Reacciones catalíticas heterogéneas

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REACCIONES CATALITICAS HETEROGENEAS DISEÑO DE REACTORES

Elaborado por: Mg. Ing. Hugo Soé Silva Profesor Asociado Cátedra: Ingeniería de las Reacciones Químicas II Departamento: Ingeniería Química Facultad de Ingeniería Universidad Nacional de San Juan Año 2008

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INDICE 1-INTRODUCCIÓN 1.1¿Qué son los catalizadores? 2-CARACTERISTICAS DE LAS REACCIONES CATALITICAS 2.1- Selectividad 2.2-Equilibrio químico 2.3- Energía de activación 2.4-Reproducibilidad y predecibilidad. Estructura física. I) Superficie específica. II) Estructura porosa 3-DISEÑO DE REACTORES 3.1- Planteo del problema 3.2- Velocidad de reacción 3.2.1- Reacción superficial 3.2.1.1- Estudio de la adsorción 3.2.1.2- Reacción química superficial. Isoterma de Langmuir. Isoterma de Henry. Isoterma de Freundlich. Isotermade Temkin. 3.2.2- Transporte de materia intragranular de masa y energía 3.2.2.1- Transferencia de materia intragranular de masa 3.2.2.1.1- Determinación experimental de la difusividad efectiva 3.2.2.1.2- Estimación del coeficiente de difusividad efectiva 3.2.2.2- Transferencia intragranular de calor 3.3- Transporte de masa durante la reacción. Factor de efectividad 3.3.1- Pastilla de catalizadorisotérmica 3.3.2- Transporte de masa y calor durante la reacción. 3.3.2.1- Factor de efectividad no isotérmico 3.4- Transporte de materia y calor externos. Factor de efectividad global 3.4.1- Pastilla de catalizador en condiciones isotérmicas 3.4.2-Pastilla de catalizador en condiciones no isotérmicas 4-PROBLEMAS DE DISEÑO DE REACTORES

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5- EFECTO DE LA TRANSFERENCIA DE MATERIA SOBRE LASELECTIVIDAD DE LAS REACCIONES CATALÍTICAS 5.1- Reacciones independientes, en paralelo, sin reactivo común 6-DESACTIVACIÓN DE LOS CATALIZADORES 7-PREPARACIÓN DE CATALIZADORES 7.1- Métodos de fabricación 8-TECNOLOGÍAS CATALITICAS 8.1- Craquing catalítico 8.1.1- Reacciones de craquing 9-CATALIZADORES RELACIONADOS CON EL MEDIO AMBIENTE. 9.1- Introducción 9.2- Productos “ambientalmente seguros” 9.3- Manejode materiales peligrosos y tóxicos 9.4- Minimización y uso de residuos 9.5- Combustible para transporte 9.5.1- Reformulación de naftas 9.6- Catalizadores para el control de la contaminación del aire 9.6.1- Escape de automóviles 9.6.2- Compuestos orgánicos volátiles (VOCs) 9.6.3- Catalizadores para la eliminación de NOx

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1 - INTRODUCCION Se abordará el estudio de reactores heterogéneos queinvolucran una fase sólida y una fluida, donde el sólido no interviene como reactivo sino que actúa como catalizador. Este tipo de reactores es el más importante desde el punto de vista económico dado el número de procesos químicos que poseen esta característica. El éxito de las industrias químicas es atribuible en gran medida, al descubrimiento y desarrollo de los catalizadores para laproducción económica de combustibles, productos químicos, polímeros y productos farmacéuticos. Se puede comprender la importancia de la catálisis observando que alrededor del 25% del producto bruto interno, en países desarrollados, proviene de procesos catalíticos. En esos países, más del 90% de los productos de la industria química son de origen catalítico. En 1975, los EE.UU. invirtieron aproximadamente750 millones de dólares en investigación y desarrollo de nuevos procesos catalíticos 1. En el año 2001, el mercado global de los catalizadores ascendía a aproximadamente U$S 8 billones. Los ingresos generados por procesos catalíticos, aunque difícil de calcular, puede estimarse en 100 o 1000 veces el mercado de los catalizadores. Por otra parte, los procesos catalíticos son ecológicamentesuperiores a los no catalíticos, ya que necesitan menor cantidad de energía para alcanzar un determinado grado de conversión de los reactantes. Debe tenerse en cuenta que mejoras ligeras en el comportamiento de los catalizadores, producen ahorros sustanciales en la producción de químicos, ya que en algunos casos la escala de producción está en el orden de millones de toneladas anuales. Debido a la gran...
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