CINÉTICA, CATÁLISIS Y LABORATORIO

UNIVERSIDAD POPULAR DE LA CHONTALPA

DIVISIÓN DE CIENCIAS BÁSICAS E INGENIERÍAS

CINÉTICA, CATÁLISIS Y LABORATORIO

Ing. Ramón Eduardo Santiago González

TEMA:

DIFUSIÓN EXTERNA E INTERNA EN CATÁLISIS Y QUIMISORCIÓN

EQUIPO 1:

Breika Guadalupe Danaé Vargas Escobar

Karen Nallely Gutiérrez Pérez

Mariana Jiménez Méndez

Erick Alejandro Benitez Hernández

Víctor Raúl Ávalos Alegría

Iván Gilberto Torres Barrios

CARRERA:

INGENIERÍA QUÍMICA PETROLERA

SEMESTRE: 5° GRUPO: “A”

TURNO: MATUTINO

FECHA: Jueves 12 de Junio del 2014

PÁG.

INTRODUCCIÓN……………………………………… 3

-Proceso Catalítico Heterogéneo

- Difusión de los reactivos

- Difusión de los productos

DIFUSION EN SISTEMAS CATALITICOS

HETEROGENEOS DIFERENCIALES CONTINUOS…………………………………………… 5

Difusión Externa

Difusión Interna

ADSORCIÓN SOBRE SUPERFICIES SÓLIDAS…………………………. …………………...... 9

Quimisorción

CONCLUSIÓN…………………………………………….13

BIBLIOGRAFÍA…………………..……………………… 14

INTRODUCCIÓN

DIFUSIÓN EXTERNA E INTERNA EN CATÁLISIS Y QUIMISORCIÓN

El proceso catalítico se puede describir a través de cinco etapas consecutivas, que pueden tener diferentes influencias sobre la velocidad global de transformación.

1. Difusión de los reactivos a través del lecho catalítico hasta la superficie del catalizador.

2. Adsorción de los reactivos sobre el catalizador.

3. Interacción en la superficie de los reactivos adsorbidos en la superficie.

4. Transformación de productos.

5. Desorción de los productos en la superficie del catalizador.

Las etapas 1 y 5 corresponden a un proceso físico de transferencia de materia tanto hacia el grano del catalizador (difusión externa) como dentro de este (difusión interna), las etapas 2,3 y 4 corresponden a fenómenos químicos cuyo conjunto constituye la transformación química.

Proceso catalítico heterogéneo

Difusión de los reactivos

Una partícula catalítica independientemente de su actividad, solo puede ser efectiva, si los reactantes pueden llegar a su superficie. La difusión es un fenómeno asociado con el transporte de materia, que tiene lugar cuando se produce un gradiente de concentración. En el proceso catalítico, el reaccionante de desplaza es decir difunde hacia la superficie del catalizador y si además el solidó es poroso, los poros internos deben ser accesibles a los reactivos de manera que la difusión se efectué en dos etapas:

1. Difusión externa del reactante: se produce desde el seno del fluido hasta la superficie del catalizador.

2. Difusión interna: el reactante ingresa hacia los poros o cavidades del catalizador.

Si la velocidad de difusión de los reactivos es suficiente como para que la concentración en el seno del fluido se aproxime a la concentración de la superficie, el proceso estará controlado por la velocidad de la reacción.

Adicional a la transferencia de materia, puede existir una transferencia de calor entre el fluido y la superficie catalítica dado el caso de que entre ellos exista una diferencia de temperatura. Si la reacción es endotérmica, se absorbe calor, la temperatura en la superficie se hace menor que la del fluido global y la velocidad observada será menor que la correspondiente a la temperatura de este. Por el contrario si la reacción es exotérmica, la temperatura en la superficie será superior al del fluido global.

Difusión de los productos

En la etapa final del proceso catalítico, los productos difunden hacia el exteriores sentido inverso a los reactivos, es decir, primero ocurre una difusión interna de los productos desorbidos a través de los poros hacia la superficie del catalizador y luego una difusión externa, a través del lecho hasta el seno del fluido.

DIFUSION EN SISTEMAS CATALITICOS HETEROGENEOS DIFERENCIALES CONTINUOS

Cuando se realiza una reacción química, esta se desarrolla en una serie de pasos elementales; el más lento de ellos impone su rapidez al conjunto.

Básicamente el acto catalítico consta de los pasos de transporte de reactivos de la fase gaseosa a la superficie del catalizador, reacción química (constituida a su vez por un mecanismo) y el transporte de las especies quimisorbidas de regreso a la fase gaseosa.

Para realizar un estudio cinético es necesario situarse en condiciones tales que la reacción química imponga su rapidez al conjunto, es decir, que sea la etapa mas lenta del proceso de reacción. Con este objeto es necesario realizar pruebas de tiempo de contacto, o sea, hacer variar el flujo volumétrico de reactivos y la masa de l catalizador, midiendo en cada caso la rapidez de reacción (mol/seg) y grado de conversión.

La rapidez de reacción puede escribirse:

〖-r〗_A= 1/m F_AO X_A

Los datos obtenidos en esta zona deben ser analizados tomando en cuenta ciertos criterios generales que nos permitan delimitar las regiones cinéticas y disfuncional, esto es:

La rapidez específica de reacción debe ser independiente del tamaño de partícula de catalizador utilizada. Esto constituye la prueba más contundente de que la reacción se realiza sin la influencia de la difusión hacia el interior del grano catalítico (difusión interna). Con el objeto de evitar tener que hacer variar el tamaño de partícula, se ha desarrollado un modelo matemático que describe la difusión de las especies reaccionantes hacia el interior del grano catalítico; este involucra el radio medio de la partícula de catalizador lo que nos permite evaluar su influencia sobre las condiciones difusionales de reacción.

La rapidez especifica de reacción expresada en mol/seg X g(〖-r〗_A) (〖-r〗_A) debe ser independientemente de la masa (m)

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