Estudio cinetico de una reaccion

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INTRODUCCIÓN
La disminución de las reservas probadas de petróleo, junto con una demanda creciente del mismo y sus derivados (1) ha conducido a incrementos en los precios y, en consecuencia, a la búsqueda de fuentes alternativas de energía e insumos para la industria química (2, 3). La transformación del metano en productos de mayor peso molecular, o con presencia de grupos funcionales, seha convertido en un objetivo prioritario para la academia y la industria (2, 4, 5).
En los procesos actuales el metano se convierte en gas de síntesis (H2 y CO) y luego en hidrocarburos de mayor tamaño a través del proceso Fischer-Tropsch (2), o se transforma en compuestos oxigenados tales como metanol, y éste a su vez se oxida para producir formaldehído. La posible transformación de metano encompuestos de mayor peso molecular o compuestos funcionalizados, en un proceso que implique un sólo equipo de reacción, representa una alternativa muy atractiva para la industria.
En este trabajo se empleó como hipótesis de partida que los grupos de la forma M=O(conMcualquier átomo) presentes en los catalizadores se involucran en la oxidación parcial de metano (5-9), y que el oxígeno molecularinterviene tan sólo en la regeneración de dichos grupos superficiales. Por tanto, se planteó la realización de reacciones en ausencia de O2, entre CH4 y un sólido con grupos del tipo M=O. Se escogió como sólido reactivo un carbón activado oxidado, gracias a su alta área superficial y a la facilidad de modificar su contenido de grupos M=O. Se plantearon y efectuaron reacciones conun barrido continuode temperatura, como nueva metodología de trabajo para explorar las posibles reacciones entre metano y el sólido reactivo.
MATERIALES Y MÉTODOS
Se seleccionó un carbón activado comercial NORIT ROX 0,8, obtenido a partir de turba, y se sometió a oxidación en un reactor de acero inoxidable 316 provisto de un horno capaz de elevar la temperatura hasta 1000 ºC, un controlador de temperatura marcaWATLOW serie 96, y una termocupla tipo K. Se cargaron 2,2 g de carbón activado NORIT ROX 0,8, se aumentó la temperatura a velocidad de 10 ºC/min en presencia de He (47,3 cm3/min). Cuando la temperatura llegó a 450 ºC se inició el flujo de O2 (2,9 cm3/min), sin suspender el flujo de He. El flujo de mezcla se mantuvo por 10 horas, y luego se dejó enfriar hasta temperatura ambiente en atmósfera de He.La alimentación de los gases se hizo con dos controladores de flujo másico marca BROOKS modelo 5850 E. Los materiales original y modificado se caracterizaron por análisis próximo, elemental, propiedades texturales y descomposición con temperatura programada como lo describen Briceño y cols. (10).
Para la reacción con metano, el sistema de reacción empleado consistió en un reactor de cuarzo en Ucon los mismos sistemas de control de temperatura y de alimentación de los gases que se emplearon en la oxidación del carbón. Para el análisis de los productos, el efluente del reactor se conectó en línea con un cromatógrafo de gases marca HP Serie 6890 plus con detector de conductividad térmica y sistema de inyección automático de muestra, la columna empleada fue una HP PLOT Q de 30 m (0,53 mm x 40μm). El cromatógrafo se manejó desde un computador con el software HP Chem Station. Las condiciones utilizadas para la toma de los cromatogramas se muestran en la Tabla 1.
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Antes de iniciar la reacción se purgaron las líneas de alimentación de CH4 y de He para eliminar impurezas. El reactor se cargó con 200 mg del carbón activado oxidado. Cada una de las reacciones se llevó a cabo aconcentración constante de metano en el alimento, utilizando porcentajes molares de 30, 50, 74 y 100%. Las reacciones se hicieron con un barrido continuo de temperatura, iniciando a temperatura ambiente y finalizando a temperatura superior a 750 ºC. El metano (Union Carbide) y el He (Ingegas) utilizados fueron grado AP.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
El sólido escogido para realizar el trabajo fue un carbón...