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UNIVERSIDAD DE CHILE
FACULTAD DE CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICAS
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA QUÍMICA Y BIOTECNOLOGÍA

OPTIMIZACIÓ DE LAS CO DICIO ES DE
REACCIÓ E U REACTOR CATALÍTICO DE
META ACIÓ DE DIÓXIDO DE CARBO O

MEMORIA PARA OPTAR AL TÍTULO DE
I GE IERO CIVIL QUÍMICO

JAVIERA NAYIBE GATICA FARRÁN

PROFESOR GUÍA:
FRANCISCO GRACIA CAROCA

MIEMBROS DE LA COMISIÓN:
LUIS ALBERTO AMÉSTICA SALAZARJOAQUÍN ALBERTO CORTÉS GARRIDO

SANTIAGO DE CHILE
JUNIO 2013
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RESUMEN DE LA MEMORIA PARA OPTAR AL
TÍTULO DE INGENIERO CIVIL QUÍMICO
POR: JAVIERA NAYIBE GATICA FARRÁN
FECHA: JUNIO 2013
PROFESOR GUÍA: SR. FRANCISCO GRACIA CAROCA
OPTIMIZACIÓ DE LAS CO DICIO ES DE REACCIÓ E U REACTOR
CATALÍTICO DE META ACIÓ DE DIÓXIDO DE CARBO O
En este trabajo se plantea el uso de una metodología dirigida aminimizar y, en lo posible, anular
el efecto de la transferencia de masa para el desarrollo de una reacción, persiguiendo de esta
manera establecer las condiciones operacionales para en un futuro encontrar las cinéticas de
reacción a escala de laboratorio. Utilizando esta metodología se busca estudiar el desempeño de
la reacción de metanación de dióxido de carbono, bajo diversas condicionesoperacionales en un
reactor de lecho empacado para asegurar control cinético. Se optó por el estudio de esta reacción
debido a las oportunidades que presenta el metano de ser utilizado como combustible a nivel país,
además de ofrecer una alternativa para la mitigación de las emisiones de dióxido de carbono a la
atmósfera.
La metodología utilizada consiste en evaluar dos factores de dilución, de lecho y depellet, con
los cuales se espera encontrar aquellas condiciones que aseguren que la velocidad medida
corresponda efectivamente a la tasa de transformación química, y que esta no se encuentre
afectada por factores externos, por ejemplo, problemas de transferencia de masa.
El desempeño de la reacción de metanación fue estudiado utilizando catalizadores de Ni y Rh
soportados en ZrO2 monoclínica y Al2O3preparados por el método de impregnación húmeda.
Estos fueron analizados por medio de diversas técnicas de caracterización (área BET, TPR, XRD,
dispersión, entre otras), con el fin de determinar y relacionar las características superficiales del
catalizador con su actividad.
Se encontró que el catalizador 6,6%p/p Ni/ZrO2 es el que presenta la mayor actividad (por masa
de catalizador soportado) enla reacción de metanación de CO2, seguido por los catalizadores
15%p/p Ni/Al2O3, 1%p/p Rh/Al2O3, y finalmente 0,4%p/p Rh/ZrO2.
Para el sistema Ni/Al2O3 se encontró que sobre diluciones de lecho ߯ = 500 y de pellet ߣ = 150
se puede despreciar el efecto de la transferencia de masa sobre la velocidad de reacción medida.
A su vez, para el catalizador de Ni/ZrO2 se demostró que para la dilución delecho antes
mencionadas se puede asegurar un perfil plano de temperatura en el reactor.
Se encontró que la reacción de metanación ocurre en conjunto con reacciones laterales, las que en
este caso se cree están ocasionadas por la entrada de CO y H2O como impureza. Estas reacciones
laterales pueden producir formación de coque sobre el catalizador.
Finalmente se puede concluir que con un manejo adecuadode las condiciones fluidodinámicas en
un reactor catalítico de lecho fijo es posible asegurar condiciones de control cinético durante la
reacción de metanación de dióxido de carbono, junto con mejorar la selectividad del catalizador
utilizado.
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Si no puedes explicarlo de manera sencilla, no lo entendiste lo suficientemente bien.
Albert Einstein

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AGRADECIMIENTOS
Me gustaría partiragradeciendo a mis padres. A mi padre, por su apoyo incondicional, y a mi
madre por todo su cariño y el esmero que coloca en cada cosa. Ustedes hacen que cada día quiera
ser mejor persona.
Quiero agradecer a mi hermano, Leonardo, por su generosidad y por la compañía, gracias por
siempre pensar en mí. Eres un fantástico hermano.
Quiero agradecer al Dr. Francisco Gracia por toda la confianza y apoyo,...