Modelamiento cinético de reacciones múltiples en reactores homogéneos discontinuos y continuos

Abstract

El presente trabajo tuvo como objetivo el modelamiento cinético de las reacciones múltiples (paralelo, serie y serie-paralelo) tanto en reactores discontinuos como en los continuos. Para el efecto, se tomaron como base reacciones irreversibles de dos o más etapas en fase liquida. Se describieron las ecuaciones cinéticas para cada componente y se resolvieron matemáticamente encontrando soluciones analíticas para reacciones de primer orden. Las reacciones en serie de dos y más etapas en reactores discontinuos fueron resueltas usando la transformada de Laplace. Las reacciones serie-paralelo de dos etapas conducen a una cinética de segundo orden y el modelamiento presenta una ecuación diferencial ordinaria de primer orden. Los resultados en reacciones paralelas muestran que la concentración de los componentes varía exponencialmente en el tiempo, y en reacciones en serie la concentración del reactante disminuye exponencialmente, mientras que la del producto B crece inicialmente hasta un máximo y luego disminuye al formarse el producto C. Esta concentración máxima y el tiempo en que esta se alcanza es función únicamente de las constantes cinética k1 y k2. En reactores continuos del tipo tubular las expresiones de la concentración de los componentes son similares al de los reactores discontinuos, pero usando el tiempo espacial en vez del tiempo de reacción. En cambio, en reactores continuos tipo tanque agitado las expresiones se obtienen aplicando los balances de materia. En conclusión, el modelamiento cinético de reacciones múltiples es resuelto analíticamente para cinéticas de primer orden tanto en reactores discontinuos como continuos.