Diseño óptimo de un sistema de reactores continuos instalados en serie con reacciones de segundo orden

Abstract

Debido a las características del reactor de flujo de mezcla completa CSTR, la velocidad de reacción es baja. Esto implica que se obtiene baja conversión de los reactantes o se necesita un gran volumen para alcanzar conversiones altas que operativamente no es práctica. Una posible solución para lograr altas conversiones es operar con una batería de reactores CSTR instalados en serie con un menor volumen de reactor cada uno de ellos. En este trabajo se ha demostrado un procedimiento analítico para determinar el tamaño óptimo de reactores CSTRs instalados en serie que operan isotérmicamente donde se efectúan una reacción de segundo orden en fase liquida. Se ha utilizado un sistema en serie de cinco reactores CSTR donde la concentración inicial a la entrada del primer reactor y a la salida del último es conocida. El método de optimización involucra la minimización del volumen total de un sistema de reactores CSTR en serie. Para el efecto se determinan las concentraciones y conversiones intermedias usando las ecuaciones de diseño respectivas mediante un procedimiento iterativo utilizando el software Excel. Los resultados indican que la minimización del volumen total del sistema de reactores CSTR conectados en serie se da cuando todos los reactores son del mismo tamaño. Por otro lado, el procedimiento reportado en esta contribución es válido para cualquier número de reactores con reacciones de segundo orden sin y con exceso de reactivo.