UNIVERSIDAD AUTONOMA DE CHIHUAHUAFACULTAD DE CIENCIAS QUIMICASREACTORES QUIMICOS

Por: Oscar Aguirre 257520CatalizadoresUn catalizador es una entidad que cambia la velocidad de reaccin qumica, tomando parte ntimamente en ella, pero sin llegar a ser un producto.La accin principal es la reduccin de la barrera de energa potencial que los reactantes deben pasar para formar los productos.La introduccin del catalizador idneo en el sistema debe afectar favorablemente a los valores de A y E de la ecuacin de Arrhenius.k = A. e^-E/kTLa presencia del catalizador se limita a aumentar la velocidad de reaccin, pero no modifica en modo alguno las variables termodinmicas:1.- No puede llevar a cabo reacciones termodinmicamente imposibles.2.- No altera la constante de equilibrio.3.- No influye en el calor de la reaccin, pues este solo depende de los reactantes y productosTenemos principalmente dos tipos de reacciones:REACCIONES CATALITICAS HOMOGENEASSuelen llevarse a cabo en fase liquida. La velocidad de reaccin se expresa en moles de una sustancia producida o consumida por unidad de tiempo y de volumen de mezcla reaccionarte (con catalizador incorporado)Caractersticas Todas las sustancias involucradas en la reaccin estn en la misma fase (generalmente liquida) La velocidad de reaccin se expresa en moles de una sustancia producida o consumida por unidad de tiempo y de volumen de mezcla reaccionarte.

Tipos1. El reactante A se transforma de forma irreversible en B, en presencia del catalizador:A + C B + C2. La reaccin est acompaada por otra que transcurre sin el concurso del catalizador:A B3. Formacin de un compuesto intermedio que se descompondr en el producto regenerando el catalizador:A + C AC B + C

REACCIONES CATALITICAS HETEROGENEASEn este tipo de reacciones, los reactantes y productos estn normalmente en fase gaseosa, dando sistemas de contacto gas- liquido. La velocidad suele expresarse en moles de la sustancia producida o consumida por unidad de tiempo y unidad de peso o volumen del catalizador donde W es el peso del volumen del catalizador.Dentro de estas reacciones podemos encontrar:DIFUSIN EXTERNA Es el transporte de reactantes y productos hasta la superficie del catalizador. Si es la etapa controlante el catalizador no recibe el reactante se encuentra saturado. Sistema gas - slido: Reactor tubular control por difusin = f(velocidad del gas a travs del lecho) Sistema lquido - slido: Tanque agitado control por difusin = f (revoluciones/min del agitador) La expresin de velocidad es similar a la que rige los fenmenos de absorcin gas-liquido. En los fenmenos de absorcin el equilibrio se produce en la interfase gas-lquido, aqu el equilibrio se da en la superficie del catalizador.

DIFUSION INTERNA La difusin a travs de los poros del catalizador, de los reactantes o productos, puede ser la etapa controlante. control por difusin = f (dimetro de los poros)

Puede producir aumento de costes de operacin, y hacerla inviable. ADSORCIN Interaccin de algunos de los compuestos que intervienen en la reaccin con la superficie del catalizador activo (props. absorbentes, funciones catalticas). Dos tipos: tendencia a adsorber por saturacin de valencias libres quimisorcin adsorcin por fuerzas de Van der Waals (adsorcin fsica).La diferencia entre ambos radica en la velocidad con que alcanzan el equilibrio y la energa puesta en juego.CENTROS ACTIVOSEs la zona de la enzima en la que se une el sustrato para ser catalizado. Son responsables directos de la disminucin de la energa de activacin requerida para el proceso.Ejemplo: Centros de Lewis: Aceptores de electrones Centros de Bronsted: Libera protonesEstos centros activos estn uniformemente distribuidos sobre los soportes inertes de la reaccin. Algunos ejemplos son el SiO2, Al2O3, oxidos metalicos, carbonos amorfos, arcillas. stas pueden: Aumentar la superficie activa del catalizador Cambiar la selectividad del catalizador Mejorar ciertas propiedades fsicas del catalizadorEs de mucha consideracion conocer la estructura de los catalizadores, ya que tienen mucha importancia econmica e industrial, tanto como en el consumo de los procesos qumicos, el refinado del petrleo y el control de las emisiones gaseosas.Ees deseable regenerar el catalizador tantas veces como sea posible y/o usar la mnima energa o materiales para regenerarlo en lugar de llevarlo a disposicin final.

FACTORES PARA EL DISEO DE CATALIZADORES Actividad para la reaccin y rendimientos Selectividad (de un producto, la cantidad obtenida / total reactante) rea superficial y distribucin/tamao de poros Propiedades qumicas (estabilidad, resistencia) Propiedades fsicas (resistencia a la erosin y abrasin) Regeneracin (la actividad disminuye con el tiempo de empleo) Precio y disponibilidad Factor Geomtrico (accesibilidad de los centros activos como tamao y forma)

Bibliografa Levenspiel, O. Minilibro de reactores qumicos, libro Online.http://goo.gl/EVG3Yl Universidad Carlos III de Madrid, Ingenieria de Reacciones.Tema: Catalizadoreshttp://goo.gl/iTX4V8