Practica De Reactores #5

UNIVERSIDAD AUTONOMA METROPOLITANA
UNIDAD IZTAPALAPA
DIVISION DE CIENCIAS BASICAS E INGENIERIA

INGENIERIA QUIMICA

L a b o r a t o r io d e I n g e ni e r ía d e R ea c t o r es Q u í m ic o s

AUTOR: DR. JOSE A. DE LOS REYES HEREDIA MIQ . HU GO J AR Q UIN C ABA LLER O AGRADECIMIENTOS: MIQ ROSA MARIA LUNA IQ. HÉCTOR CAÑADA

PRACTI CA 5 CARACTERIZACIÓN CINÉTICA DE UNA REACCIÓN QUÍMICAHETEROGÉNEA OBJETIVO: De te rmi na r la ci nét ica de una re acció n quí mica po r me dio de datos e xpe ri me ntale s e n un re acto r dis cont inuo a nive l labo ra to rio. TEORÍA. Hasta a hora, nue stro s s iste mas de reacc ió n s e ha n ca racte r izado por la pres e nc ia de sus ta nc ias o co mp ues tos q ue per ma nece n e intera ctúa n e ntre sí, e n un so lo est ado de agr e gac ió n ouna so la fase, s in e mbar go, e n la p ráct ica, muc ho s de lo s reac tore s ind us tr ia les invo lucra n reac c io nes e n las q ue má s de una so la fase esta prese nte. Po s ib les ca sos so n reacc io ne s hete ro gé neas gas- só lido, gas- líq uido, líq uido- só lido, o e l caso más ge nera l, cua ndo e xis te n hast a tr es fa ses pre se ntes e n la reacc ió n ( gas, líq uido y só lido).Los reactor es más es t ud iados y de uso co mú n a nive l ind ust r ia l so n lo s lla mados reac tores cata lít icos, e n los que un fluido ( gas o líq uido) se hace pasar a tra vé s de un lec ho só lido de cata lizador q ue per ma ne ce fijo o e n mo vimie nto y q ue co mo sabe mos so lo se enca r ga de mod if icar la r uta de reac c ió n, ace lera ndo e l proce so de co nver s ió n de r eactivos a prod uc tos. La c iné t ica q uí mica e n s iste mas hetero gé neos se co mp lica un poco por la pre se nc ia de más de una fase, s in e mba r go, es pos ib le lle var a cabo est ud io s de labo rator io re la t iva me nte senc il los, co n la fina lidad de dete r minar ve loc idades d e rea cc ió n, mode los c inét icos, o est ud ios q ue per mit a n e va luar e l co mpo rta mie nto de estos s is te ma s bajo d ife re ntes cond ic io nes d e operac ió n Con re specto a la c iné t ica d e reacc ió n, es ta mo s intere sados e nto nces, e n los s iguie ntes aspectos : a) La ve loc idad de reacc ió n y e l e fe cto q ue sobre la mis ma t ie ne n las va r iab les de operac ió n co mo so n la te mpe rat ura, la co nce nt rac ió n, los flujos de a lime ntac ió n de reacta ntes, y laprese nc ia de ca ta lizadore s. b) El meca nis mo de la reac c ió n.

La ve loc idad de la rea cc ió n es una med id a c ua nt ita t iva de l nú me ro de mo léc ulas de reacta ntes q ue ha n pa sado a prod uc tos, de ma nera más e specí fica la ve lo c idad de reacc ió n esta de finida de la s iguie nte ma ne ra : Sist ema het erogéneo: La ve loc idad de la reacc ió n se e xpres a ge nera lme nt epor unidad de área inter fac ia l o por unidad de masa de só lido :

R =
i

±

( )
1 dN
i

,

R =
i

±

s dΘ

( )
1 dN
i

w dΘ

CATALISIS HETEROG ENEA Las r eacc io ne s cata lí t ica s de es ta c las ificac ió n co mp re nde n s iste mas co n do s o más fases, entre ga seosas, líq uidas y só lidas. El cata lizado r es tá pre se nte e n una fa se d ist inta a la de lo sreac t ivo s. La s reac c io nes e n fase flu ida cata liza das co n só lido s so n la s más impor ta nte s y se desa rro lla n co n ma yo r frec ue nc ia e n los pro cesos ind us tr ia les. Va le la pena me nc io nar e n for ma espe c ia l la prod ucc ió n de co mp uesto s petroq uí micos e n los que lo s cat a lizadores só lidos dese mpeña n pape les c la ves e n d iver sas re acc io ne s , incluye ndo la polime r iza c ió n , la iso mer izac ió n , a ro ma t iza c ió n y la des hid ro ge nac ió n. Meca nis mos de las rea cc io nes ca ta lizadas co n só lidos. La hipó tes is ge ne ra lme nte aceptada co nce r nie nte a las e tapas co mpre nd idas e n las reacc io nes e n fase fluida cata lizadas co n só lido s se de linea co mo s igue : 1. Difus ió n de los re act ivos desde e l se no...