Reacciones fluido-sólido no catalíticas

REACCIONES FLUIDO-SÓLIDO NO CATALÍTICAS

Clasificación reacciones G – S

+) Partículas sin cambio de tamaño: este hecho se da porque se forman sólidos o aumenta la C de sólidos inertes

Ejemplos:

+) Partículas con cambio de tamaño

Desaparece el S y solo tengo G  tamaño de partícula decreciente

Reacción de compuestos que originan productos solidos  tamaño de partícula creciente (no se va a estudiar, ya que no se ajusta a la realidad)

ESTEQUIOMETRIA GENERAL DE LAS REACCIONES G-S

¿CÓMO ABORDARLO?

Importante:

+) GAS

Se deja con estequiometria 1

Esta en exceso

A (gas) + bB (sólido)  productos gaseosos, líquidos, sólidos o mezcla

Esto es importante ya que la conversión y velocidad de la relación química se refiere al sólido

(〖(-r〗_A))/υ_A = ((-r_B))/υ_B

(-rB) = υB ∙ (-rA)

Las cenizas son:

Impurezas o inertes presentes en el reactivo sólido

Residuo sólido

CARACTERÍSTICAS REACCIONES G-S

Gran importancia de las etapas de TM de materia de reactivos y productos

Mecanismos de reacción similar a los de reacciones heterogéneas catalíticas, es decir, más RQ en las etapas difusionales y menos en la RQ

Velocidad global del proceso determinada por la etapa más lenta (etapa controlada). Para saber el control, tengo que fijar la conversión.

ETAPAS DEL MECANISMO DE REACCIÓN

Difusión externa

Difusión interna

5, 6 y 7: si tengo productos gaseosos se da la difusión de estos compuestos para que salgan.

Es raro que ocurran todas esas etapas, depende de los casos:

Reacción sin cenizas  no hay 2 y 6

R sin productos gaseosos  no hay 5,6 y 7

¿Diferencias con las etapas de reacciones catalíticas heterogéneas?

CATALÍTICAS NO CATALÍTICAS

3 etapas químicas (1 R y 2 adsorción química)

4 etapas de difusión 1 etapa química (RQ)

6 etapas de transferencia de materia

PARTÍCULAS DE TAMAÑO CONSTANTE (Solo vamos a estudiar partículas)

+) Partículas sólidas sin cambio de tamaño

Reacciones que originan productos solidos

Reacciones con alta concentración de solidos inertes (cenizas). Tengo dos modelos:

∙ Modelo homogéneo o de CONVERSIÓN PROGRESIVA  no se va a estudiar

∙ Modelo de núcleo sin reacciones (NSR) o NUCLEO DECRECIENTE: avanza la capa de ceniza. Es el más habitual. Estudiaremos este, lo que ocurre es que empezamos con un tamaño, se produce la reacción G-S y al final el sólido desaparece

La conversión la relaciono con el tamaño, por ello es necesario saber la geometría.

MODELO DE NUCLEO SIN REACCIONAR (NSR) O NUCLEO DECRECIENTE

Formo una capa de cenizas que aumenta de tamaño mientras que el núcleo disminuye de con el tiempo de reacción.

La reacción ocurre en la interfase G-S. El G choca con el S y reacciona, no penetra.

La difusividad de A es  0

∙ Porque el sólido B es no poroso

∙ El reactivo A que llega al exterior del núcleo reacciona rápidamente

Desarrollado por Yagi y Kunni en 1955, considera 5 etapas en la reacción:

Difusión externa del reactivo A hasta la superficie del sólido B a través de la película gaseosa que le rodea

Penetración y difusión interna de A a través de la capa de ceniza hasta la superficie del núcleo que no ha reaccionado o superficie de reacción

Reacción del reactivo A con el sólido B en la superficie de la reacción

Difusión interna de los productos formados a través de la capa de cenizas hacia la superficie exterior del sólido

Difusión externa de los productos de reacción a través de la película gaseosa que rodea la partícula

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