Reaccion Catalitica Heterogenia

UNIVERSIDAD DE ORIENTE

NUCLEO DE ANZOATEGUI


ESCUELA DE INGENIERIA QUIMICA Y CIENCIAS APLICADAS

POSTGRADO DE INGENIERIA QUIMICA

CINETICA QUIMICA AVANZADA



[pic]

ASIGNACIÓN Nº 3



Ejercicios de Reacciones Catalíticas Heterogéneas




Profesora:

Ing. Yaneys Obando MsC


Realizado por:
Ing. Daniel J. Dorta

C.I. 15.679.128



Puerto La Cruz, Marzo 2010
1.- En la combustión delpropano con la formación de CO2 y H2O, se han determinado varias expresiones de velocidad de reacción para representar los pasos por los cuales ocurre la reacción. Entre los cuales se pueden citar:

1.- r = K1 x PP

2.- r = K2 x Pp α x PO β

3.- r = K3 x KO3 x PP x PO
1 + KOxPO

4.- r = K4 x KO4 x PP x PO 0,5
1 + KO4 x PO 0,5

5.- r = K5 x KP5x PP x PO 0,5
1 + (KO x PO) 0,5

6.- r = K6 x KO5 x KP5xPP x PO
1 + KPxPP + KO4 x PO


Donde: PP es la presión parcial del propano, PO, es la presión parcial del oxigeno.

K1, K2, K3, K4, K5, K6, KO7, KO8: mol/(gsbar)
KO3, KP6: bar-1; KO8: mol/(gsbar0.5); KO4, KO6: bar-0.5

En cada una de los siguientes casos describa el mecanismo por el cual se llega a estaexpresión, utilice las tablas de Yang y Hougen, y diga cual es la etapa de control o el paso limitante de la reacción.

Solución:

La combustión de propano ocurre mediante la siguiente reacción química:

C3H8 + 5O2 3CO3 + 4H2O

A + B R + S

La siguiente expresa ladefinición de velocidad de reacción en una ecuación general:

[pic]
1- Etapa de control: Adsorción de A


A + B R + S


Donde: A= Propano ; B=Oxigeno; R= dioxido de Carbono S=Agua.

De la tabla 2.3.1.1 del Yang y Houguen se extraen todos los términos que posteriormente serán sustituidos en la ecuación general develocidad.

Fuerza impulsora:
[pic]

Por ser una reacción irreversible, se descarta el segundo termino de la expresión anterior, quedando la fuerza impulsora solo expresada en términos de la presión parcial del propano PA.

Grupo de adsorción:

[pic]

Descartando el efecto de los inertes, sabiendo que el dioxido de carbono y el agua no se absorben, y que la etapa controlarte es laabsorción de A se define:

[pic]

Quedando el grupo de adsorción con la siguiente expresión:

[pic]

Conforme a las tablas [pic]

[pic]
[pic]

Grupo cinético K = Kp = K1
Exponente n = 1

Sustituyendo los datos y definiendo la K1

Sustituyendo todos los términos en la ecuación general de velocidad resulta la primera expresión de velocidad de reacción buscada[pic]




2- Etapa de control: Reacción Homogéneas


A + B R + S



Aplicando un procedimiento similar al anterior, se definen la fuerza impulsora, grupo de adsorción, grupo cinético y finalmente se sustituyen en la expresión general de velocidad de reacción.

Extrayendo e la tabla 2.3.1.1 del Yang y Houguen lostérminos que posteriormente serán sustituidos en la ecuación general de velocidad.

Fuerza impulsora:
[pic]

Por ser una reacción irreversible, se descarta el segundo termino de la expresión anterior, quedando la fuerza impulsora expresada de la forma:

[pic]
Grupo de adsorción:

[pic]

Descartando el efecto de los inertes, sabiendo que el dioxido de carbono y el agua no se absorben, y que elpropano y el oxigeno se adsorben con disociación se definen:

[pic]

Quedando el grupo de adsorción con la siguiente expresión:

[pic]

Grupo cinético K = K2
Exponente n = 0

Sustituyendo todos los términos en la ecuación general de velocidad:

[pic]

Resultando la segunda expresión de velocidad de reacción buscada

[pic]


3- Etapa de control: Impacto de A (A...