Curso : Especialista en Ingeniería de Reactores

UNIDAD DIDÁCTICA 1. INTRODUCCIÓN Y CONCEPTOS GENERALES

1. ¿Qué es un reactor químico?
2. La Ingeniería de reactores
3. Algunas definiciones

- Conversión, selectividad, rendimiento

- Continuidad en la operación de reactores químicos

4. Desarrollo de reactores. Clases de reactores
5. Ejemplos de aplicación industrial

- Necesidades de intercambio de calor (I): reactores con inversión periódica del sentido de flujo

- Necesidades de intercambio de calor (II): auto-refrigeración frente a refrigeración indirecta

- La búsqueda del estado estacionario: evolución del proceso de craqueo catalítico

- Mejora de la eficacia mediante la separación in situ de productos de reacción: destilación reactiva

- Mejora de la selectividad mediante distribución de reactantes: reactores de membrana

UNIDAD DIDÁCTICA 2. REACTORES HOMOGÉNEOS I: REACTORES DE MEZCLA PERFECTA

1. Reactores homogéneos ideales
2. Reactor discontinuo de mezcla perfecta

- Balance de materia en un reactor discontinuo

- Balance de energía en un reactor discontinuo

- Diseño de reactores semicontinuos

- Optimización del tiempo de reacción

3. Reactor continuo de mezcla perfecta

- Balance de materia en un reactor de mezcla perfecta

- Balance de energía en un reactor de mezcla perfecta

- Reactor de mezcla perfecta en estado no-estacionario

- Batería de tanques de mezcla perfecta en serie

UNIDAD DIDÁCTICA 3. REACTORES HOMOGÉNEOS II: REACTORES DE FLUJO PISTÓN

1. Reactor de flujo pistón

- Balance de materia en un reactor de flujo pistón

- Balance de energía en un reactor de flujo pistón

- Reactor de flujo pistón con recirculación

- Reactor de flujo pistón en estado no estacionario

- Reactor de flujo laminar

- Reactor de flujo pistón con dispersión

2. Selección y comparación de reactores homogéneos ideales

UNIDAD DIDÁCTICA 4. DISEÑO DE REACTORES HOMOGÉNEOS PARA REACCIONES COMPLEJAS

1. Introducción
2. Diseño de reactores para reacciones en paralelo
3. Reacciones en serie
4. Reacciones reversibles en serie o en paralelo

- Reacciones reversibles exotérmicas

- Reacciones reversibles en paralelo

- Reacciones reversibles en serie

5. Reacciones en serie-paralelo

- Discusión cualitativa

- Discusión cuantitativa

6. Aplicación a reacciones de polimerización

UNIDAD DIDÁCTICA 5. ESTABILIDAD TÉRMICA EN REACTORES HOMOGÉNEOS

1. Introducción
2. Sistema en estudio

- Reactor continuo de mezcla perfecta con reacción exotérmica

- Ecuaciones del sistema

- Determinación de los estados estacionarios

3. Régimen autotérmico. Multiplicidad de estados estacionarios

- Curvas de calor generado, G(T)

- Curvas de calor retirado, R(T)

- Múltiples estados estacionarios: valores críticos

- Condiciones de existencia de unicidad o multiplicidad

4. Estabilidad de los estados estacionarios

- Condiciones de estabilidad

- Tipos de comportamiento ante una perturbación

5. Comportamiento dinámico

- Consecución del estado estacionario: planos de fases

- Trayectorias en planos de fases. Línea separatriz

6. Otros sistemas reaccionantes

UNIDAD DIDÁCTICA 6. FLUJO NO IDEAL EN REACTORES

1. Introducción
2. Función de distribución de tiempos de residencia

- Medida de la DTR

- Distribución interna de tiempos de residencia /(t)

- Distribución de tiempos de residencia en reactores ideales

- Modelado del reactor de flujo real

3. Modelos sin parámetros ajustables

- Modelo de segregación

- Modelo de mezcla máxima

4. Modelos con parámetros ajustables

- Modelos de un parámetro

- Modelos de varios parámetros

UNIDAD DIDÁCTICA 7. REACTORES DE LECHO FIJO

1. Introducción
2. Niveles de descripción en un reactor de lecho fijo
3. Ecuaciones de continuidad a nivel de partícula catalítica

- Balance de materia en el interior de una partícula aislada

- El concepto de factor de eficacia

- Balance de energía en el interior de una partícula aislada

- La relación de Prater

4. Estimación de Ke y De
5. Ecuaciones de continuidad a nivel de reactor

- Balance de materia para el fluido que rodea las partículas

- Balance de calor para el fluido que rodea las partículas

6. Evaluación de los coeficientes para la transferencia de calor y materia

- Transporte entre la partícula catalítica y el fluido circundante

- Coeficientes de transporte efectivos para el reactor

7. Evaluación de la pérdida de carga en un reactor de lecho fijo

UNIDAD DIDÁCTICA 8. LECHOS FLUIDIZADOS Y OTROS REACTORES CON SÓLIDOS EN MOVIMIENTO

1. Introducción
2. El fenómeno de la fluidización

- Evolución de un lecho con la velocidad del gas

- Ventajas e inconvenientes de los lechos fluidizados

- Tipos de partículas según su comportamiento en la fluidización

- La placa distribuidora

- El flujo en un lecho fluidizado

- Predicción de las propiedades del lecho

3. Diseño de reactores catalíticos de lecho fluidizado

- Modelo de Kunü-Levenspiel

- Modelo de burbujas lentas

- Otros modelos

4. Diseño de reactores de lecho fluidizado para reacciones no catalíticas

- Concentración de gas constante, sólido de tamaño constante

- Lechos fluidizados con elutriación y tamaño de partícula variable

- Concentración de gas variable

5. Reactores de lecho móvil y de transporte neumático

UNIDAD DIDÁCTICA 9. REACTORES GAS-LÍQUIDO

1. Reacciones gas-líquido industriales
2. Tipos de reactores gas-líquido
3. Transferencia de materia con reacción química
4. Elección del tipo de reactor
5. Diseño de reactores gas-líquido

- Reactores tipo torre de relleno

- Reactores tipo tanque agitado

- Reactores tipo torre de burbujeo

UNIDAD DIDÁCTICA 10. REACTORES GAS-LÍQUIDO-SÓLIDO

1. Introducción
2. Tipos de contactares y modelos de flujo

- Reactores con el sólido en lecho fijo

- Reactores con el sólido en suspensión

3. Modelo cinético del reactor

- Ecuación general de velocidad. Etapas. Simplificaciones

- Ecuaciones de rendimiento

- Elección del tipo de contactar

4. Reactores Tricklebed o de lecho percolador

- Regímenes de flujo

- Cálculo de parámetros fluidodinámicos

- Modelo de reactor de lecho percolador

5. Reactores Slurry o de barros

- Regímenes de flujo

- Cálculo de parámetros fluidodinámicos

- Modelo del reactor de barros

UNIDAD DIDÁCTICA 11. REACTORES BIOQUÍMICOS

1. Introducción
2. Reactores ideales

- Reactores discontinuos

- Reactores continuos de mezcla perfecta

3. La transferencia de materia en los reactores bioquímicos

- Transferencia de oxígeno

- Efecto de la difusión interna

4. Diseño de reactores con modelos estructurados
5. Consideraciones sobre la operación de reactores de fermentación

- Efecto de la agitación

- Operación con células soportadas

- Esterilización

UNIDAD DIDÁCTICA 12. LA SEGURIDAD EN LOS REACTORES QUÍMICOS

1. Introducción
2. Explosiones

- Parámetros de inflamabilidad. Explosiones de gases

- Explosiones de polvo

3. Reacciones fuera de control: procesos runaway
4. Sobrepresión. Pérdidas de contención en reactores
5. Diseño de reactores más seguros

- Seguridad añadida

- Seguridad intrínseca

6. EDITORIAL ACADÉMICA Y TÉCNICA: Índice de libro Ingeniería de reactores Santamaría, Jesús M. (editor). Publicado por Editorial Síntesis