Efectos externos que produce la contaminaciion

1. UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ
FACULTAD DE INGENIERIA QUÍMICA
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA QUÍMICA
DEL GAS NATURAL Y ENERGÍA
CÁTEDRA: CATALISIS DE HIDROCARBUROS
CATEDRÁTICO: ING. QUISPE COQUIL, VIOLETA
ESTUDIANTE: LOPEZ USURIAGA, JHONATHAN WILFREDO
HUANCAYO - PERÚ
2019 – II

2. CATALIZADOR
El catalizador aumenta la
velocidad de reacción respecto a
la reacción sin catalizador, por lo
que puede llevarse a cabo a
menor presión y temperatura. En
consecuencia, de forma más
segura y fácil de controlar.
Un catalizador puede hacer
variar la velocidad de reacción
de un proceso en miles o
millones de veces, por lo que
suele ser muy interesante su
utilización en procesos
industriales (producción de
ácido sulfúrico, amoníaco, etc).

3. CARACTERISTICAS
Selectividad de los
catalizadores. Se refiere a la
capacidad que tienen estas
sustancias de actuar en ciertas
reacciones y de no hacerlo en
otras distintas.
Para utilizar un catalizador en
una reacción determinada, se
hace necesario llevar a cabo un
número elevado de ensayos y
pruebas, hasta dar con el más
adecuado
La actividad de un catalizador
no sólo depende de su
constitución química, sino
también de su estructura física o
cristalina
Un catalizador aumenta la
velocidad de reacción o
favorece una reacción frente a
otra, pero en ningún caso
determina el equilibrio o el
punto final de la misma

4. Según la teoría del estado de transición, el catalizador reduce la barrera de energía
potencial que se debe sobrepasar para que los reaccionantes pasen a productos. Esto
provocará a su vez una disminución de la energía de activación, y por lo tanto, un aumento
de la velocidad de la misma
CARACTERISTICAS

5. Los catalizadores están en todas partes Muchos procesos
bioquímicos, tales como la oxidación de la glucosa, dependen
mucho de las enzimas, proteínas que se comportan como
catalizadores.
La enzima anhidrasa carbónica cataliza la reacción reversible
del dióxido de carbono para formar ácido carbónico. Cuando la
concentración del , en el cuerpo es demasiado alta, la anhidrasa
carbónica cataliza la siguiente reacción:
EJEMPLO

6. En la siguiente figura se muestra un diagrama de energía de la reacción entre el
dióxido de carbono y el agua para formar ácido carbónico. La reacción con el
catalizador se indica con una línea azul, y la reacción sin catalizador se indica con
una línea roja.

7. EFECTOS EXTERNOS EN UN CATALIZADOR
Contacto sólido-fluido
En el lecho fijo el fluido al circular por el espacio libre
entre las partículas sigue un modelo de flujo muy próximo
al flujo en pistón.
En el fluido se forman burbujas (cortocircuitos o “bypass”),
que contribuyen a reducir la eficacia del contacto sólido-
fluido.
Control de temperatura
La conducción térmica es el mecanismo principal de
transmisión de calor en un lecho fijo. Como la
conductividad térmica del lecho es reducida, suelen
formarse perfiles axiales y/o radiales de temperatura en el
lecho, que pueden ser un problema para la estabilidad
térmica del catalizador.

8. Tamaño de partícula de catalizador
Para facilitar la fluidización las partículas son generalmente
de tamaño reducido (típicamente de 50 μm a 100 μm).
Con este tamaño no hay problemas de difusión en la
partícula, y la eficacia de partícula es próxima a la unidad
Regeneración
Los catalizadores sufren desactivación cuando están en
operación. Si la pérdida de actividad es lenta, puede
usarse un reactor de lecho fijo.
Aquí se toma especial énfasis en lo referente al
comportamiento de un catalizador sólido con la
temperatura, ello por ser un factor importante para
determinar los cambios en los fenómenos externos
EFECTOS EXTERNOS EN UN CATALIZADOR

9. EFECTOS EXTERNOS EN UN CATALIZADOR
Efecto de la temperatura en la velocidad de reacción
Si la reacción es exotérmica convendrá favorecer las condiciones para
que se produzca una reacción no isotérmica, ya que se tendrán
temperaturas elevadas cerca de la superficie del catalizador y la
reacción se llevará a cabo más rápidamente,
siempre que el aumento de la temperatura no conlleve a condiciones
adversas como la posible descomposición del reactivo
Para reacciones endotérmicas, siguiendo el mismo razonamiento,
convendrá trabajar siempre en condiciones isotérmicas.

11. La constante de equilibrio
termodinámica no depende
de la presión del sistema, de
la presencia o ausencia de
inertes, ni de la cinética de la
reacción, pero depende de la
temperatura del sistema.
En reacciones irreversibles la
velocidad aumenta siempre
con la temperatura para
cualquier composición, por
consiguiente la velocidad
máxima corresponde a la
temperatura máxima
permisible
Para un aumento de
temperatura, la conversión
de equilibrio aumenta para
las reacciones endotérmicas y
disminuye para las
exotérmicas.
K>>1 indica que la
conversión puede ser
prácticamente completa y la
reacción puede considerarse
irreversible. K < 1
Efecto de la temperatura en la velocidad de reacción

12. En reacciones reversibles
endotérmicas una elevación de la
temperatura hace aumentar tanto
la conversión de equilibrio como
la velocidad de reacción, y por
tanto en este caso, también hay
que emplear la temperatura más
alta permisible
En las reacciones reversibles
exotérmicas aparecen dos factores
opuestos: al elevar la temperatura
aumenta la velocidad de la
reacción directa pero disminuye la
conversión máxima de acuerdo
con la variación de
Efecto de la temperatura en la velocidad de reacción

13. EFECTOS EXTERNOS EN REACCIONES CATALÍTICAS.
Los efectos
externos en las
reacciones
catalíticas
La diferencia de presiones
que existe entre la
superficie catalítica
el seno del fluido
la diferencia de
temperatura en los
mismos lugares.

14. Si la reacción es endotérmica, la temperatura de la
superficie del catalizador será inferior a la del fluido
global, y la velocidad que se observe será menor que la
correspondiente a la temperatura del fluido global
Si la reacción es exotérmica, la
temperatura de la superficie del
catalizador será superior a la del
fluido global,
En cualquier caso, la concentración
de reactante en la superficie catalítica
es inferior a la que prevalece en el
fluido global. Por tanto, la velocidad
observada, esto es, la velocidad total,
es más baja que la correspondiente a
la concentración de reactantes en el
fluido global
EFECTOS EXTERNOS EN REACCIONES CATALÍTICAS.

15. APLICACION INDUSTRIAL
PROCESO DE PRODUCCIÓN DEL ÁCIDO SULFÚRICO
CARACTERÍSTICAS DEL ÁCIDO SULFÚRICO
 A temperatura ambiente es un líquido incoloro e inodoro.
 Es intensamente corrosivo, ataca casi todos los metales.
 Extremadamente irritante, corrosivo y tóxico.
 Reacciona violentamente con el agua, generando calor.
 Es el compuesto químico que más se produce en el mundo (40 millones de
toneladas por año).

16. USOS DEL ÁCIDO SULFÚRICO
 Producción de fertilizante.
 Metalurgia: blanqueado de metales.
 Refinación del petróleo: para las calderas y procesos químicos.
 Potabilización del agua con sulfato de aluminio.
 Fábricas de papel: usado en el proceso de producción de pulpa de papel.
 Baterías eléctricas
 Producción de óleum.
PROCESO DE PRODUCCIÓN DEL ÁCIDO SULFÚRICO

17. Métodos usados:
PROCESO DE PRODUCCIÓN DEL ÁCIDO SULFÚRICO
Método de contacto
• Produce ácido 98-99%.
• Se utiliza V2O5 como catalizador.
• método que utiliza una catálisis
heterogénea
Método de cámara de plomo
• Catálisis homogénea por NO 2 .
• Produce ácido 65-78%.

18. MÉTODO DE CONTACTO
Primera etapa: producción de dióxido de azufre, SO2
En general, la producción de SO se puede escribir como:
Trabajar con exceso de aire hará que el
SO2 producido esté ya mezclado con oxígeno
en la corriente de salida hacia la siguiente
etapa, lo cual será necesario para la obtención
de SO3.
PROCESO DE PRODUCCIÓN DEL ÁCIDO SULFÚRICO

19. Segunda etapa: producción de trióxido de azufre, SO3,
a partir de SO2
La producción de trióxido de azufre a partir de la
reacción del dióxido de azufre con el oxígeno es una
reacción exotérmica y reversible (no se produce de forma
completa sino que alcanza un equilibrio químico, en el
que sigue habiendo presencia tanto de reactivos como de
productos). Podemos escribir su ecuación termoquímica
como:
La reacción se lleva a
cabo en presencia de un
catalizador sólido
(pentaóxido de vanadio,
V2O5)
PROCESO DE PRODUCCIÓN DEL ÁCIDO SULFÚRICO

20. La actuación del catalizador es óptima entre 400 y 450ºC,
y es por este motivo que se emplean estas temperaturas,
a pesar de que una disminución de la temperatura
favorecería la reacción termodinámicamente (por ser
exotérmica)
TERCERA ETAPA: CONVERSIÓN DEL SO3 EN ÁCIDO SULFÚRICO
La conversión del SO3 en ácido sulfúrico no se puede
llevar a cabo por simple reacción del trióxido de azufre
con agua.
El motivo es que la reacción
es incontrolable y crea una niebla de ácido sulfúrico y de
trióxido de azufre que afecta negativamente al proceso
PROCESO DE PRODUCCIÓN DEL ÁCIDO SULFÚRICO

21. en lugar de esto, lo que se hace primero es disolver el
trióxido de azufre en ácido sulfúrico concentrado, lo
que produce ácido disulfúrico
El H2S2O7(l) sí que puede reaccionar con agua de forma
segura en una reacción favorable termodinámicamente,
descomponiéndose para producir ácido sulfúrico
concentrado del 97 al 99%.
PROCESO DE PRODUCCIÓN DEL ÁCIDO SULFÚRICO