UNIDAD V: INTRODUCCIN A LOS REACTORES GAS LIQUIDO SLIDO.

5.2 REACTORES CON EL SLIDO EN LECHO FIJO.

Tipos de flujo en reactores multifsicos:

Las reacciones entre los componentes de un gas y un lquido se llevan a cabo en una gran variedad de equipos, los cuales a menudo tienen un nombre confuso.Esta gran variedad de sistemas ha de cumplir unas condiciones bsicas: contacto eficiente entre gas y lquido (y, ocasionalmente, un catalizador slido), limitacin en la cada de presin, fcil extraccin de calor y bajo coste de construccin y mantenimiento.

Dependiendo de si la mayor resistencia a la transferencia de materia se da en el lquido o en el gas, los reactores multifsicos operan con la fase lquida dispersa y la gaseosa continua o al contrario. La eleccin de circulacin entre paralelo o contracorriente del gas y el lquido depende de la disponibilidad de fuerzas impulsoras para las transferencias de masa y de calor y la reaccin.

Fundamentos Teoricos:

Lecho:Un lecho consiste en una columna formada por partculas slidas, a travs de las cuales pasa un fluido (lquido o gas) el cual puede ser librado de algunas impurezas y sufre una cada de presin.

Lecho Fijo: Las partculas permiten el paso tortuoso (Con vueltas) del fluido sin separarse una de otras, esto hace que la altura del lecho se mantenga constante y por tanto la fraccin de vaco en el lecho (porosidad) se mantiene constante. En esta etapa el fluido experimenta la mayor cada de presin del proceso.

REACTOR DE LECHO FIJO.

Los reactores de lecho fijo consisten en uno o ms tubos empacados con partculas de catalizador, que operan en posicin vertical. Las partculas catalticas pueden variar de tamao y forma: granulares, cilndricas, esfricas, etc. En algunos casos, especialmente con catalizadores metlicos como el platino, no se emplean partculas de metal, sino que ste se presenta en forma de mallas de alambre. El lecho est constituido por un conjunto de capas de este material.

Eliminacin de calor.Debido a la necesidad de eliminar o anadir calor, no es posible usar un solo tubo de gran dimetro empacado con el catalizador. En su lugar, el reactor deber construirse con cierto nmero de tubos engarzados en un solo cuerpo como se ilustra en la figura siguiente.El intercambio energtico con los alrededores se obtiene circulando, o algunas veces hirviendo un fluido en el espacio que hay entre los tubos. Si el efecto calorfico es considerable, los tubos de catalizador deben ser pequeos para evitar temperaturas excesivas en la mezcla reaccionante.

Reactor de lecho fijo con tubos mltiples.

Reacciones Gas Liquido sobre catalizadores slidos.Estas reacciones multifsicas son del tipo

A(gl) + B (l) Productos

Y se pueden llevar a cabo de diferentes formas

Se usan variedad de reactores para los sistemas slidos liquido gas, basndose en el tamao de las partculas slidas utilizadas.As, se tienen dos grupos de reactores trifsicos:

Reactores con el slido en lecho fijo.

Reactores con el slido en suspensin.

Los equipos de contacto empacados con el slido en lecho fijo utilizan partculas slidas grandes, y los reactores de slidos en suspensin (conocidos tambin como reactores de lodos o tipo slurry) utilizan slidos en suspensin muy finos, mientras que los lechos fluidizados pueden utilizar ambos tamaos, dependiendo de las velocidades de flujo.

5.2 Reactores con el slido en lecho fijo

Esta manera de poner en contacto las fases que intervienen en la reaccin se usa normalmente cuando las partculas slidas son grandes (mayores de aproximadamente 1 mm).En estos reactores es importante mantener condiciones de flujo uniforme a travs del lecho slido y una mezcla intensa de las fases, siendo el grado de mojado del catalizador por el lquido un factor crucial en la eficacia del proceso.Suelen operarse en condiciones adiabticas, por lo que es importante evitar la produccin de sobrecalentamientos puntuales cuando se usen para reacciones exotrmicas.

Esquemas bsicos de contacto para reactores con el slido en el lecho fijo:1.- Lecho percolador de corrientes paralelas.2.- Columna empaquetada de borboteo.3.- Reactor de lecho mvil.

Reactor de Lecho Percolador ( Trickle bed)

El tipo ms comn de reactor de lecho fijo usado en la industria es el lecho percolador, en el que la fase liquida percola (se mueve a travs del lecho poroso), desde la parte superior del reactor, a travs de un lecho empaquetado de catalizador, mientras que la fase gaseosa fluye de forma continua tambin desde la parte alta constituyendo una corriente paralela.

Columna de borboteo

Otro tipo de reactor trifsico de lecho fijo es la columna de borboteo, en la que gas y liquido fluyen en corrientes paralelas ascendentes y el gas constituye la fase dispersa.

Reactor de lecho mvil.

En algunos procesos, como en la hidrodemetalizacin de crudos pesados con alto contenido en metales , es necesario reemplazar el catalizador muy frecuentemente por prdida de su actividad. Para ello se usa un lecho mvil, en el que el slido desactivado se retira del reactor por la parte baja del lecho y se repone por la parte superior. De esta forma, se tiene una corriente descendente de slido paralela a las de gas y liquido.

Los reactores trifsicos de lecho fijo no pueden usarse cuando la alimentacin es un barro o uno de los productos de reaccin es slido; ello conducira a prdidas de carga excesivas y mal funcionamiento de la columna.

En estos reactores, dependiendo del rgimen de trabajo, se puede hacer la aproximacin de flujo pistn para ambas fases.

En los reactores de lecho percolador se tienen tiempos de residencia relativamente bajos para el liquido, por lo que no son aptos para reacciones lentas.

Ejemplos de reacciones trifsicas llevadas a cabo en lecho fijo:

*