Reactores y catalisis
Introducción
En la siguiente investigación, se hara un breve analisis
sobre reactores y catalisis, en donde se establecera una concreta
relación entre ambos según criterios de los integrantes de este
grupo. Ademas de esto, se obtendra un basico aprendizaje
sobre los reactores, en los cuales haremos énfasis en los tipos
mas comunes e importantes, seguido de una breve conceptualización
de catalisis como proceso que perjudica la rapidez de una
reacción, a través de las cuales definiremos tres de sus tipos
mas resaltantes.
Y para finalizar, cada integrante del grupo, constituira un
ejempló (Según Autor), en donde acaezca una similitud entre los
términos ya mencionados.
Reactor
Un reactor químico es una unidad procesadora diseñada para que en
su interior se lleve a cabo una o varias reacciones químicas. Dicha
unidad procesadora esta constituida por un recipiente cerrado, el cual
cuenta con líneas de entrada y salida para sustancias químicas, y
esta gobernado por un algoritmo de control.
Los reactores químicos tienen como funciones principales;
* Asegurar el tipo de contacto o modo de fluir de los reactantes en el interior
del tanque, para conseguir una mezcla deseada con los materiales reactantes.
* Proporcionar el tiempo suficiente de contacto entre las sustancias y con el
catalizador, para conseguir la extensión deseada de la reacción.
* Permitir condiciones de presión, temperatura y composición de
modo que la reacción tenga lugar en el grado y a la velocidad deseada,
atendiendo a los aspectos termodinamicos y cinéticos de
lareacción.
Ecuación de Rendimiento
Es aquella expresión matematica que relaciona la salida con la
entrada en un reactor químico, para diversas cinéticas y
diferentes modelos de contacto.
* Modelo de Contacto. Esta referido a como los materiales circulan a
través del reactor y se contactan unos con otros dentro de este,
ademas del tiempo que necesitan para mezclarse, y las condiciones y
características de la incorporación de material.
* Cinética. Esta referido a cuan rapido ocurren las
reacciones, el equilibrio dentro del reactor, y la velocidad de la
reacción química; estas factores estan condicionados por
la transferencia (balance) de materia y energía.
El balance de masa esta dado por la relación;
entra – sale + genera – desaparece = acumula
Tipos de Reactores Químicos
Existen infinidad de tipos de reactores químicos, y cada uno responde a
las necesidades de una situación en particular, entre los tipos
mas importantes, mas conocidos, y mayormente utilizados en la
industria se puede mencionar los siguientes;
* Reactor Discontinuo. Es aquel en donde no entra ni sale material durante la
reacción, sino mas bien, al inicio del proceso se introducen los
materiales, se lleva a las condiciones de presión y temperatura
requeridas, y se deja reaccionar por un tiempo preestablecido, luego se
descargan los productos de la reacción y los reactantes no convertidos.
También es conocido como reactor tipo Batch.
* Reactor Continuo. Mientras tiene lugar la reacción química en
el interior del reactor, éste se alimenta constantemente de material
reactante, y también seretira ininterrumpidamente los productos de la
reacción.
* Reactor Semicontinuo. Es aquel en el cual inicialmente se carga de material
todo el reactor, y a medida que tiene lugar la reacción, se va retirando
productos y también incorporando mas material de manera casi
continúa.
* Reactor Tubular. En general, es cualquier reactor de operación
continua, con movimiento constante de uno o todos los reactivos en una
dirección espacial seleccionada, y en el cual no se hace ningún
intento por inducir al mezclado. Tienen forma de tubos, los reactivos entran
por un extremo y salen por el otro.
* Tanque con Agitación Continua. Este reactor consiste en un tanque
donde hay un flujo continuo de material reaccionante y desde el cual sale
continuamente el material que ha reaccionado. La agitación del contenido
es esencial, debido a que el flujo interior debe estar en constante
circulación y así producir una mezcla uniforme.
* Reactor de Lecho Fluidizado. Se utiliza para reacciones donde intervengan un
sólido y un fluido (generalmente un gas). En estos reactores la
corriente de gas se hace pasar a través de las partículas
sólidas, a una velocidad suficiente para suspenderlas, con el movimiento
rapido de partículas se obtiene un alto grado de uniformidad en
la temperatura evitando la formación de zonas calientes.
* Reactor de Lecho Fijo. Los reactores de lecho fijo consisten en uno o
mas tubos empacados con partículas de catalizador, que operan en
posición vertical. Las partículas catalíticas pueden
variar de tamaño y forma; granulares, cilíndricas,
esféricas, entreotros. En algunos casos, especialmente con catalizadores
metalicos como el platino, no se emplean partículas de metal,
sino que éste se presenta en forma de mallas de alambre. El lecho
esta constituido por un conjunto de capas de este material. Estas mallas
catalíticas se emplean en procesos comerciales como por ejemplo, para la
oxidación de amoniaco y para la oxidación del
acetaldehídico a acido acético.
* Reactor de Lecho Con Escurrimiento. En estos reactores el catalizador
sólido esta presente como en el lecho fijo. Los reactivos se
hacen pasar en corrientes paralelas o a contracorriente a través del
lecho.
* Reactor de Lecho de Carga Móvil. Una fase fluida pasa hacia arriba a
través de un lecho formado por sólidos. El sólido se
alimenta por la parte superior del lecho, se mueve hacia debajo de la columna y
se saca por la parte inferior.
* Reactor de Burbujas. Permiten hacer burbujear un reactivo gaseoso a
través de un líquido con el que puede reaccionar, porque el
líquido contiene un catalizador disuelto, no volatil u otro
reactivo. El producto se puede sacar del reactor en la corriente gaseosa.
* Reactor con Combustible en Suspensión. Son similares a los reactores
de burbujeo, pero la fase “líquida” esta formada por
una suspensión de líquidos y partículas finas del
catalizador sólido.
* Reactor de Mezcla Perfecta. En este reactor las propiedades no se modifican
ni con el tiempo ni con la posición, ya que suponemos que estamos
trabajando en estado de flujo estacionario y la mezcla de reacción es
completamente uniforme. El tiempo de mezcla tiene que sermuy pequeño en
comparación con el tiempo de permanencia en el reactor. En la
practica se puede llevar a cabo siempre que la mezcla fluida sea poco
viscosa y esté bien agitada.
* Reactores de Recirculación. Pueden ser CON dispositivo separador,
cuando se toma parte de la corriente de salida y se llevan directamente a la
entrada del reactor. sin dispositivo separador, cuando en la salida del reactor
colocamos un dispositivo separador que hace que se separen reactivos y
productos, luego los reactivos se recirculan de nuevo al reactor.
* Reactores de Membrana. Son aquellos que combinan la reacción y la
separación en una sola unidad; la membrana selectivamente remueve una (o
mas) de las especies reactantes o productos. Estos reactores han sido
comúnmente usados para aplicaciones en las cuales los rendimientos de la
reacción estan limitados por el equilibrio. También han
sido propuestos y usados para otras aplicaciones; para incrementar el
rendimiento y la selectividad de reacciones enzimaticas y
catalíticas influyendo a través de la membrana sobre la
concentración de una (o mas) especie(s) intermedia(s),
removiéndola(s) selectivamente (o ayudando a mantenerlas en una
concentración baja), evitando la posibilidad de que dichos compuestos
envenenen o desactiven el catalizador y para proveer una interface controlada
entre dos o mas reactantes.
* Fermentadores. Este tipo de reactores utilizan hongos, los cuales forman un
cultivo, el cual a su vez se transforma en una “sopa” espesa que
contiene crecimientos filamentosos. Un ejemplo se encuentra en la
fabricación deantibióticos como la penicilina.
* Reactor Trickle Bed. Este tipo de reactor supone la existencia de un flujo
continuo de gas y otro de líquido hacia abajo sobre un lecho fijo de
partículas sólidas catalíticas, las características
de las partículas sólidas y de su empaquetamiento, junto con los
caudales y propiedades de las dos corrientes de fluidos determinaran el
régimen de flujo del reactor y también sus propiedades
fluido-dinamicas.
También se pueden mencionar los reactores ISOTÉRMICOS, que son
aquellos que trabajan u operan a una misma temperatura constante; y
también los reactores ISOBARICOS, que son aquellos que trabajan u
operan a una misma presión constante.
Catalisis
La catalisis es el proceso por el cual se aumenta o disminuye la
velocidad de una reacción química.
Por ejemplo, los que reducen la velocidad de la reacción son denominados
“catalizadores negativos” o inhibidores. A su vez, las sustancias
que aumentan la actividad de los catalizadores son denominados catalizadores
positivos o promotores, y las que los desactivan son denominados venenos
catalíticos.
Esquema de la hidrogenación de un doble enlace C=C, catalizada por un
metal.
La “producción” de los productos químicos
industriales mas importantes implica a la catalisis. Por ejemplo,
en la reducción del etino a eteno, el catalizador paladio (Pd) es
'envenenado' parcialmente con acetato de plomo (Pb (CH3COO)2). Sin la
desactivación del catalizador, el eteno producido se reducira
posteriormente a etano.
Tipos de Catalisis
Existen tres tipos generales de catalisis, dependiendo de la naturaleza
de lasustancia que aumenta la velocidad; catalisis heterogénea,
catalisis homogénea y catalisis enzimatica.
Catalisis Homogénea
Es la que tiene lugar cuando los reactivos y el catalizador se encuentran en la
misma fase, sea líquida o gaseosa. En la catalisis
homogénea se tiene un acceso mas facil al mecanismo de
reacción y por consecuencia se puede dominar mejor el proceso
catalítico correspondiente. Otra ventaja no menos despreciable de este
tipo de catalisis es la ausencia de efectos de envenenamiento tan
frecuentes en el caso de la catalisis heterogénea, y que obliga a
tratamientos costosos de eliminación de impurezas. Finalmente, el
último impulso que han dado los complejos organometalicos a la
catalisis homogénea ha sido decisivo en su aplicación
industrial a gran escala.
Tanto en el estudio como en la aplicación de una catalisis
homogénea en solución no se debe perder de vista que la velocidad
no depende directamente de sus concentraciones sino de sus actividades, ya que
la presencia de especies ajenas al acto catalítico puede influenciarlas.
Así por ejemplo se observa a menudo que al cambiar el solvente la
velocidad de reacción se ve afectada esto se explica muy a menudo por un
efecto de solvatación o interacciones electroestaticas.
Catalisis Heterogénea
Es un término químico que describe la catalisis cuando el
catalizador esta en una fase diferente (es decir sólido,
líquido y gas, pero también aceite y agua) a los reactivos. Los
catalizadores heterogéneos proporcionan una superficie en la que pueda
tener lugar la reacción.
Para que la reacción se produzca, uno o mas de losreactivos deben
difundir a la superficie del catalizador y absorberse en él.
Después de la reacción, los productos deben desorberse de la
superficie y difundir lejos de la superficie del sólido. Con frecuencia,
este transporte de reactivos y productos de una fase a otra desempeña un
papel dominante en la limitación de la velocidad de reacción. La
comprensión de estos fenómenos de transporte y la química
de superficies, es un area importante de investigación de los
catalizadores heterogéneos.
El area de la superficie del catalizador también puede ser
considerado. Los Silicatos meso porosos, por ejemplo, han encontrado utilidad
como catalizadores debido a que sus areas superficiales puede ser de
mas de 1000 m2/g, lo que aumenta la probabilidad de que una
molécula de reactivo en solución entre en contacto con la
superficie del catalizador y se adsorba . Si no se tienen en cuenta las
velocidades de difusión, las velocidades de reacción para varias
reacciones en las superficies depende únicamente de las constantes de
velocidad y las concentraciones de los reactivos.
Catalisis Enzimatica
La cinética enzimatica estudia la velocidad de las reacciones
químicas que son catalizadas por las enzimas. El estudio de la
cinética de una enzima nos mostrara los detalles del mecanismo
catalítico de esa enzima, su papel en el metabolismo, cómo es
controlada su actividad en la célula y cómo puede ser inhibida su
actividad por drogas o venenos o potenciada por otro tipo de moléculas.
Las enzimas son macromoléculas con la capacidad de manipular otras
moléculas, denominadas sustratos. Un sustrato escapaz de unirse al
centro catalítico de la enzima que lo reconozca y transformarse en un
producto a lo largo de una serie de pasos denominados mecanismo
enzimatico. Algunas enzimas pueden unir varios sustratos diferentes y/o
liberar diversos productos, como es el caso de las proteasas al romper una
proteína en dos poli péptidos. En otros casos, se produce la
unión simultanea de dos sustratos, como en el caso de la DNA-polimerasa,
que es capaz de incorporar un nucleótido (sustrato a) a una hebra de ADN
(sustrato b). Aunque todos estos mecanismos suelen seguir una compleja serie de
pasos, también suelen presentar una etapa limitante que determina la
velocidad final de toda la reacción. Esta etapa limitante puede
consistir en una reacción química o en un cambio conformacional
de la enzima o del sustrato.
Importancia de la Catalisis
Se estima que el 90% de todos los productos químicos producidos
comercialmente involucran catalizadores en alguna etapa del proceso de su
fabricación. En el 2005, los procesos catalíticos generaron cerca
de 900.000 millones de dólares en productos de todo el mundo. La
catalisis es tan penetrante que las subareas no son
facilmente clasificables. Algunas areas de particular
concentración se estudian mas adelante.
Procesamiento de Energía
El refinado de petróleo hace un uso intensivo de la catalisis
para la alquilación, craqueo catalítico (rotura de hidrocarburos
de cadena larga en trozos mas pequeños), reformado de nafta y el
reformado con vapor (conversión de hidrocarburos en gas de
síntesis). Incluso los gases de combustión de la quema de
combustiblesfósiles es tratada a través de la catalisis:
convertidores catalíticos, normalmente compuestos de platino y rodio,
rompen algunos de los subproductos mas nocivos de los gases de escape de
los automóviles.
2 CO + 2 NO → 2 CO2 + N2
Con respecto a los combustibles sintéticos, un viejo pero importante
proceso es el síntesis de Fischer-Tropsch de hidrocarburos a partir del
gas de síntesis, que a su vez se procesa a través de la
reacción de cambio agua-gas, catalizada por el hierro. El
Biodiésel y los biocombustibles relacionados requieren un procesamiento
tanto a través de los catalizadores inorganicos como de los
biocatalizadores.
Las pilas de combustible se basan en catalizadores de las reacciones tanto
anódicas como catódicas.
Productos Químicos a Granel
Algunas de los productos químicos obtenidos a gran escala se producen a
través de la oxidación catalítica, a menudo usando
oxígeno. Algunos ejemplos son el acido nítrico (a partir
de amoníaco), el acido sulfúrico (a partir de
dióxido de azufre a trióxido de azufre por el proceso de las
camaras de plomo), el acido tereftalico a partir de
p-xileno, y el acrilonitrilo a partir de propano y amoníaco.
Muchos otros productos químicos son generados por reducción a
gran escala, a menudo a través de hidrogenación. El ejemplo a
mayor escala es el amoníaco, que se prepara a través del proceso
de Haber a partir de nitrógeno. El Metanol es preparado a partir de
monóxido de carbono.
Los polímeros a granel derivados de etileno y propileno se preparan a
menudo a través de la catalisis Ziegler-Natta. Los
poliésteres, las poliamidas, y losisocianatos se obtienen a
través de la catalisis acido-base.
La mayoría de los procesos de carbonilación requieren
catalizadores metalicos, los ejemplos incluyen la síntesis de
acido acético mediante el proceso Monsanto y la
hidroformilación.
Química Fina
Muchos productos de química fina se preparan a través de la
catalisis, los métodos incluyen a los de la industria pesada,
así como procesos mas especializados que serían
prohibitivamente caros a gran escala. Algunos ejemplos son la metatesis de
olefinas usando el catalizador de Grubbs, la reacción de Heck, y la
reacción de Friedel-Crafts.
Debido a que la mayoría de los compuestos bioactivos son quirales,
muchos productos farmacéuticos son producidos por catalisis
enantioselectiva.
Procesamiento de Alimentos
Una de las aplicaciones mas obvias de la catalisis es la
hidrogenación (reacción con el hidrógeno gas) de las
grasas usando níquel como catalizador para producir la margarina. Muchos
otros productos alimenticios se preparan a través de biocatalisis.
Analisis
Según Freddy Suarez
La catalisis, se el proceso por el cual se aumenta o disminuye la
velocidad de una reacción. Por ejemplo, los que reducen la velocidad de
la reacción son denominados “catalizadores negativos” o
inhibidores. A su vez, las sustancias que aumentan la actividad de los catalizadores
son denominados catalizadores positivos o promotores, y la que los desactiva
son llamados venenos catalíticos.
Reactor, es un equipo en cuyo interior tiene lugar una reacción
química estando este diseñado para maximizar la conversión
y selectividad de la reacción.Ejemplo de Reactor y Catalisis:
sabemos que los combustibles fósiles son una fuente importante de
energía, pero la conversión de uno de estos en energía
eléctrica es un proceso poco eficiente.
Por ejemplo para generar electricidad a partir de la combustión del
metano;
CH4 (g)+2O2 (g) CO2 (g)+2H2O (L)+ENERGIA
Donde el calor producido en la reacción se utiliza primero para
transformar el agua en vapor que luego mueve una turbina y esta a su vez mueve
a un generador.
Relación entre ambos, la principal relación existente entre ellos
y la mas importante es que al unirse forman una reacción la cual
ocasiona un aumento o disminución de la velocidad del reactivo la cual
depende del tipo de catalizador.
Analisis, hoy día la ciencia y la tecnología han permitido
realizar las cosas de una manera mas facil es por tal motivo que
existen posibilidades de adelantar o retardar. Dentro de estas se encuentra la
velocidad de un reactivo pues en nuestra area de ingeniería
muchas veces nos conviene aumentar o disminuir algo por ejemplo, en una planta
de deshidratación por glicol es importante cuidar al mismo de agentes
externos que desequilibren su estado pues formaría compuestos
corrosivos, en el caso de PH(grados de acido) también son problemas que
se pueden solucionar agregando ciertas cantidades de productos alcalinos tales
como bórax, soda cautica, dietanolamina, entre otros que logran elevar
al mismo y terminan con la complicación. Siendo el reactor el glicol y
la soda cautica el catalizador usado en este caso.
Catalisis | Reactores |
La catalisis es el proceso porel cual se aumenta o disminuye la
velocidad de una reacción química. | Un reactor químico es
una unidad procesadora diseñada para que en su interior se lleve a cabo
una o varias reacciones químicas. |
Este proceso implica que el reactor debe estar diseñado para este
soporte o tolere una reacción química. | En consecuencia, esta
unidad debe cumplir con los requisitos mínimos para llevar a cabo dicha
reacción. |
Los catalizadores generalmente reaccionan con uno o mas de los reactivos
para formar productos intermedios que, posteriormente, conducen al producto
final de reacción. | Diseñado para maximizar la conversión
y selectividad de la reacción con el menor coste posible. |
La “producción” de los productos químicos
industriales mas importantes implica a la catalisis. | Asegurar
el tipo de contacto o modo de fluir de los reactantes en el interior del
tanque, para conseguir una mezcla deseada con los materiales reactantes |
Por ejemplo, en la reducción del etino a eteno, el catalizador paladio
(Pd) es 'envenenado' parcialmente con acetato de plomo (II)
(Pb(CH3COO)2). Sin la desactivación del catalizador, el eteno producido
se reducira posteriormente a etano | Proporcionar el tiempo suficiente
de contacto entre las sustancias y con el catalizador, para conseguir la
extensión deseada de la reacción. |
Ejemplo de catalisis: Por ejemplo: la lana de acero arde con dificultad
en el aire el cual contiene 20% de oxígeno, pero enciende con llama
blanca y brillante en oxígeno puro. Es decir, que al variar la
concentración de oxígeno se manifiesta un comportamiento
diferente.Dependencia de la velocidad con la concentración: la
disminución de la velocidad de reacción con el paso del tiempo,
es muy típica de las reacciones. La velocidad de reacción
disminuye conforme se reduce la concentración de los reactivos, y a la
inversa, la velocidad aumenta cuando se incrementa la combinación de los
reactivos.
Reactor Discontinuo
Ejemplo de reactores;
Es aquel en donde no entra ni sale material durante la reacción, sino
mas bien, al inicio del proceso se introducen los materiales, se lleva a las
condiciones de presión y temperatura requeridas, y se deja reaccionar
por un tiempo preestablecido, luego se descargan los productos de la
reacción y los reactantes no convertidos. También es conocido
como reactor tipo Batch.
Reactor Continuo
Mientras tiene lugar la reacción química al interior del reactor,
éste se alimenta constantemente de material reactante, y también
se retira ininterrumpidamente los productos de la reacción.
Analisis, Podemos inferir de los puntos ya tratados que existe una
amplia relación entre catalisis y reactores debido a que el
diseño de los reactores viene dado por el tipo de reacción
química que este podra procesar, así como también
el proceso de catalisis utiliza agentes químicos que aumentan o
disminuyen la velocidad de reacción, permitiendo obtener el producto
deseado.
Según Levenspiel, O. (1998),
Un reactor químico es una unidad procesadora diseñada para que en
su interior se lleve a cabo una o varias reacciones químicas. Por
consiguiente, la catalisis son procesos los cuales nos ayudan a
modificar la velocidad de una reacción, con elfin de obtener el grado de
rapidez deseado.
Hay dos tipos basicos principales del recipiente;
* Tanque.
* Pipa.
Ambos tipos se pueden utilizar como los reactores continuos o reactores de la
hornada. Lo mas comúnmente posible, los reactores funcionan en
estado estacionario, pero puede también funcionar en estado transitorio.
Hay tres modelos basicos principales usados para estimar las variables
de proceso mas importantes de diversos reactores químicos;
* reactor de la hornada modelo (hornada).
* reactor continúo del revolver-tanque modelo (CSTR).
* reactor del flujo del enchufe modelo (PFR).
Las variables de proceso dominantes incluyen
* Tiempo de Residencia (T)
* Volumen (v)
* Temperatura (t)
* Presión (p)
* Concentraciones de las Especies Químicas (C1, C2, C3, Cn)
* Coeficientes del Traspaso Térmico (h, U)
En Síntesis, en la mayoría de los casos, un reactor
químico tiene tres funciones;
* Proporcionar el Tiempo de Residencia.
* La Transmisión de Calor.
* La Agitación o Mezcla de las Fases.
Los factores principales en que se fundamenta el diseño de reactores
son;
* El intervalo de temperaturas.
* La presión de operación.
* El tiempo de residencia o la velocidad espacial.
* La corrosión.
* La transmisión del calor.
* El control de la temperatura.
* La agitación para lograr la uniformidad o el control de temperatura.
* El funcionamiento discontinuo o continuo.
* La velocidad de producción.
Un ejemplo seria, los diferentes reactores empleados en distintas épocas
para la oxidación deldióxido de azufre y la síntesis y la
oxidación del amoníaco proporcionan una comparación
interesante de los diferentes caminos seguidos para lograr el mismo fin.
Con respecto a la catalisis, según lo que leí, la
producción de los productos químicos industriales mas
importantes implica la utilización de la misma. Del mismo modo, la
mayoría de los procesos “biológicamente”
significativos son catalizados, por ejemplo, el convertidor catalítico
de los automóviles y la dinamica del agujero de ozono. Las
reacciones catalíticas son las preferidas en la química verde
para un medioambiente amigable debido a la reducida cantidad de residuos que
genera en lugar de las reacciones estequiometrias en las que se consumen todos
los reactivos y se forman mas productos secundarios. El catalizador
mas común es el protón (H +). Muchos de metales de
transición y los complejos de los metales de transición se
utilizan en la catalisis. Los catalizadores llamados enzimas son
importantes en Biología.
El catalizador funciona proporcionando un camino de reacción alternativo
al producto de reacción. La dismutación del peróxido de hidrógeno
para dar agua y oxígeno es una reacción que esta
fuertemente afectada por los catalizadores;
2 H2O2 → 2 H2O + O2
Esta reacción esta favorecida, en el sentido de que los productos
de reacción son mas estables que el material de partida, sin
embargo, la reacción no catalizada es lenta. La descomposición
del peróxido de hidrógeno es de hecho tan lenta que las
soluciones de peróxido de hidrógeno estan disponibles
comercialmente. Tras la adición de una pequeña cantidad
dedióxido de manganeso, el peróxido de hidrógeno reacciona
rapidamente de acuerdo a la ecuación anterior. Este efecto se ve
facilmente por la efervescencia del oxígeno. El dióxido de
manganeso puede ser recuperado sin cambios, y volver a utilizarse de forma
indefinida, y por lo tanto no se consume en la reacción. En
consecuencia, el dióxido de manganeso cataliza esta reacción.
La característica general de la catalisis es que la
reacción catalítica tiene un menor cambio de energía libre
de la etapa limitante hasta el estado de transición que la
reacción no catalizada correspondiente, resultando en una mayor
velocidad de reacción a la misma temperatura. Sin embargo, el origen
mecanico de la catalisis es complejo.
Los catalizadores pueden afectar favorablemente al entorno de reacción,
por ejemplo, los catalizadores acidos para las reacciones de los
compuestos carbonílicos forman compuestos intermedios específicos
que no se producen naturalmente, tales como los esteres de Osmio en la
dihidroxilación de alquenos catalizadas por el tetróxido de osmio,
o hacer la ruptura de los reactivos a formas reactivas, como el
hidrógeno atómico en la hidrogenación catalítica.
En el ambito cinético, las reacciones a las cuales sometemos a
catalisis se comportan como reacciones químicas, es decir, que la
velocidad de reacción depende de la frecuencia de contacto de los
reactivos en la etapa determinante de la velocidad; un ejemplo de esto es la
famosa ecuación de Arrhenius.
Y para finalizar mi analisis, pienso que tanto el proceso de
catalisis como los reactores son dependientes, dado que generalmente,si
no existe un equipo en donde puedan llevarse reacciones químicas, estas
no se ejecutaran, y por consiguiente, no podran ser catalizadas.
Nota, cuando hablo de reactor, me refiero a cualquier entorno en donde pueda llevarse
a cabo una reacción; un ejemplo de esto es el planeta Tierra.
Según Henry Mendiburu Díaz, Ralph H Petrucci y, William S Harwood
Catalisis, se utiliza generalmente para acelerar una reacción
elevando la temperatura. Otra manera de acelerar una reacción es
utilizando un catalizador.
El catalizador proporciona una sustancia alternativa de la reacción con
una menor energía de activación el catalizador participa en la
reacción química sin experimental un cambio permanente, se
sitúa generalmente sobre la flecha de la reacción.
Reactores, un reactor químico es una unidad procesadora diseñada
para que en su interior se lleve a cabo una o varias reacciones
químicas. Dicha unidad procesadora esta constituida por un
recipiente cerrado, el cual cuenta con líneas de entrada y salida para
sustancias químicas, y esta gobernado por un algoritmo de control.
Los reactores químicos tienen como funciones principales: Asegurar el
tipo de contacto o modo de fluir de los reactantes en el interior del tanque,
para conseguir una mezcla deseada con los materiales reactantes.
Proporcionar el tiempo suficiente de contacto entre las sustancias y con el
catalizador, para conseguir la extensión deseada de la reacción.
Permitir condiciones de presión, temperatura y composición de modo
que la reacción tenga lugar en el grado y a la velocidad deseada,
atendiendo a los aspectostermodinamicos y cinéticos de la
reacción.
Conclusión
Con la finalización del trabajo, obtuvimos los fundamentos necesarios
para comprender él porque hacer hincapié en el estudio de la
cinética química, sin subestimar que en ciertas ocasiones, los
ingenieros plantamos mayor importancia en aumentar la rapidez de una
reacción, que en mejorar su rendimiento, dado que, al disminuir el tiempo
de una reacción, ayudaremos a reducir el tiempo de contaminación.
También aprendimos que los catalizadores proporcionan un camino de
reacción alternativo al producto de reacción y, que la velocidad
de la reacción aumenta a medida que esta ruta alternativa tenga una
mejor energía de activación que la ruta de reacción no
mediada por el catalizador. Por consiguiente, se obtuvo conocimientos acerca de
los reactores, los cuales son equipos en los que se llevan a cabo las
reacciones químicas, y sus principales funciones son; Asegurar el tipo
de contacto, Proporcionar el tiempo suficiente y, Permitir condiciones de
temperatura, presión y composición para que la reacción
tenga lugar al grado e velocidad deseada.
Reactor Químico, Capacidad de 50L-20000, Presión del
diseño de 1.0Mpa.
Catalizadores Heterogéneos como los Convertidores Catalíticos de
los Automóviles estan colocados en estructuras diseñadas
para maximizar su Area Superficial.
Sección Transversal de un Reactor Tanque Agitado con Camisa de
Calefacción.
Catalisis Homogénea
Los reactivos y el catalizador estan en la misma fase.
v = f. (catalizador)
Catalisis Heterogénea.
Los reactivos y el catalizador estan en diferente fase.
v= f. (superficie de catalizador)
En la Catalisis Heterogénea, una superficie sólida
actúa como Catalizador, mientras que las sustancias que reaccionan
químicamente estan en fase líquida o gaseosa.
Red Tematica de Catalisis Homogénea con Metales de
Transición.
Hidrogenación Selectiva
Transferencia de Hidrógeno
Isomerización de Olefinas
Hidroboración Asimétrica
Hidrosililación
Hidrovinilación
Hidroformilación
Hidrocarboxilación
Carbonilación de Haluros Aromaticos
Co-Polimerización de Olefinas y CO
Cicloadición de Olefinas, Alquinos y CO
Ciclopropanación
Adición de Derivados de Alquilzinc sobre Aldehídos
Substitución Alílica
Reacción de Heck
Reacción de Suzuki
Reacción de Kharasch
Aminación (Eterificación, Tioeterificación) de Haluros
Aromaticos
Hidroacilación de Olefinas
