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8/10/2019 Reactores PBR expo.ppt

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Packed Bed Reactor


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IntroduccinEl reactor de lecho empacado es laconfiguracin de mayor importancia

industrial y se usa principalmente para

la produccin a gran escala de reactivosprimarios o intermedios.

Un lecho empacado presenta la ventaja

de que no requiere la separacin delcatalizador como en el caso de las

reacciones catalticas homogneas.


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Definicin

Un reactor de lecho empacado (PBR)es un dispositivo tubular donde

ocurre un cambio en lacomposicin qumica debido a unareaccin, que se lleva a cabo con

partculas slidas de catalizador.


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Funcionamiento

En reactor PBR, los grnulos decatalizador se acomodan de manera

que llenan una cmara de reaccin. La

cmara de reaccin puede ser elinterior de un tubo, o la seccin anularentre 2 tubos concntricos o la seccinde un reactor con una configuracinsimilar un intercambiador de calor.


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DiseoPor conveniencia o costumbre un reactor PBR

se representa de manera horizontal. Sinembargo, un reactor cilndrico empacado

debe colocarse verticalmente. Una posicinhorizontal ocasionara espacios vacos en la

parte superior del reactor. Adems es

preferible introducir la alimentacin en laparte superior para que tanto el flujo como lagravedad empujen hacia abajo el catalizador

y permanezca completamente fijo.


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Variantes de DiseoAunque en muchos casos sea conveniente para

su fabricacin, el reactor no forzosamentetiene una configuracin cilndrico. Adems,

un reactor de lecho puede no estar empacadacon catalizador; por ejemplo, la pared

interna del tubo podra ser cataltica, o bien,

el interior del tubo tener colocadatransversales al f lujo una o varias mallas dealambre hechas de algn metal cataltico.

Ms aun el catalizador puede ser o no poroso.


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Caractersticas

La principal diferencia entre losclculos de diseo de reactores en los

que intervienen reacciones

homogneas, y aquellas en las queintervienen reacciones heterogneas

fluido slido, es que en el segundo caso

la velocidad de reaccin se basa en lamasa del catalizador slido, W, y no enel volumen del reactor, V.


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CaractersticasPara un sistema heterogneo fluido-slido, la

velocidad de reaccin de un sustancia A se definecomo:

-rA =g mol de A que reaccionan / s*g de catalizador

Se utiliza la masa de slido por que lo masimportante para la velocidad de reaccin es lamasa del catalizador. El volumen que contiene el

catalizador tiene importancia secundaria.


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Diagrama de un reactor PBR

FAO FA

W W+W

W

FA(W) FA(W+W)


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VentajasEn su forma mas sencilla, es un reactor

tubular empacado con partculas slidas decatalizador.

Uso regular para catalizar reacciones degases.Es la que con la mayor parte de las

reacciones produce la conversin ms alta

por peso de catalizador, de todos losreactores catalticos.Utiliza un sistema de re-circulacin a fin de

aumentar la eficiencia de re activacin.


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Desventajas El reemplazo del catalizador suele ser laborioso. Ocasionalmente ocurre una canalizacin del f lujo

de gas, lo que ocasiona un uso ineficiente de partes

del lecho del reactor. Este sistema presenta dificultades en el control de

temperatura debido a la formacin de zonascalientes y fras en el interior del lecho.

No se puede usar un tamao de catalizadorpequeo debido a la formacin de tapones y cadas

de presin.


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Aplicaciones

Se ha demostrado la gran variedad deaplicaciones de los reactores de lecho

empacado (PBR) en procesos biolgicos,gracias a sus ventajas en tiempo en retencin,

reutilizacin del sistema biocataltico, altaeficiencia y conversiones, fcil operacin y

bajos costos. Los trabajos realizados entratamiento de aguas residuales (Young y

McCarty, 1969), remocin de amoniaco porHaug y McCarty, 1972, y ms recientemente losestudios presentados por Beg y Hassan, 1985 y

1987, son algunos de los ejemplos exitosos de suaplicacin.


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Proceso Catalizador Condiciones de

operacin

Sntesis de amoniaco Fe-K20/Al2O3 450-550C, >200 atm

Oxidacin parcial del

etileno

Ag/Al2O3 200-270 C, 10-20

atmDeshidrogenacin del

etilbencenoFe3O4-KOH >600C, 1 atm

Produccin de cidoSulfrico

V2O5 380-390C

Hidrogenacin debenceno

Pt/Al2O3 500C, 30 atm

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