reactores cataliticos

�Importancia de la catálisis en la industria.�Los catalizadores heterogéneos. Componentes. Caracterización.�Etapas físicas y químicas en catálisis heterogénea.�La adsorción. Adsorción física y química. Isotermas de adsorción.

REACTORES QUÍMICOS

TEMA 3: REACCIONES HETEROGÉNEAS SÓLIDO-FLUIDO CATALIZADAS (I)

�La adsorción. Adsorción física y química. Isotermas de adsorción.�Control de los procesos químicos. Expresiones de la velocidad dereacción.�Difusión y reacción en catalizadores porosos. Mecanismos difusionales.�Difusión y reacción en un poro cilíndrico. Factor de eficacia. Módulo deThiele. Difusión y reacción en sólidos isotérmicos.�Difusión y reacción en sólidos no isotérmicos.

Reactores Químicos Curso 2014-15

Julia González Álvarez

2Reactores Químicos

Curso 2014-15TEMA 3: REACCIONES HETEROGÉNEAS

SÓLIDO-FLUIDO CATALIZADAS

COMPONENTES DE LOS CATALIZADORES HETEROGÉNEOS

FasesFases activas

Soportes

ETAPAS DE UNA REACCIÓN CATALÍTICA HETEROGÉNEA

DEPENDENCIA DE LA ADSORCIÓN CON LA TEMPERATURA

ISOTERMAS DE

Isoterma de Langmuir:Adsorción química

DE ADSORCIÓN

RESISTENCIA A LA DIFUSIÓN EN LOS POROS COMBINADARESISTENCIA A LA DIFUSIÓN EN LOS POROS COMBINADACON LA CINÉTICA DE SUPERFICIE:CON LA CINÉTICA DE SUPERFICIE:

Poro cilíndrico, reacción de primer orden

Balance de materia para una sección elemental del poro del catalizador

∆x→0

Condiciones de contorno:

PARTÍCULAS POROSAS DE CATALIZADORPARTÍCULAS POROSAS DE CATALIZADOR

1. Uso del coeficiente de difusión apropiado: Sustitución del coeficiente de difusión molecular por el efectivo

2. Medida correcta del tamaño de partícula. Se define una longitud característica L:

3. Medidas de la velocidad de reacción. Para una cinética de primer orden:

Las más útiles son las basadas en la unidad de masa y de volumen de las partículas. Así para una reacción de orden n:

4. Establecer la relación entre el factor de eficac ia y el módulo de Thiele parapartículas porosas de diferentes formas :

5. Encontrar los efectos de la resistencia en los p oros a partir de experimentos.Se define el módulo de Wagner que incluye sólo magnitudes observables y medibles.

6. Límites de la resistencia en los poros.

MT<0,4 o Mw<0,15: Independiente de la difusión MT>4 o Mw>4: Fuerte resistencia a la difusión

7. Partículas de diferente tamaño.

En el régimen independientede la difusión en los poros:

En el régimen con fuerte resistenciaa la difusión en los poros:

Generalización del módulo de Thiele:

Para reacciones reversibles deprimer orden:

Para reacciones irreversibles deorden n:

Para reacciones de primer orden en la superficie:

EFECTOS CALORÍFICOSDURANTE LA REACCIÓN

ECUACIONES DE DISEÑO PARA REACTORES QUE CONTIENEN PARTÍCULAS POROSAS DE CATALIZADOR

Para flujo en pistón

Para un reactor de tanque agitado:

MÉTODOS EXPERIMENTALES PARA MEDIR VELOCIDADES

Reactor diferencial

Reactor integral

Análisis integral

Reactor de tanque agitado

Análisis diferencial

Reactor con recirculación Reactor intermitente

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