Octave Levenspiel - Ingenier¨ªa de las reacciones qu¨ªmicas

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Octave Levenspiel - Ingenier¨ªa de las reacciones qu¨ªmicas
Author: Octave Levenspiel | Editorial Revert¨¦ | ISBN 6429173250 | 2nd. Ed. 1987 | pdf, 635 pages | language: spanish | 14,3 MB
La ingenier¨ªa de las reacciones se ocupa de la aplicaci¨®n a escala comercial de las mismas. Su objetivo es el dise?o y operaci¨®n eficiente de los reactores qu¨ªmicos. En esta obra se plantea contestar las interrogantes que el ingeniero qu¨ªmico enfrente en situaciones comunes en ¨¢rea de trabajo, ?Cual es la informaci¨®n necesaria para atacar un problema?, ?Cual es la mejor manera de obtenerla?, ?C¨®mo seleccionar el dise?o apropiado entre las diferentes opciones? Para ello, se hace hincapi¨¦ en los razonamientos cualitativos en los m¨¦todos de dise?o sencillos, en los procedimientos gr¨¢ficos y en la comparaci¨®n constante de las caracter¨ªsticas de los principales tipos de reactores. En esta edici¨®n se han incluido varios temas nuevos, como los sistemas bioqu¨ªmicos, los reactores con s¨®lidos fluidizados y los reactores gas/l¨ªquido y el flujo no lineal.


¨ªndice:

1 INTRODUCCI¨®N 1
Termodin¨¢mica 2
Cin¨¦tica qu¨ªmica 3
Clasificaci¨®n de las reacciones 4
Variables que afectan a la velocidad de reacci¨®n 5
Definici¨®n de la velocidad de reacci¨®n 6
Plan de la obra 7
2 CIN¨¦TICA DE LAS REACCIONES HOMOG¨¦NEAS 9
Factor dependiente de la concentraci¨®n en la ecuaci¨®n cin¨¦tica 10
Reacciones simples y m¨²ltiples 10
Reacciones elementales y no elementales 11
Punto de vista cin¨¦tico del equilibrio
en reacciones elementales 12
Molecularidad y orden de reacci¨®n 13
Coeficiente cin¨¦tico k 14
Representaci¨®n de la velocidad de reacci¨®n 14
Modelos cin¨¦ticos para reacciones no elementales 16
Ensayo con modelos cin¨¦ticos 20
Factor dependiente de la temperatura en la ecuaci¨®n cin¨¦tica 24
Dependencia de la temperatura seg¨²n la ecuaci¨®n
de Arrhenius 24
Dependencia de la temperatura seg¨²n la termodin¨¢mica 24
Dependencia de la temperatura a partir de la teor¨ªa de colisi¨®n 25
Dependencia de la temperatura a partir de la teor¨ªa del estado de transici¨®n 27
Comparaci¨®n de ambas teor¨ªas 28
Comparaci¨®n de las teor¨ªas con la ecuaci¨®n de Arrhenius 30
Energ¨ªa de activaci¨®n y dependencia de la temperatura 31
Predicci¨®n de la velocidad de reacci¨®n a partir de las teor¨ªas anteriores 32
Investigaci¨®n del mecanismo 33
Predicci¨®n te¨®rica de la velocidad de reacci¨®n 36
Factores que dependen de la concentraci¨®n 36
Factores que dependen de la temperatura 36
Empleo en el dise?o de los valores predichos 31
Problemas 38
3 INTERPRETACI¨®N DE LOS DATOS OBTENIDOS EN UN REACTOR DISCONTINUO 45
Reactor discontinuo de volumen constante 46
M¨¦todo integral de an¨¢lisis de datos 48
M¨¦todo diferencia? de an¨¢lisis de datos 74
Factor discontinuo de volumen variable 79
M¨¦todo diferencia? de an¨¢lisis 81
M¨¦todo integral de an¨¢lisis 81
Temperatura y velocidad de reacci¨®n 85
Investigaci¨®n de una ecuaci¨®n c¨ªn¨¦tica 93
Problemas 96
4 INTRODUCCI¨®N AL DISE?O DE REACTORES 103
5 REACTORES IDEALES 107
Reactor ideal discontinuo 108
Tiempo espacial y velocidad espacial 110
Reactor de flujo de mezcla completa en estado estacionario 111
Reactor de flujo en pist¨®n en estado estacionario 118
Tiempo de permanencia y tiempo espacial para sistemas fluyentes 127
Problemas 129
6 DISE?O PARA REACCIONES SIMPLES 137
Comparaci¨®n de tama?os en sistemas de un solo reactor 138
Reactor discontinuo 138
Comparaci¨®n entre el reactor de mezcla completa y el de flujo en pist¨®n para reacciones de primer y segundo orden 138
Variaci¨®n de la relaci¨®n de reactores para reacciones del segundo orden 141
Comparaci¨®n gr¨¢fica general 141
Sistemas de reactores m¨²ltiples 147
Reactores de flujo en pist¨®n en serie y/o en paralelo 147
Reactores de mezcla completa de igual tama?o conectados en serie 148
Reactores de flujo de mezcla completa de tama?os diferentes en serie 154
Reactores de tipos diferentes en serie 158
Reactor con recirculaci¨®n 159
Reacciones autocatal¨ªticas 165
Problemas 173
7 DISE?O PARA REACCIONES MULTIPLES 179
Reacciones en paralelo 180
Reacciones en serie 191
Reacciones sucesivas de primer orden 191
Estudio cuantitativo para reactores de flujo en pist¨®n o para reactores discontinuos 194
Reacciones sucesivas irreversibles de diferentes ¨®rdenes 200
Reacciones reversibles en serie o en paralelo 200
Reacciones en serie-paralelo 203
Extensiones y aplicaciones 214
Conclusi¨®n 219
Problemas 220
8 EFECTOS DE LA TEMPERATURA Y DE LA PRESI¨®N 231
Reacciones simples 232
C¨¢lculo de los calores de reacci¨®n a partir de la termodin¨¢mica 232
C¨¢lculo de la constante de equilibrio a partir de la termodin¨¢mica 234
Procedimiento gr¨¢fico general de dise?o 242
Progresi¨®n de temperatura ¨®ptima 242
Efectos calor¨ªficos 243
Operaciones adiab¨¢ticas 243
Operaciones no adiab¨¢ticas 249
Consideraciones 250
Estudio de? problema especial de reacciones exot¨¦rmicas en reactores de mezcla completa 252
Reacciones m¨²ltiples 262
Variaci¨®n de la distribuci¨®n de? producto con la temperatura 262
Variaci¨®n del recipiente (O T) con la temperatura para obtener la m¨¢xima producci¨®n 264
Observaciones 267
Problemas 268
9 FLUJO NO IDEAL 277
Distribuci¨®n de? tiempo de residencia de los fluidos en los reactores 277
Curva E. Distribuci¨®n de las edades del fluido que sale de un recipiente 279
M¨¦todos experimentales 280
Curva F 280
Curva C 282
Relaciones entre las curvas F, C y E y el ?tiempo med¨ªo? en recipientes cerrados 282
Conceptos matem¨¢ticos utilizados 285
Modos de emplear la informaci¨®n sobre la distribuci¨®n de edades 291
C¨¢lculo directo de la conversi¨®n por la informaci¨®n del trazador 294
Modelos para flujo no ideal 297
Modelo de dispersi¨®n (flujo disperso en pist¨®n) 298
Empleo del modelo de dispersi¨®n cuando el grado de dispersi¨®n es peque?o 300
Empleo del modelo de dispersi¨®n cuando el grado de dispersi¨®n es grande 303
Observaciones 306
Determinaci¨®n experimenta? de la intensidad de la mezcla de fluidos 310
Reacci¨®n qu¨ªmica y dispersi¨®n 313
Modelos de tanques en serie 319
C¨¢lculo de la conversi¨®n con el modelo de tanques en serie 322
Aplicaciones 323
Modelos combinados 326
Modelos empleados para desviaciones pequenas de flujo en pist¨®n y colas largas 327
Tanque real con agitaci¨®n 330
Determinaci¨®n de flujo defectuoso en aparatos de proceso 335
Modelos para lechos fluidizados 339
Consideraciones finales 346
Problemas 347
10 MEZCLA DE FLUIDOS 359
Mezcla de un solo fluido 360
Grado de segregaci¨®n 360
Mezclas de fluidos con tiempo de mezcla peque?a y grande 365
Resumen de conclusiones para un solo fluido 368
Modelos de segregaci¨®n parcial 372
Mezcla de dos fluidos miscibles 376
Distribuci¨®n del producto en reacciones m¨²ltiples 378
Problemas 381
11 INTRODUCCI¨®N AL DISE?O DE REACTORES PARA SISTEMAS HETEROG¨¦NEOS 385
Ecuaci¨®n cin¨¦tica para reacciones heterog¨¦neas 385
Modelos de contacto para sistemas de dos fases 389
Problemas 391
12 REACCIONES S¨®LIDO-FLUIDO 393
Selecci¨®n de un modelo 395
Modelo de n¨²cleo sin reaccionar para part¨ªculas esf¨¦ricas de tama?o constante 397
La difusi¨®n a trav¨¦s de la pel¨ªcula gaseosa como etapa controlante 399
La difusi¨®n a trav¨¦s de la capa de cenizas como etapa controlante 401
La reaci¨®n qu¨ªmica como etapa controlante 404
Velocidad de reacci¨®n para part¨ªculas esf¨¦ricas de tama?o decreciente 406
La reacci¨®n qu¨ªmica como etapa controlante 407
La difusi¨®n a trav¨¦s de la pel¨ªcula gaseosa como etapa controlante 407
Generalizaci¨®n 408
Determinaci¨®n de la etapa controlante de la velocidad 411
Aplicaci¨®n al dise?o 415
Part¨ªculas de un solo tama?o con flujo en pist¨®n de s¨®lidos y composici¨®n uniforme del gas 419
Mezcla de part¨ªculas de tama?os diferentes, pero constantes, flujo en pist¨®n de s¨®lidos, y gas de composici¨®n uniforme 419
Flujo de mezcla completa de part¨ªculas de un solo tama?o constante y gas de composici¨®n uniforme 422
Flujo en mezcla completa de part¨ªculas de diversos tama?os constantes, y gas de composici¨®n uniforme 426
Aplicaci¨®n a un lecho fluidizado con arrastre de s¨®lidos finos 429
Reacciones instant¨¢neas 436
Problemas 441
13 REACCIONES FLUIDO-FLUIDO 449
La ecuaci¨®n de velocidad 451
Reg¨ªmenes cin¨¦ticos para el transporte de materia para la reacci¨®n 451
Ecuaci¨®n de velocidad para reacciones instant¨¢neas; casos A y B 453
Ecuaciones de la velocidad para reacci¨®n r¨¢pida;casos C y D 457
Velocidades intermedias; casos E y F 458
Ecuaci¨®n de velocidad para reacci¨®n lenta; caso G 458
Ecuaci¨®n de velocidad para reacci¨®n infinitamente lenta; caso H 459
Par¨¢metro de conversi¨®n en la pel¨ªcula, M 459
Indicaciones para determinar el r¨¦gimen cin¨¦tico a partir de los datos de solubil¨ªdad 460
Indicaciones para determinar el r¨¦gimen cin¨¦tico a partir de los datos experimentales 461
Cin¨¦tica de reacci¨®n con s¨®lidos en suspensi¨®n 463
Ferme

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