Cuando utilizo uno u otro En el reactor de lecho fijo las partculas estn inmovilizadas, y por tanto en ntimo contacto unas con otras. En el reactor de lecho fluidizado las partculas estn en suspensin, pero la velocidad del fluido no es suficiente para arrastrarlas. Los factores a tener en cuenta para decidir entre uno u otro son: el contacto slido-fluido, el control de temperatura, el tamao de partcula a emplear (ligado ntimamente con la prdida de presin permisible) y la manera de afrontar el problema de la regeneracin si el catalizador sufre desactivacin rpida.Contacto slido-fluido. En el lecho fijo el fluido al circular por el espacio libre entre las partculas sigue un modelo de flujo muy prximo al flujo en pistn. El funcionamiento del reactor es fcil de comprender y de modelizar. En el reactor de lecho fluidizado, el movimiento ascensional del fluido mantiene las partculas en suspensin. El modelo de flujo es complejo. Para describirlo se emplea comnmente el modelo de borboteo que supone mezcla perfecta para el slido y flujo en pistn para el fluido. En el fluido se forman burbujas (cortocircuitos o bypass), que contribuyen a reducir la eficacia del contacto slido-fluido.Control de temperatura. La conduccin trmica es el mecanismo principal de transmisin de calor en un lecho fijo. Como la conductividad trmica del lecho es reducida, suelen formarse perfiles axiales y/o radiales de temperatura en el lecho, que pueden ser un problema para la estabilidad trmica del catalizador. En el lecho fluidizado, por el contrario, el mecanismo bsico es por conveccin en el fluido. ste es un mecanismo ms eficaz que la conduccin, y el resultado es que el lecho fluidizado, en la prctica, es casi isotermo.Tamao de partcula de catalizador. Para facilitar la fluidizacin las partculas son generalmente de tamao reducido (tpicamente de 50 a 100 m). Con este tamao no hay problemas de difusin en la partcula, y la eficacia de partcula es prxima a la unidad. Por otro lado la configuracin del reactor hace que la prdida de presin del fluido sea muy pequea. En el reactor de lecho fijo, para reducir la prdida de presin por circulacin del fluido se emplean partculas que oscilan desde 1-2 mm. a varios cm. Con este tamao la eficacia de partcula es baja, de forma que el tamao de partcula se optimiza para hacer compatible una prdida de presin aceptable con una eficacia de partcula superior al 50%.

La Tabla 6.2, atendiendo a estos factores comentados, muestra la comparacin entre los reactores de lecho fijo y fluidizado. Las principales ventajas del reactor de lecho fluidizado son el empleo de partculas pequeas con elevada eficacia, un lecho prcticamente isotermo y con una prdida de presin muy pequea, y el poder sustituir el catalizador desactivado sin parar la unidad. Esta propiedad implica que en los procesos donde el catalizador se desactiva con rapidez, el reactor de lecho fluidizado viene acompaado de una unidad para regenerar el catalizador que actan de forma coordinada. La principal desventaja radica en el modelo de flujo complejo que dificulta la modelizacin y diseo del reactor. En el reactor de lecho fijo, por el contrario, el modelo de flujo es fcil de entender y modelizar. Sin embargo, tiene serios problemas en cuanto a isotermicidad y prdida de presin. El uso prcticamente masivo de reactores de lecho fijo en la industria qumica se debe a la simplicidad de diseo y funcionamiento comparado con el de lecho fluidizado. Como consecuencia, las unidades de lecho fijo son ms econmicas de construir y de operar.

Las principales dificultades para el diseo son el flujo no ideal del fluido en los lechos fluidizados, y en los lechos fijos el comportamiento no isotermo, y evaluar e implementar los dispositivos para eliminar (o suministrar) calor. Para seleccionar una apropiada configuracin para este tipo de reactores el criterio de seleccin se basa en las necesidades de eliminar calor. Con reacciones exotrmicas es preciso eliminar desarrollos elevados (o incontrolados) de temperatura por su influencia desfavorable sobre la conversin de equilibrio, la selectividad y la actividad del catalizador. Tambin pueden incrementar la peligrosidad de la operacin. Con reacciones endotrmicas influye sobre el apagado de la reaccin. Para obtener un diseo ptimo han de sopesarse numerosos factores, pudiendo ocurrir que el mejor diseo corresponda al empleo de dos tipos de reactores distintos conectados en serie. Por ejemplo, para conseguir elevadas conversiones del gas en reacciones muy exotrmicas puede resultar conveniente el empleo de un lecho fluidizado seguido de un lecho fijo.

Tipos de reactores de lecho fijo y modos de operacin A continuacin se considerarn las diferentes disposiciones para el flujo de fluidos, ajuste de temperatura y configuraciones para lechos de slido en reactores de lecho fijo. stas se presentan de forma resumida en la Figura 6.2. 1) Disposicin del flujo. Tradicionalmente, la mayor parte de reactores de lecho fijo operan con flujo axial descendente de fluido. Una tendencia moderna es operar en flujo radial hacia el interior o el exterior con el objetivo de reducir la prdida de presin (-P) al incrementar el rea de paso por unidad de volumen de lecho (por ejemplo, en la produccin de estireno monmero). En este captulo se estudiar nicamente el flujo axial. 2) Disposicin del lecho y de eliminacin de calor. Con flujo axial de fluido, considerando si hay o no intercambio de calor, se distingue entre operacin adiabtica y no adiabtica.Operacin adiabtica. No se intercambia calor con el exterior. En consecuencia, la temperatura aumenta si la reaccin es exotrmica y disminuye si es endotrmica. Si el reactor consiste en un nico lecho de catalizador (reactor de una etapa) esto define la situacin desde el punto de vista trmico. Sin embargo, si el catalizador est dividido en dos o ms lechos dispuestos en serie (reactor multietapa) hay la oportunidad de ajustar la temperatura entre etapas. Puede hacerse de dos formas. La primera es por intercambio de calor entre etapas con intercambiadores de calor. Este mtodo puede utilizarse tanto con reacciones exotrmicas como endotrmicas. El segundo, llamado por inyeccin de fluido fro, puede ser empleado con reacciones exotrmicas. Implica dividir el caudal original de fluido fro, de forma que una fraccin entra en la primera etapa, y parte se aade a la corriente saliente de cada etapa (entrando en la etapa siguiente), excepto la ltima. As, la temperatura de la corriente que abandona cada etapa (excepto la ltima) puede reducirse al mezclarse con alimento fro sin emplear intercambiadores de calor. La cantidad en que se reduce la temperatura depende de la distribucin de flujo entre etapas. Independientemente de cmo se alcance, el propsito de ajustar la temperatura es doble: (1) evitar las limitaciones del equilibrio qumico, aumentando la conversin fraccional o el rendimiento y (2) mantener la velocidad de reaccin relativamente elevada, para reducir la cantidad de catalizador y el tamao del reactor necesario. Operacin no adiabtica. En operacin no adiabtica, se intercambia calor con el lecho para controlar la temperatura. El reactor es esencialmente un intercambiador de carcasa y tubos, con el catalizador en el interior o exterior de los tubos y, correspondientemente, con un fluido refrigerante circulando por la carcasa o los tubos

Consideraciones de diseoEn primer lugar es necesario elegir el dispositivo (tipo de reactor) segn las propiedades del sistema y los costes de construccin, operacin y mantenimiento.

En segundo lugar hay que proceder al diseo, el problema es encontrar la masa de catalizador mnima (Wmin) para alcanzar la conversin de reactante deseada con la selectividad requerida hacia el producto, y su posible distribucin en dos o ms etapas, dadas

1. unas condiciones del alimento a tratar (caudal, composicin, presin y temperatura) 2. un catalizador de naturaleza, dimensiones, estructura y propiedades 3. un dimetro de reactor o nmero y dimetro de tubos

Debe determinarse tambin la longitud (L) y dimetro de cada etapa (D). Adems de las herramientas habituales (cintica de la reaccin, balances de materia y energa) han de considerarse aspectos como las caractersticas de las partculas y del lecho, interacciones fluido-partcula, as como aspectos inherentes a la naturaleza qumica de la reaccin como la reversibilidad.

Reversibilidad de la reaccin. Muchas reacciones importantes catalizadas por slidos transcurren en fase gas y son reversibles. Ello tiene claras implicaciones desde el punto de vista del equilibrio qumico y de la cintica de reaccin en el diseo del reactor. Debe tenerse presente que existen diferencias muy importantes dependiendo de que la reaccin sea exotrmica o endotrmica Sea una reaccin A + productos. Si la reaccin es exotrmica, segn la ecuacin de vant Hoff, la constante de equilibrio, Keq, disminuye al aumentar la temperatura. Por el contrario, aumenta si la reaccin es endotrmica. La conversin de A en el equilibrio, XA,eq, vara con la temperatura de la misma forma que Keq. Como ejemplo de reaccin exotrmica, la Figura 6.3 muestra XSO2,eq para una composicin inicial y presin que aproximadamente corresponden a las de operacin comercial. XSO2,eq disminuye siguiendo una sigmoide desde el valor 1 a 600 K hasta casi 0 a 1500 K. La situacin de no equilibrio slo es posible en la regin A (accesible), y slo en esta zona puede operar el reactor. La curva de equilibrio representa el lmite superior para XSO2. Como ejemplo de reaccin endotrmica la Figura 2.3 muestra cmo vara XEB,eq. En ambos casos, al elegir las condiciones de operacin, debe tenerse en cuenta que la posicin de equilibrio puede alterarse al cambiar la presin total, P, o la composicin del alimento. http://www.notilogia.com/2014/04/listado-de-nuevos-pensionados-abril-2014-amor-mayor.html