GUIA PARA EXPOSICION DE REACTORES (GUION)

GUIA PARA EXPOSICION DE REACTORES (GUION).

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Buenas tardes nosotros somos el equipo número 7 y les vamos a hablar de reactores de lecho percolador. Nuestro equipo está conformado por: Lenin Arturo, Rene, Leopoldo, Carlos y Violeta.

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¿Qué es?

Un reactor de lecho percolador es aquel que consta de tres fases. Donde el catalizador es el sólido. Es decir son aquellos en donde existe un flujo concurrente de gas y liquido sobre un lecho fijo de partículas.

En este tipo de reactor contamos con un lecho fijo en el cual fluye un líquido a través de las partículas de solido sin llenar por completo los espacios vacíos que se forman entre ellas.  

Normalmente el líquido fluye hacia abajo, aprovechando la influencia de la gravedad (como mencionaba en la exposición anterior el compañero Iván Noé), mientras que el gas fluye de abajo hacia arriba a través de los espacios que se genera entre cada partícula de catalizador y el almacenamiento del líquido.

Estas corrientes pueden ser en contra corriente o paralelo, pero generalmente se prefieren como el primero ya que de este modo  se facilita una distribución uniforme del líquido a través del lecho lo cual nos ayudaría a tener una mayor tasa uso de líquido para evitar el choque con inundaciones.

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Como podemos apreciar en la siguiente grafica uno de los factores más influyentes para este tipo de lecho, es la velocidad de masa tanto del líquido como del solido a no ser que sea la más influyente, en un lecho percolador estas con bajas y la fase liquida, esta cae como riachuelos entre las partículas siendo la fase gaseosa continua.

Como observamos las velocidades de cada fase deben ser bajas, si la velocidad del líquido aumenta entonces el flujo tiene un comportamiento como burbujas pero si ambos aumentan pues el flujo ya tiene un comportamiento a pulsaciones, en caso de que el flujo del gas aumente y el gas se mantenga bajo entonces el comportamiento es de aspersión.

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Esta imagen explica lo que anteriormente se les mencionó. Aquí se nota el como la fase gaseosa y liquida pasa a través de la partícula de sólido. Cabe mencionar que para nuestro caso se va a considerar que el líquido recubre por completo la partícula sólida.

Aquí observamos el cambio de concentraciones en la interfase gaseosa, sería como la burbuja que se forma en ella. El cambio de concentración del líquido a la superficie catalítica a medida que el líquido pasa por las partículas y la concentración del líquido.

Entonces podemos entender que transferencia de masa externos o entre partículas son significativos en los reactores de lecho percolador.

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Los principales usos de los reactores de lecho percolador son el hidrotratamiento (de naftas y gasóleos), hidrocraqueo, hidrofinishing (investigar qué es eso), hidrodesulfuración, las cuales son hidrogenaciones y en algunas oxigenaciones.

Una de las necesidades más evidentes para el uso de estos reactores es que uno de los reactivos resulte muy volátil y la otra sea demasiado no volátil para vaporizarlo.

Para reacciones altamente exotérmicas se recomienda alcanzar un equilibrio ya que estas pueden llegar a volatilizar el líquido situado en la cama y por ende saldrá todo en la corriente de gas.

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Bien, después de la breve reseña del funcionamiento y usos del reactor de lecho percolador precedemos a su análisis para el diseño, este reactor al ser diseñado debe considerar sus limitantes las cuales vienen determinadas por coeficientes volumétricos, y dado que son difíciles de controlar, visualizar experimentalmente, se reportan algunas correlaciones para ellos, los cuales vienen dadas por las siguientes formulas.

Bien en este tipo de reactores la fase gaseosa suele ser un componente casi puro, o en caso de no ser así suele ser un gas ligeramente soluble. Por lo que el valor más importante o relevante mejor dicho en este intercambio es el que es aportado por la parte del líquido.

Primeramente nos muestra las ecuaciones de la transferencia del gas al líquido (investigar qué quiere decir la alfa) donde aquí se expresa que quiere decir cada termino que se encuentra en las formulas.

Tenemos el factor de efectividad que es un parámetro que relaciona la velocidad promedio de reacción dentro de la pastilla del catalizador con la velocidad de reacción en la superficial. En pocas palabras representa la superficie activa del granulo catalítico.

Esta correlación puede ser aplicada para los sistemas de flujo percolador altos no tan altos en cuanto a velocidades, cabe mencionar que a medida que aumentan estas obviamente el valor de la correlación se muestra más elevado. Nótese que en esta ecuación la velocidad del gas no interviene en ninguna forma.

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Bien aquí se muestra otra correlación que al igual que la anterior es importante para el diseño de estos reactores. Estos datos se obtienen principalmente a través de la medición de velocidades de disolución de partículas no porosas. La ecuación siguiente aplica para la mayor parte de datos (en cuanto a partículas se refiere).

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Para el modelo de este reactor cabe mencionar que este se basara en las correlaciones de líquido a gas y de líquido a sólido para el régimen de flujo percolador (recordando que el gas es continuo y el líquido cae en forma de riachuelos entre cada partícula).

Además de las transferencias entre cada una de las fases usaremos la cinética intrínseca y el modelo del reactor (que vamos a explicar más adelante) para definir el comportamiento de los reactores de lecho percolador.

En este tipo de reactor las partículas catalíticas son más grandes por lo que son más influyentes las resistencias intragranulares a diferencia que en los reactores de suspensión.

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Bueno para el modelo del reactor de lecho percolador aplicaremos las siguientes condiciones. Primeramente se supondrá; uso de partículas grandes, isotérmico, el flujo del líquido cubre por completo a la partícula (siendo así la transferencia de masa solo puede darse del reactante a través de liq-particula), velocidades de flujo de ambas fases (líquido y gas) son bajas, Dispersión axial despreciable para el gas.

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Para continuar con el modelado del reactor estableceremos ecuaciones de conservación de masa para ambos reactivos, tanta fase liquida como gaseosa.

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