REACTORES HETEROGÉNEOS

Dr. Rogelio Cuevas García
Número de horas de enseñanza teórica: 64
Valor en créditos: 8

Objetivos
Impartir los conocimientos que permitan al
egresado analizar el comportamiento de
reactores catalíticos. El alumno adquirirá
conocimientos y desarrollará habilidades que le
permitirán profundizar por cuenta propia en
temas relacionados con ingeniería de reactores.
Ingeniería de reactores
Contenido
1. Introducción
2. Termodinámica de reacciones químicas. Sistemas homogéneos.
Sistemas heterogéneos. Cinética química. Velocidad de reacción,
teorías moleculares de velocidad de reacción, cinética de reacciones
homogéneas, simples y complejas.
3. Reactores homogéneos. Ecuaciones de transporte, modelos
comportamiento ideal de reactores homogéneos, modelos
comportamiento no ideal de reactores homogéneos.
de
de
4. Introducción a la catálisis heterogénea. Principales componentes de los
catalizadores soportados. Adsorción física y química, mecanismos de
reacción y expresiones de velocidad en sistemas heterogéneos. Efectos
difusionales sobre la cinética de reacciones catalíticas. Resistencias
interparticulares, resistencias intraparticulares
Ingeniería de reactores
5. Reactores heterogéneos. Reactor de lecho fijo, correlación de
coeficientes de transferencia, modelos pseudo-homogéneos,
modelos heterogéneos, multiplicidad y estabilidad del estado
estacionario, control de operación.
6. Reactor de lecho fluidificado. Modelo de Kunni-Levenspiel.
Modelo de Davison, modelo de ensamblaje de burbujas.
7. Aspectos relevantes de los reactores por goteo y de lodos.
8. Ejemplos de análisis del comportamiento de reactores.
Ingeniería de reactores
•Bibliografía
•R. Aris. Elementary Chemical Reactor Analysis. Prentice Hall, 1969.
•J.J. Carberry. Chemical and Catalytic Reaction Engineering. McGrawHill, 1976.
•G. Froment, K. Bischoff. Analysis and Design of Chemical Reactors. J.
Wiley, 1979.
•C.D. Holland, R.G. Fundamentals of Chemical Reaction Engineering,
Prentice Hall, 1979.
•L. Lapidus, N. Amundson. Chemical Reactor Theory, A. Review.
Prentice Hall, 1977.
•H.F. Rase. Chemical Reactor Design for Process Plants. Vol. I y II. J.
Wiley, 1977.
•Fogler H. S., Elements of Chemical Reaction Engineering, Prentice
Hall, 1998.
•Levespiel O., Chemical reaction engineering, John Wiley and Sons,
New York, 1999.
•Revistas especializadas
Objetivos:
Durante el desarrollo del curso el alumno
desarrollara las siguientes habilidades:
 Determinará
los modelos cinéticos para los
procesos catalíticos heterogéneos
 Aplicara cinéticas de reacciones complejas (LWWH)
para el diseño de reactores heterogéneos.
 Analizara las características física y químicas y su
efecto en los fenómenos de trasporte en la
reacciones
 Modelara y diseñara reactores heterogéneos
 Desarrollará el trabajo en equipo para resolver
problemas de diseño abiertos.
UNIDAD 1. Elementos de cinética de reacciones catalíticas
heterogéneas
1.1 Importancia de los procesos catalíticos heterogéneos
industriales
1.2 Revisión de los conceptos básicos en catálisis
1.3 Cinéticas de reacciones catalíticas heterogéneas
o
o
Ecuaciones LHHW
Discriminación de modelos y estimación de parámetros
UNIDAD 2 Problemas de transporte de masa y energía en reacciones
catalizadas por sólidos
2.1 Efectos interparticulares
◦ Transferencia de masa, coeficientes de transferencia
◦ Transferencia de energía
◦ factor de efectividad externo
2.2 Efectos de la transferencia de masa interna.
◦ Estructura interna de los catalizadores
◦ Difusión en los poros
◦ Difusión Knudsen
◦ Difusión molecular

2.3 Factor de efectividad isotérmico
o Efectos en partículas no isotérmicas
Unidad 3. Análisis y diseño de los reactores catalíticos heterogéneos
◦ 3.1 Reactores de lecho fijo
 Procesos industriales
 Modelos pseudohomogeneos
◦ 3.2 diseño de reactores especializados
 Reactores de lecho percolador
 Reactores de lecho fluidizado
Tópico
Fogler (4th Ed)
Froment
Smith
Reacciones catalíticas fluido sólido heterogéneas
Catálisis
10.1-10.4
2.1-2.3
7.1-7.7
Pasos de la reacción catalítica,
Expresiones de las leyes de
velocidad
Desactivación de catalizadores
10.7
5.1-5.3
8.7-8.8
Problemas de transferencia de masa y energía
Difusión externa
11.1-11.4
3.1-3.3
10.1-10.6
Difusión interna
12.1-12.3
3.4-3.5
9.1-9.4,
11.1-11.12
Factores de efectividad
12.4-12.5
3.6-3.7
3.9
globales
Diseño de reactores
Reactores de lecho empacado
12.6-12.7
11.1-11.6
13.1-13.5
(Packed bed reactors)
Reactores de lecho de lecho
12.9
13.1-13.5
percolador
13.10-13.11 20
Si el tiempo permite
Reactores de lecho fluidizado
12.8.
14
13.12-13.13
(Fluidized bed reactors)
Levenspiel
(3rd Ed)
8.1-8.6 18
21
18
18
19
22
Bibliografía




Fogler, S., Elements of Chemical Reaction Engineering, 3ª.
Edition, Upper Saddle River, New Jersey, Prentice Hall, 1999.
Froment, G, Bischoff K. B., Chemical Reactor Analysis and
Design, 2nd Edition, New York, Wiley, 1990
Smith, J. M., Ingeniería de la Cinética Química, 3ª. Edición,
México, Compañía Editorial Continental, 1991.
Levespiel, O., Chemical Reactor Engineering, 3ª. Edición,
New York, Wiley, 1998
Clases teóricas

Evaluación continua

Discusión de artículos