3 Ejemplo de reactor de flujo pistón: aplicación, funcionamiento, fórmula, diseño, diagrama

El reactor tubular continuo es otro término para el modelo de reactor de flujo pistón, o PFR. Tomemos algunos ejemplos de la teoría, la forma y el diseño de un reactor de flujo pistón en uso.

3 A continuación se dan ejemplos de reactores de flujo pistón:

• una cortina de ducha
• Las paredes de una bañera.
• Una pared del cañón se filtra

una cortina de ducha

Las mejores cortinas de ducha para evitar que el agua salga disparada fuera de la ducha son las que están hechas de lona de algodón sin tratar, cáñamo o nailon. Al igual que las mechas, las cortinas de ducha dirigen el agua hacia la bañera al canalizarla a través de la tela y hacia abajo. No se requiere forro. Después de ducharte, abre la cortina y cuélgala fuera de la bañera para que se seque.

Las paredes de una bañera.

Las paredes de la bañera o la ducha están protegidas del agua y la humedad por un acabado elegante, que le da al baño un toque artístico y colorido. El acrílico ha ganado popularidad en los últimos años como el mejor material para las paredes de las bañeras en general. En para tapar una tina vieja, láminas de PVC El plástico o el acrílico se moldean en el tamaño de una tina, se colocan sobre él y luego se pegan.

Una pared del cañón se filtra

La erosión es la causa principal de los cañones. El agua corriente de un río erosiona o desgasta el suelo y las rocas durante miles o millones de años para crear un valle. Los rápidos arroyos alimentados por la lluvia o la nieve derretida de las zonas más húmedas han tallado algunos de los cañones más grandes y conocidos en terreno seco.

Aplicación de reactor de flujo pistón

Un tubo cilíndrico con aberturas para que fluyan los reactivos y los productos constituye un reactor de flujo pistón. Analicemos la aplicación del reactor de flujo pistón.

• En entornos industriales, los reactores de flujo pistón se emplean cuando una reacción química requiere una cantidad significativa de exotérmico o energía explosiva.
• Para asegurarse de que los componentes se mezclen estáticamente, se emplean reactores de flujo pistón.
• La transferencia de calor entre el instrumento y su entorno era segura en los reactores de flujo pistón.
• Actualmente, biodiesel y otros biocombustibles con un mecanismo de reciclaje se producen utilizando reactores de flujo pistón. Debido a su funcionamiento en estado estacionario, el reactor de flujo pistón es el más preferido para la producción de bioenergía. Además, no se necesita agitación ni deflectores en el reactor de tapón.  

Por lo general, los reactores de flujo pistón funcionan en estado estacionario. A medida que los reactivos se mueven a lo largo del reactor, se consumen continuamente.

Funcionamiento del reactor de flujo pistón

En flujo mixto, la velocidad de reacción disminuye rápidamente a un valor bajo, mientras que en flujo pistón, la velocidad de reacción disminuye gradualmente en todo el sistema. Veamos el reactor de flujo pistón en acción.

• El fluido que fluye a través de un reactor de flujo pistón se modela como una colección de tapones coherentes que son infinitamente delgados y tienen composiciones uniformes.
• Cada tapón tiene una composición única de los anteriores y siguientes a medida que se mueven en la dirección axial del reactor.
• La premisa fundamental es que, al pasar un tapón por un PFR, el fluido se mezcla perfectamente en dirección radial pero no se mezcla en absoluto en dirección axial (ni con el elemento aguas arriba ni aguas abajo).
• Como resultado, cada tapón se trata como una entidad distinta y funciona como un reactor por lotes indefinidamente pequeño con una mezcla que se aproxima a un volumen cero.
• El tiempo de residencia del elemento de tapón se calcula a partir de su posición en el reactor a medida que desciende por el reactor de flujo de pistón.
• En consecuencia, la distribución del tiempo de residencia es un impulso en esta formulación del reactor de flujo pistón ideal (una función de punta pequeña y estrecha).

Para estimar las variables importantes del reactor, incluido el tamaño del reactor, se utiliza el modelo de reactor de flujo pistón para pronosticar el comportamiento de los reactores químicos con diseños tubulares.

Diseño de reactor de flujo pistón

El tiempo de permanencia exacto para la masa que pasa por el reactor varía del tiempo de permanencia promedio en un CSTR en un reactor ideal de flujo pistón. Veamos el diseño del reactor de flujo pistón.

• Los reactores de flujo pistón también se conocen como reactores de flujo de pistón, reactores de flujo lento, reactores de flujo tubular perfecto y reactores de flujo sin mezclar.
• El patrón de flujo del reactor de flujo pistón es flujo pistón.
• El flujo ordenado de fluido a través de un reactor de flujo pistón se define como que ningún elemento de fluido pasa por encima o se mezcla con cualquier otro elemento por delante o por detrás.
• En un reactor de tapón, el fluido realmente puede mezclarse lateralmente, pero también debe haber mezcla o difusión a lo largo de la ruta del flujo.
• El mismo tiempo de residencia para cada elemento fluido en el reactor sirve como condición necesaria y suficiente para el flujo pistón.

Diagrama del reactor de flujo pistón

La técnica de reacción rápida en sistemas de flujo pistón se basa en un sistema cinético rápido de flujo continuo. Aquí hay un diagrama de un reactor de flujo pistón.

El intervalo de tiempo se puede determinar a partir del caudal si se conoce la distancia entre el punto de inicio de la reacción y el detector de producto. El tiempo necesario para lograr el mayor rendimiento se puede calcular ajustando la distancia.

Fórmula del reactor de flujo pistón

El hecho de que el material fluya a través de un reactor de flujo pistón es su característica más importante. Veamos la fórmula para un reactor de flujo pistón.

• Dado que la composición del fluido varía a lo largo del canal de flujo en un reactor de flujo pistón, el balance de materia para un componente de reacción debe tener en cuenta un elemento diferencial de volumen dV.
• (tasa de flujo de reactivo al elemento de volumen) = (tasa de flujo de reactivo fuera del elemento de volumen) + (tasa de pérdida de reactivo debido a reacción química dentro del elemento de volumen) + (tasa de acumulación de reactivo en el elemento de volumen)
• Como resultado, la ecuación de balance de masa para el reactivo A se resuelve como cero.
• Entrada = Salida + Reacción + Acumulación + Desaparición.
• Ahora, F._A = (F_A + dF_A)+(-r_A)dV, Nada de eso, dF_A = d[F_A0 (1 - X_A)] = -F_A0dX_A, Obtenemos al reemplazar, -F_A0dX_A = (-r_A)dV.
• La ecuación para A en la sección diferencial del reactor con volumen dV es así.
• La frase tiene que estar integrada para todo el reactor.
• F_A0, la velocidad de avance, ahora es constante, pero está claro que r_A depende de la concentración o conversión del material.
• Cuando agrupamos los términos apropiadamente, obtenemos,

• Para una tasa de alimentación específica y la conversión necesaria, la ecuación antes mencionada permite estimar el tamaño del reactor.
• Si la alimentación en la que se basa la conversión, subíndice 0, ingresa al reactor parcialmente convertida, subíndice, y sale en una conversión denotada por el subíndice f, obtenemos, como una expresión más genérica para reactores de flujo pistón,

• Para el caso especial del sistema de densidad constante, X_A= 1-C_A/C_A0 y, dX_A = CC_A/ C_A0.
• En ese caso, la ecuación de rendimiento se puede representar como una función de concentración o

Modelo de reactor de flujo pistón

Las temperaturas en los reactores de flujo pistón pueden ser difíciles de manejar y pueden producir gradientes de temperatura desfavorables. Veamos primero el modelo de reactor de flujo pistón.

• Los procesos químicos que ocurren dentro de un tubo se modelan utilizando un reactor de flujo pistón.
• Un ejemplo idealizado que se puede utilizar en el proceso de diseño del reactor es el reactor de flujo pistón.
• Este blog asume que el modelo de reactor de flujo pistón es adiabático y opera a presión constante.
• La única reacción que se considera que está ocurriendo es una fase gaseosa. descomposición proceso, que sigue la fórmula A -> 2B + C.

Además, más costoso que el mantenimiento de CSTR es el mantenimiento del reactor de flujo pistón. Un bucle de reciclaje permite que un reactor de flujo pistón opere de manera similar a un CSTR.

Conclusión

Con este estudio, podemos inferir que, dado que los reactores de flujo pistón son herramientas vitales para la predicción, se debe tener cuidado ya que los sistemas de flujo real muestran una variación significativa en los tiempos de residencia. A la hora de escalar reactores de flujo, la distribución del tiempo de residencia es uno de los elementos que hay que tener en cuenta.