficacia del reactor

INTRODUCCIÓN Flujo No Ideal Los problemas de flujo no ideal están íntimamente relacionados con los cambios de escala. Magnitud de la no idealidad

INTRODUCCIÓN Distribución de Tiempos de Residencia (DTR) Ante este problema, lo más recomendable sería disponer de una representación completa de la distribución de velocidades y predecir el comportamiento del reactor. Esta técnica seria magnifica, pero su complejidad la haría poco rentable.

INTRODUCCIÓN DTR Prescindir de un conocimiento completo Conocer lo mínimo sobre el flujo Cuanto tiempo permanece cada una de las moléculas en el recipiente, o bien la DTR de la corriente del fluido

INTRODUCCIÓN DTR (CSTR) Alimentación continua 1) Moléculas salen del reactor de manera inmediata. 2) Moléculas permanecerán mucho tiempo. Mezclado 3) Descarga continua Moléculas permanecen el tiempo de residencia medio.

INTRODUCCIÓN DTR ¿Cómo se mide la DTR?

INTRODUCCIÓN DTR Consideraciones: 1) Flujo estacionario. 2) Un solo fluido a través del reactor. 3) No reacción química. 4) No cambio de densidad.

INTRODUCCIÓN DTR Características de un buen trazador: No reactivo Soluble en la mezcla Fácil de detectar No adsorbente en las paredes del reactor Propiedades físicas similares a la mezcla de reacción

INTRODUCCIÓN DTR ¿Cuáles son los métodos de inyección mas utilizados? Efluente Alimentación Inyección Detección Inyección de pulso Inyección de escalón

INTRODUCCIÓN DTR (Inyección de Pulso)

INTRODUCCIÓN DTR (Momentos de la Función)

EJEMPLO DTR Una muestra de un trazador se inyectó a 320 K en forma de pulso en un reactor, y se midió su concentración en el efluente en función del tiempo, obteniéndose los siguientes datos. No. 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 12 14 0 1 5 8 10 8 6 4 3 2. 2 1. 5 0. 6 0

EJEMPLO DTR 12 C (g/m 3) 10 8 6 4 2 0 0 2 4 6 8 t (min) 10 12 14 16 No. 0 1 2 3 4 5 6 0 1 5 8 10 8 6 7 8 9 10 11 12 7 8 9 10 12 14 4 3 2. 2 1. 5 0. 6 0

EJEMPLO DTR

EJEMPLO DTR 0. 20 0. 18 0. 16 E (min-1) 0. 14 0. 12 0. 10 0. 08 0. 06 0. 04 0. 02 0. 00 0 2 4 6 8 t (min) 10 12 14 16 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 12 14 0. 000 0. 018 0. 088 0. 141 0. 176 0. 141 0. 106 0. 070 0. 053 0. 039 0. 026 0. 011 0. 000

EJEMPLO DTR 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 12 14 0. 000 0. 018 0. 088 0. 141 0. 176 0. 141 0. 106 0. 070 0. 053 0. 039 0. 026 0. 011 0. 000

EJEMPLO DTR 0. 8 0. 7 0. 6 t·E 0. 5 0. 4 0. 3 0. 2 0. 1 0. 0 0 2 4 6 8 t (min) 10 12 14 16 0 0. 000 1 0. 018 2 0. 176 3 0. 422 4 0. 704 5 0. 704 6 0. 633 7 0. 492 8 0. 422 9 0. 348 10 0. 264 12 0. 127 14 0. 000

EJEMPLO DTR

EJEMPLO DTR 0. 9 0. 8 0. 7 (t-tm)2·E 0. 6 0. 5 0. 4 0. 3 0. 2 0. 1 0. 0 0 2 4 6 8 t (min) 10 12 14 16 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 12 14 0. 000 0. 280 0. 788 0. 559 0. 173 0. 000 0. 107 0. 283 0. 477 0. 621 0. 661 0. 518 0. 000

EJEMPLO DTR