REACTORES DE LECHO FIJO

INTRODUCCION

Los análisis considerados hasta ahora corresponden al diseño de reactores con reacciones homogéneas. Ahora en esta sección corresponde al análisis de reactores con reacciones heterogéneas, al inicio se indica los fundamentos esenciales de catálisis y la determinación de las ecuaciones velocidades catalíticas y no catalíticas, para que posteriormente sean usadas en las ecuaciones de diseño de reactores, juntamente con los efectos de transporte de masa y energía.

El análisis de sistema heterogéneo, consideran los factores que normalmente se toman en cuenta en sistemas homogéneos junto con una especial atención en la complejidad de la ecuación cinética y los modelos de contacto.

Los sistemas heterogéneos pueden tener distintas combinaciones de fases: Gas- sólido, Líquido – sólido y Gas - sólido – líquido. Pero, por lo general son del tipo sólido–fluido, donde el sólido puede ser un reactivo o simplemente un catalizador caracterizado por su selectividad y actividad catalítica.

7.1 FUNDAMENTOS DE PROCESOS CATALÍTICOS

Catálisis se define como la habilidad de una sustancia para actuar como catalizador en un sistema específico y depende de su naturaleza química. En la catálisis heterogénea este fenómeno catalítico está relacionado con las propiedades químicas de la superficie del sólido que se elige como catalizador, siendo por supuesto estas propiedades superficiales un reflejo de la química del sólido.

Los procesos catalíticos se dividen en dos grupos: Homogéneos y Heterogéneos que se desarrollan mediante reacciones complejas, donde se considera que el catalizador se combina con alguno de los reactantes para dar un compuesto intermedio, el cual a continuación reacciona para formar el producto de la reacción principal y dejar en libertad al catalizador que puede reaccionar nuevamente.

Por lo general, en reacciones catalizadas por sólidos se toman en cuenta las siguientes consideraciones:

• Al compararse o combinarse velocidades, es necesario definirlas con respecto a la misma base. Por ejemplo, si se combina la etapa de transporte de materia con la velocidad de reacción, la velocidad de reacción debe basarse en la unidad de superficie y no en la de volumen como suele hacerse en las reacciones homogéneas debido a que la velocidad de transporte se define como el flujo de material por unidad de superficie.

• La velocidad de reacción se expresa en función de la diferencia global de concentración, la cual puede resultar simple si las expresiones cinéticas para todas las etapas del proceso son lineales respecto a la concentración. Caso contrario, la expresión resultante será compleja.

• Simplificar las ecuaciones en función de la etapa controlante

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