GUIA PARA EXPOSICION DE REACTORES (GUION)

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Bien primeramente observamos que para nuestro reactante en fase gaseosa que es la letra A tenemos la siguiente ecuación que nos muestra; un estado estable y un elemento de volumen el cual se extiende a lo largo del reactor.

En el primer término encontramos el transporte por convección como ya nos habían hecho énfasis nuestros compañeros con anterioridad, en el segundo término encontramos el intercambio entre el gas y el líquido que viene siendo el equilibrio, como notamos no hay reacción ni acumulación. No hay reacción debido a que el gas se considere de transferencia baja.

DIAPOSITIVA 11;

Pero como nuestra fase gaseosa es ligeramente soluble en nuestra fase liquida entonces necesitamos una correlación para nuestro reactante A (fase gas) pero aplicado a esa ligera disolución en fase liquida, la cual queda expresada de la siguiente manera.

Cabe mencionar que en esta ecuación existe la trasferencia de masa-líquido y liquido-partícula. Además de una reacción ya que aquí si se considera la transferencia entre liquido-catalizador, además de un término de difusión del líquido en la partícula y los ya anteriormente definidos.

DIAPOSITIVA 12;

Y por último la ecuación del reactante B en fase liquida donde se supone que B es no volátil. Nos queda expuesta d la siguiente forma.

Donde al igual que en la segunda si hay reacción y los términos, pero no hay intercambio entre la fase liquido al catalizador.

DIAPOSITIVA 13;

Otro factor que se usara serán las velocidades de reacción para cada uno de los reactivos las cuales se representan por las ecuaciones siguientes, en términos de concentraciones superficiales, con base a la definición del factor de efectividad, donde la densidad que se toma en cuanta ahí es la densidad de lecho catalítico. Donde la función de cas y cbs indica la desaparición del líquido que es el que se considera en función de la unidad de masa del catalizador.

Como se notara, la velocidad de reacción es lo convencional capa por el delta de concentraciones.

Estas son todas las ecuaciones que deben ser usadas para diseñar el modelo de un tanque.

DIAPOSITIVA 14;

Daremos un ejemplo en el cual vamos a desulfurara un hidrocarburo por medio de un crackeo, con la finalidad de convertir el tiofeno, usando como catalizador el cobalto oxido de molibdeno sobre alúmina, considerando que al hidrogenar el tiofeno también se van a hidrogenar los demás compuestos, el diseño de este reactor de lecho percolador se hará despreciando la vaporización del tiofeno es decir el tiofeno se considera no volátil se nos pide obtener una expresión para la conversión fraccionaria del tiofeno. Suponiendo flujo tapón.

DIAPOSITIVA 15;

Bien primeramente puesto que el líquido está saturado de hidrogeno y se usa hidrogeno puro como corriente gaseosa no usaremos la ecuación del gas soluble en el líquido ni la ecuación para el gas en estado estable. Puesto que no hay difusión debido a la saturación del hidrógeno.

Como la velocidad intrínseca es independiente a la concentración del tiofeno entonces tenemos una función de primer orden (hacer énfasis en la ecuación ). [pic 1]

Por lo que entonces la ecuación de velocidad de reacción para el hidrogeno quedara establecida como (mencionar ecuación anterior a la ) o bien como la ecuación que resulto de hacer unos pasos algebraicos. [pic 2][pic 3]

DIAPOSITIVA 16;

Entonces tenemos la ecuación de velocidad de reacción para el tiofeno establecida de la siguiente manera (hacer énfasis en la ecuación ) nótese que en esta ecuación se muestra que la velocidad de trasferencia de masa del líquido a la partícula (así como la de reacción) no varía en ningún punto del reactor, es decir, se muestra constante entonces la podemos sustituir en la ecuación de conservación de masa para el reactante en fase liquida (tiofeno en nuestro caso) para poder integrarla obtenemos la ecuación (hacer énfasis en la ecuación siguiente a la )[pic 4][pic 5]

DIAPOSITIVA 17;

Siendo el coeficiente total dado por la siguiente relación (hacer énfasis en la ecuación correspondiente) y considerando como límite de integración la alimentación al reactor es (hacer énfasis en las concentraciones) cuando z=0 (es decir cuando apenas empieza la interacción con el lecho) tras integrarla (ahora sí) obtenemos (hacer énfasis en la ecuación) y despejando la conversión nos quedaría expresada (hacer énfasis en la ecuación).

DIAPOSITIVA 18;

1.- En este tipo de uso se recomienda el lecho percolador más que una separación por vapor, ya que resulta más económico.

2.- Este tipo de reactor es generalmente usado para reacciones bastantes lentas que requieren una gran cantidad de catalizador.

3.- Unas de las ventajas que presenta el uso de este tipo de reactor son; La operación continua, fácil separación del solido de los productos de reacción, permite el uso de altas presiones y altas relaciones flujo, y podemos alcanzar altas conversiones ya que el comportamiento de los reactivos de aproximan a los de flujo pistón.

Unas de las desventajas que presenta el uso de este tipo de reactor son; Bajos factores de efectividad, el mojado del catalizador no se da de forma completa, bajos coeficientes de transferencia liquido-gas, y dificultad para el escalado del reactor debido a los cambios en la distribución de los reactantes.

4.- Si tuviéramos valores límites apropiados las cinco ecuaciones podrán resolverse todas en función de la profundidad del lecho catalítico.

5.- Si la ecuación intrínseca es de primer orden un método analítico funciona de manera perfecta. Pero en caso contrario es necesario aplicar métodos numéricos.

6.- Cuando se considera un gas puro no se considera la expresión de conservación de gas.