Estimación del factor de efectividad de catalizadores heterogéneos

Abstract

El presente trabajo consiste en el modelamiento matemático para la determinación del factor de efectividad interno de catalizadores heterogéneos. Se aborda reacciones denominadas sencillas que básicamente son de primer orden irreversibles y reacciones complejas considerando aquellas de tipo académico y las que se utilizan en procesos industriales tales como la deshidrogenación del ciclohexanol, la oxidación del ortoxileno y la oxidación del dióxido de azufre. Los diferentes cálculos se han realizado en condiciones isotérmicas y no isotérmicas (endotérmicas y exotérmicas) y en régimen estacionario. Para el caso o estacionario se presentan los modelos matemáticos respectivos Para la solución de las ecuaciones diferenciales, según el caso se ha utilizado el método analítico, el método de Bessel, el método de diferencias finitas y el método de lines. Se han considerado catalizadores planos, cilíndricos y esféricos. Como resultado de la simulacion se obtiene los perfiles de concentración, de densidad de flujo molar, de conversión, de temperatura, de la densidad de flujo de calor los cuales han sido usados para el calculo del factor de efectividad. Si bien, el factor de efectividad obtenido es para cada particula, estos mismos cálculos pueden ser realizados para obtener el perfil de factor de efectividad dentro del lecho del catalzador y observar los puntos de mayor efectividad del reactor en conjunto. El éxito de la simulación radica en a disponibilidad de datos de proceso, asi como las propiedades físicas de los materiales que muchas veces no es fácil obtener, para los requerimientos del calculo del factor de efectividad, por lo que alguno de los datos se tendrá que aproximar. Finalmente, se ha logrado obtener un método general para el calculo del factor de efectividad de cualquier reacción química, siempre que se dispongan de las condiciones de operación y los parámetros fisicoquimicos.