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�Importancia de la catálisis en la industria.�Los catalizadores heterogéneos. Componentes. Caracterización.�Etapas físicas y químicas en catálisis heterogénea.�La adsorción. Adsorción física y química. Isotermas de adsorción.
REACTORES QUÍMICOS
TEMA 3: REACCIONES HETEROGÉNEAS SÓLIDO-FLUIDO CATALIZADAS (I)
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�La adsorción. Adsorción física y química. Isotermas de adsorción.�Control de los procesos químicos. Expresiones de la velocidad dereacción.�Difusión y reacción en catalizadores porosos. Mecanismos difusionales.�Difusión y reacción en un poro cilíndrico. Factor de eficacia. Módulo deThiele. Difusión y reacción en sólidos isotérmicos.�Difusión y reacción en sólidos no isotérmicos.
Reactores Químicos Curso 2014-15
Julia González Álvarez
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COMPONENTES DE LOS CATALIZADORES HETEROGÉNEOS
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FasesFases activas
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Soportes
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ETAPAS DE UNA REACCIÓN CATALÍTICA HETEROGÉNEA
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DEPENDENCIA DE LA ADSORCIÓN CON LA TEMPERATURA
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ISOTERMAS DE
Isoterma de Langmuir:Adsorción química
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DE ADSORCIÓN
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RESISTENCIA A LA DIFUSIÓN EN LOS POROS COMBINADARESISTENCIA A LA DIFUSIÓN EN LOS POROS COMBINADACON LA CINÉTICA DE SUPERFICIE:CON LA CINÉTICA DE SUPERFICIE:
Poro cilíndrico, reacción de primer orden
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Balance de materia para una sección elemental del poro del catalizador
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∆x→0
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Condiciones de contorno:
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PARTÍCULAS POROSAS DE CATALIZADORPARTÍCULAS POROSAS DE CATALIZADOR
1. Uso del coeficiente de difusión apropiado: Sustitución del coeficiente de difusión molecular por el efectivo
2. Medida correcta del tamaño de partícula. Se define una longitud característica L:
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3. Medidas de la velocidad de reacción. Para una cinética de primer orden:
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Las más útiles son las basadas en la unidad de masa y de volumen de las partículas. Así para una reacción de orden n:
4. Establecer la relación entre el factor de eficac ia y el módulo de Thiele parapartículas porosas de diferentes formas :
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5. Encontrar los efectos de la resistencia en los p oros a partir de experimentos.Se define el módulo de Wagner que incluye sólo magnitudes observables y medibles.
6. Límites de la resistencia en los poros.
MT<0,4 o Mw<0,15: Independiente de la difusión MT>4 o Mw>4: Fuerte resistencia a la difusión
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7. Partículas de diferente tamaño.
En el régimen independientede la difusión en los poros:
En el régimen con fuerte resistenciaa la difusión en los poros:
Generalización del módulo de Thiele:
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Para reacciones reversibles deprimer orden:
Para reacciones irreversibles deorden n:
Para reacciones de primer orden en la superficie:
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EFECTOS CALORÍFICOSDURANTE LA REACCIÓN
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ECUACIONES DE DISEÑO PARA REACTORES QUE CONTIENEN PARTÍCULAS POROSAS DE CATALIZADOR
Para flujo en pistón
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Para un reactor de tanque agitado:
MÉTODOS EXPERIMENTALES PARA MEDIR VELOCIDADES
Reactor diferencial
Reactor integral
Análisis integral
Reactor de tanque agitado
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Análisis diferencial
Reactor con recirculación Reactor intermitente
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