Quimica

2. Cinética de la reacción de Fischer-Tropsch
La síntesis de FT puede ser considerada como una hidrogenación de monóxido de carbono para producir combustibles limpios y compuestos químicos. La materia prima consiste principalmente de una mezcla de H2 y CO, denominado gas de síntesis, y este puede obtenerse de cualquier fuente carbonosa. Una de las ventajas potenciales de la tecnología de FischerTropsch es la gran diversidad de productos, los cuales van desde combustibles hasta productos químicos de alto valor económico [1, 2].
La comprensión de la química fundamental en la catálisis heterogénea y órgano-metálica así como también el incremento de la capacidad de computación ha inspirado a la academia y centros de investigación a la construcción de modelos micro y macro-cinéticos querepresenten el comportamiento de este proceso FT [3,4]. Los modelos micro-cinéticos calculan la velocidad de cada paso elemental requiriendo conocer la trayectoria de reacción de cada especie intermediaria y reactiva. Sin embargo en los últimos 80 años los detalles mecanísticos de la síntesis de Fischer Tropsch han sido materia de controversia. Sin embargo el crecimiento de la cadena vía laadición paso a paso no es materia de discusión. La razón de este acuerdo es que la distribución del número de átomos de carbono del producto se puede describir matemáticamente por el mecanismo de polimerización de Anderson-Schulz-Flory (ASF) [5]. Esta expresión proviene de la independiente probabilidad de crecimiento de la cadena desde el número de átomos de carbono de las especies químisorbidas.

Lasíntesis de Fischer-Tropsch se puede dividir en dos clases las cuales son la cinética y la selectividad. La mayoría de los estudios postulan una cinética de ley de potencias para la expresión de la velocidad en la conversión de CO e H2 y se asume una simple reacción de polimerización en la distribución ASF para el rendimiento total de los hidrocarburos producto [6]. Esta distribución describe elintervalo total de productos con un simple parámetro la probabilidad de adición de un carbono intermediario a la cadena (monómero).

Por otro lado al parecer solo unos cuantos estudios cinéticos bajo condiciones industriales han comprendido los mecanismos de reacción de la síntesis FT [7, 8]. Algunos autores han derivado expresiones de velocidad de reacción del tipoLangmuir-Hinshelwood-Hougen-Watson (LHHW) o Eley-rideal (ER) para el consumo de reactivos y además han propuesto formulaciones cuantitativas para describir la distribución de alcoholes, parafinas y olefinas lineales y ramificadas.
En la literatura son escasos los modelos que combinan la predicción del consumo global de los reactivos con la distribución de productos, a pesar de su importancia en la comprensión ymodelamiento del proceso FT.
Como ya se mencionó anteriormente el problema más importante para describir las expresiones de velocidad de reacción es el mecanismo por el cual se llevan a cabo, además de la gran cantidad de especies involucradas en este. En muchos casos para la determinación de la velocidad de reacción se asume la formación de monómeros [9, 10]. Estas expresiones de velocidad para elconsumo de gas de síntesis difieren principalmente en la naturaleza del monómero y de la adsorción de CO, H2 y productos (H2O y CO2) sobre la superficie del catalizador.
Kellner & Bell y también Takoudis modelaron las velocidades de producción de los hidrocarburos sin una hipótesis sobre el paso controlante de la velocidad, sin embargo se formularon diversas hipótesis para resolver el juegode ecuaciones resultantes [11, 12]. Lox & Froment examinaron si la incorporación del monómero o la reacción de terminación hacia la formación de hidrocarburos es la etapa controlante de la velocidad [13].

Mecanismos de Reacción de la formación de carbeno

La síntesis de Fischer-Tropsch es una reacción de polimerización, donde el crecimiento de la cadena ocurre por la adición paso a...