FACULTAD DE CIENCIAS EXACTAS Y TECNOLOGÍA
“DISEÑO DE
REACTOR CATALÍTICO
PARA LA
OBTENCIÓN DE ÉTER
DIMETILICO MEDIANTE LA DESHIDRAT DESHI DRATACIÓN ACIÓN CATALÍTICA CATALÍTICA DEL METANOL”
DOCENTE: Ing. Judith Ugarteche MATERIA: NOMBRE: Ana Karen Estrada Rivera Santa Cruz - Bolivia
ÍNDICE 1.
INTRODUCCIÓN.............................................................................................3
2.
OBJETIVOS...................................................................................................4
3.
ANTECEDENTES............................................................................................4
Diseño de reactor cataltico 4.
MARCO TE TEORICO..........................................................................................! 4.1.. 4.1
PROCES PROCESO O DE FABR FABRICA ICACIÓ CIÓN N DEL DEL ÉTER ÉTER DIMET DIMETÍLI ÍLICO CO.................................!
4.1. 4. 1.1. 1.
DESC DESCRI RIPC PCIÓ IÓN N GENE GENERA RAL L DEL DEL PROC PROCES ESO O...........................................!
4.1 4.1.2. .2.
ESQU ESQUEM EMA A DEL DEL PR PROCESO ESO................................................................."
4.2. 4.2.
REAC REACT TOR CAT CATALÍTI LÍTICO CO.............................................................................#
4.2 4.2.1. .1.
TIPO IPOS DE DE REA REACTOR CTORES ES.......................................................................#
4.2. 4.2.2. 2.
ELEC ELECCI CIÓN ÓN DEL DEL TIP TIPO O DE DE REAC REACT TOR. OR..................................................$4
4.3. 4.3.
DESC DESCRI RIPC PCIÓ IÓN N DEL DEL REA REACTOR CTOR.................................................................$"
4.4.
DIMENSIONES.......................................................................................$#
5. CLC CLCUL ULOS OS JU JUST STIF IFIC ICA ATIVOS IVOS.........................................................................%% 5.1.. 5.1
BALA BALANCE NCES S MACROS MACROSCÓ CÓPIC PICOS OS DE MA MATERIA ERIA ! ENERGÍ ENERGÍA A DEL DEL REACTOR. %%
5.2. 5. 2.
DISE DISE"O "O DEL DEL REA REACT CTOR OR CA CATALÍTI LÍTICO CO......................................................%#
5.3.
DETERMINA DETERMINACIÓN CIÓN DE LA LA MASA TOTAL TOTAL DE CA CATALI#ADOR. LI#ADOR.......................3&
$.
RECOMENDACIONES...................................................................................3&
%.
ANE&OS......................................................................................................3$
'.
BIBLIOGRAFIA. IA. ............................................................................................3$
A'a (are' Estrada )i*era
+,-i'a %
Diseño de reactor cataltico 1. INTR INTROD ODUC UCCI CIÓN ÓN.. El proecto !ue se propone consiste en el dise"o de un reactor catal#tico en el !ue tiene lugar la deshidrataci$n del %etanol para la s#ntesis del &ter di%et#lico o '(E. 'e)ido a !ue este reactor constitue la etapa %*s signi+icativa del proceso de producci$n del &ter di%et#lico a partir de la deshidrataci$n del %etanol, se dar* a continuaci$n, una perspectiva general del proceso industrial %ediante el cual se o)tiene dicho co%puesto !u#%ico. El proceso inclue, ade%*s de la deshidrataci$n catal#tica del %etanol utilizando co%o catalizador una zeolita del tipo S(-/, una )reve descripci$n de los de%*s procesos !ue tienen lugar, siendo la separaci$n de los co%ponentes de la corriente de salid salida a del del react reactor or %edi %ediant ante e dest destililac aci$n i$n 0para 0para puri puri+i+icar car nuest nuestro ro prod product ucto o recircular el reactante1 el proceso de %aor i%portancia tras la etapa de reacci$n !u#%ica. 2a )3s! )3s!ue ueda da de co%) co%)us ustiti)l )les es de auto auto%o %oci ci$n $n !ue !ue pued puedan an ree% ree%pl plaz azar ar o co%ple%entar de +or%a e+iciente los co%)usti)les actuales )asados en el petr$leo,. 2os %otivos !ue llevan a introducir co%)usti)les alternativos han variado con el paso de los a"os, pero entre los %*s i%portantes se pueden destacar: a1 (e4ora (e4ora de la calidad calidad del aire, aire, de)ido de)ido a la reducci$n reducci$n de e%isiones e%isiones del del tr*+ico tr*+ico rodado. )1 Acciones Acciones contra el ca%)io ca%)io cli%*tico cli%*tico,, co%o la reducci$n reducci$n de las e%isione e%isioness de los gases responsa)les del e+ecto invernadero. c1 Creaci$n Creaci$n de nuevas nuevas oportuni oportunidades dades de e%pleo e%pleo desarrollo desarrollo rural. 2a 3nica +uente de energ#a )asada en co%)usti)les !ue satis+ace los re!uisitos enu%erados anterior%ente, es la )io%asa, ha )*sica%ente dos +or%a de convertir la )io%asa en co%)usti)le de auto%oci$n. 2a pri%era 0v#a +er%entativa1 consiste en rotura de %ol&culas %ol&culas co%ple4as co%ple4as de celulosa celulosa para +or%ar sacarosa su posterior posterior +er%entaci$n hasta o)tener etanol. 2a v#a t&r%ica inclue la o5idaci$n parcial de la )io%asa para o)tener un gas de s#ntesis. El gas natural a es usado co%o ali%entaci$n en una gran variedad de procesos !u#%icos, en particular para producir a%on#aco, urea %etanol. El &ter di%et#lico, o A'a (are' Estrada )i*era
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Diseño de reactor cataltico '(E, actual%ente es producido por la deshidrataci$n de %etanol procedente del gas natural 0ta%)i&n puede o)tenerse a partir de )io%asa1. Actual%ente, este proceso se realiza a %u pe!ue"a escala - alrededor de 6/7,777 toneladas %&tricas por a"o 8 siendo utilizado, principal%ente, co%o un propelente de aerosoles en la industria cos%&tica. El '(E es un gas li%pio, incoloro !ue es +*cil de licuar transportar. 9or ello tiene un nota)le potencial co%o co%)usti)le para la generaci$n de potencia, en usos do%&sticos, o co%o co%)usti)le potencial para los veh#culos di&sel. a%)i&n se usa actual%ente co%o propelente para controlar la co%)usti$n de gasolinas gas$leos. Se trata de un co%puesto %isci)le con la %aor#a de disolventes org*nicos ade%*s presenta una alta solu)ilidad en agua.
2. OBJETIVOS El o)4etivo de este proecto consiste en el dise"o de un reactor catal#tico de &ter di%et#lico, de acuerdo con la nor%ativa vigente en %ateria de seguridad e higiene %edio a%)iente. El producto o)tenido de)e tener una pureza del ;;,/< en peso. 2a ali%entaci$n del proceso consistir* en una corriente de %etanol co%ercial 0disoluci$n con una ri!ueza en peso del ;;,=>< en %etanol 7,6?< en agua1.
3. ANTECEDENTES El &ter di%etilico se usa principal%ente co%o propelente. Es %isci)le con la %aor#a de los solventes org*nicos, tiene alta solu)ilidad en agua, es co%pleta%ente %isci)le en agua con ?< de etanol. Reciente%ente, se ha investigado el uso de '(E co%o aditivo para %otores a di&sel de)ido a su alta volatilidad alto octana4e. '(E se produce %ediante deshidrataci$n catal#tica so)re un catalizador de zeolita acida. 2a reacci$n principal es: @C
0C1@ @
(etanol
&ter di%etilico
En el rango de te%peratura nor%al%ente usado, no se presentan reacciones secundarias de i%portancia. A'a (are' Estrada )i*era
+,-i'a 4
Diseño de reactor cataltico 4. MARCO TEORICO 4.1. PROCESO DE FABRICACIÓN DEL ÉTER DIMETÍLICO. 4.1.1.DESCRIPCIÓN GENERAL DEL PROCESO 2a producci$n de &ter di%et#lico se realiza %ediante la deshidrataci$n catal#tica de %etanol so)re un catalizador zeol#tico de naturaleza *cida, co%o es el S(-/. 2a reacci$n principal es la siguiente: @C
0C1 @
@
En el rango de te%peraturas de operaci$n nor%al no ha reacciones laterales !ue puedan considerarse signi+icativas. El %etanol +resco de la ali%entaci$n del proceso se co%)ina con la corriente de reciclo procedente de la segunda torre de destilaci$n, !ue contiene la %aor parte del %etanol !ue no ha reaccionado, 4unto con una +racci$n %#ni%a de agua &ter di%et#lico !ue no han podido separarse en las torres de destilaci$n. ras la vaporizaci$n de la corriente %ezclada, &sta es enviada al reactor catal#tico de lecho +i4o !ue operar* adia)*tica%ente entre las te%peraturas de @/7DC /=DC una presi$n, co%o %#ni%o, de 6/ )ar, con el +in de evitar reacciones secundarias. 2a te%peratura no de)e superar nunca los >77DC, para evitar una severa desactivaci$n del catalizador. En el rango de te%peraturas de operaci$n del reactor el e+ecto de la desactivaci$n catal#tica es desprecia)le, as# co%o la presencia de reacciones laterales. Ade%*s, en este rango de te%peraturas, la cin&tica de la reacci$n de deshidrataci$n del %etanol 0s#ntesis de &ter di%et#lico1 est* descrita por la ecuaci$n de accache 8 Bondiera, ecuaci$n !ue ser* tratada con %*s detalle posterior%ente. El reactor operar* de +or%a adia)*tica, la conversi$n por paso en el reactor ser* de un =7<. 9ara alcanzar la te%peratura %#ni%a de @/7DC, pueden e%plearse los gases de salida del reactor con el +in de aprovechar su calor para precalentar la A'a (are' Estrada )i*era
+,-i'a !
Diseño de reactor cataltico ali%entaci$n al %is%o. El e+luente gaseoso !ue a)andona el reactor de)e en+riarse para lograr la vaporizaci$n del @7< de la %ezcla resultante. Antes de enviar este e+luente a las torres de destilaci$n para o)tener el &ter di%et#lico de la pureza deseada, es necesario reducir la presi$n hasta apro5i%ada%ente 67,> )ar con una v*lvula de la%inaci$n. El producto de ca)eza de la pri%era colu%na de destilaci$n ser* por tanto el '(E, %ientras !ue el producto de +ondo de esta pri%era colu%na se lleva a una segunda torre de destilaci$n donde se separa el %etanol !ue no ha reaccionado del agua, la cual tras ser en+riada se de)e enviar a un proceso de trata%iento de aguas residuales para eli%inar los restos de co%puestos org*nicos !ue pudiese contener dicha corriente. El %etanol !ue se o)tiene por ca)eza de la segunda torre de destilaci$n se recicla se %ezclar* con la ali%entaci$n +resca de %etanol, al inicio del proceso. El %etanol +resco proceder* de un al%acena%iento !ue se llevar* a ca)o a @/DC 0te%peratura a%)iente1 6 )ar 0presi$n at%os+&rica1.
4.1.2. ESQUEMA DEL PROCESO. A continuaci$n se presenta el es!ue%a 6, donde se %uestra el proceso de producci$n del &ter di%et#lico, se presenta una visi$n general de las principales etapas !ue tienen lugar, as# co%o los principales e!uipos !ue son necesarios para la operaci$n.
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Diseño de reactor cataltico
Esquema 1. 'iagra%a de +lu4o del proceso de producci$n de di%etil &ter.
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+,-i'a
Diseño de reactor cataltico 4.2. REACTOR CATALÍTICO. 4.2.1. TIPOS DE REACTORES. 2a reacci$n de deshidrataci$n del %etanol para la +or%aci$n de &ter di%et#lico es una reacci$n catal#tica heterog&nea, por ello, el siguiente estudio se centrar* en los di+erentes tipos de reactores heterog&neos disponi)les en los !ue puede llevarse a ca)o dicha reacci$n. 2os reactores destinados a realizar las reacciones catal#ticas heterog&neas son espec#+icos variados, de)en tra)a4ar continua%ente asegurar un r&gi%en de proceso $pti%o, especial%ente un r&gi%en t&r%ico $pti%o. Al %is%o tie%po de)en reunir los siguientes re!uisitos: -
Resistencia hidr*ulica %#ni%a.
-
Estructura sencilla.
-
F*cil %ane4o.
Estos reactores se pueden clasi+icar en +unci$n del estado de las +ases de las sustancias reaccionantes, pudi&ndose dividir en cuatro grupos: 6. (edio reaccionante gaseoso, catalizador s$lido: a. Reactores de contacto super+icial. ). Reactores de contacto con un lecho +iltrante 0+i4o1 de catalizador. c. Reactores de contacto con lechos +luidizados de catalizador. d. Reactores de contacto con catalizador %$vil. @. (edio reaccionante l#!uido, catalizador s$lido. a. Reactores con catalizador in%$vil. ). Reactores con lecho suspendido de catalizador. c. Reactores con +lu4o de suspensi$n del catalizador en el l#!uido. d. Reactores provistos de agitadores. . 2as sustancias reaccionantes son gases l#!uidos, el catalizador es un A'a (are' Estrada )i*era
+,-i'a #
Diseño de reactor cataltico l#!uido o una suspensi$n de un s$lido en un l#!uido: a. Colu%na con relleno 0contacto de pel#cula entre el gas el l#!uido1. ). Colu%na de )ur)u4eo 0)ur)u4eo del gas a trav&s del l#!uido o la suspensi$n del s$lido en el l#!uido1. c. Reactores con agitadores. >. 2as sustancias reaccionantes son l#!uidos in%isci)les el catalizador es un l#!uido: a. Reactores con agitadores.
R()*+,-( /( *,0+)*+, (-*). 2os reactores de contacto super+icial en !ue los !ue el catalizador se u)ica en tu)os o re4illas a trav&s de las cuales se hace pasar el gas, son %enos utilizados !ue los reactores con un lecho +iltrante o en suspensi$n del catalizador. Con el contacto super+icial, la super+icie activa del catalizador no es grande. 9or ello, estos reactores convienen ser utilizados sola%ente para reacciones e5ot&r%icas r*pidas e irreversi)les !ue se llevan a ca)o en presencia de un catalizador de alta actividad !ue asegura un rendi%iento pr$5i%o al te$rico. 9or tanto, en estas condiciones, en el aparato de contacto no se re!uiere alo4ar grandes cantidades de catalizador.
Figura 2. Aparato de contacto con el catalizador en +or%a de re4illas:
6. Anillos RaschingG @. Re4illas +or%adas por el catalizadorG . Re4illa de distri)uci$nG >. Filtro de cart$nG /. H*lvula de seguridadG A. Ad%isi$n de gas en el aparato.
R()*+,-( /( (*6, +-)0+( 78,9 /( *)+))/,-. A'a (are' Estrada )i*era
+,-i'a /
Diseño de reactor cataltico Estos reactores se utilizan para reacciones catal#ticas de todo tipo. En ellos, uno o varios lechos de catalizador se encuentran in%$viles en un soporte de parrilla 0solera1, o est*n cargados en los tu)os a trav&s del catalizador +i4o se de4a pasar la %ezcla de los gases reactivos con un co%porta%iento pr$5i%o al +lu4o en pist$n. Cuanto %*s alto sea el lecho de catalizador, tanto %enor ser* la in+luencia e4ercida por la dispersi$n a5ial del gas tanto %*s aplica)le ser* para el c*lculo del reactor un %odelo de co%porta%iento ideal. El catalizador general%ente se presenta en +or%a de granos de di+erentes ta%a"os, pero por regla general no %enores de > $ / %% de di*%etro, a !ue en caso de ser %*s pe!ue"as las part#culas, crece )rusca%ente la resistencia hidr*ulica del catalizador se produce %*s +*cil%ente su aglo%eraci$n. 2a cantidad de catalizador cargado, la altura, el n3%ero de lechos su disposici$n en el reactor dependen de la actividad del catalizador, del car*cter de la reacci$n catal#tica de las condiciones de interca%)io de calor. Cuanto %*s activo sea el catalizador %aores los valores de la conversi$n de e!uili)rio la velocidad de reacci$n, %enor cantidad de %asa de contacto se de)er* cargar al aparato tanto %enor ser* la altura del lecho del catalizador.
R()*+,-( *,0 (*6, +-)0+( /(-,;+, /( /,+;, *)<=)/,-( /( *),-. Estos reactores tienen una estructura %*s si%ple. Funcionan en un r&gi%en t&r%ico adia)*tico el r&gi%en de te%peratura es regulado s$lo por la variaci$n de la co%posici$n del gas inicial su te%peratura. ales reactores se pueden usar: a1 9ara reacciones e5ot&r%icas pr*ctica%ente irreversi)les !ue se e+ect3an en un lecho +ino de catalizador %u activo 0+igura @1. )1 9ara reacciones con )a4a concentraci$n de los reactivos. c1 9ara reacciones endot&r%icas o e5ot&r%icas con e+ecto t&r%ico pe!ue"o 2os reactores desprovistos de dispositivos ca%)iadores de calor presentan la venta4a de !ue su estructura es sencilla. Sin e%)argo, no aseguran co%pleta%ente el r&gi%en $pti%o de te%peratura por eso se ree%plazan por otros, %*s e+ectivos, provistos de interca%)iadores de calor. A'a (are' Estrada )i*era
+,-i'a $&
Diseño de reactor cataltico
Figura 3. Reactor de contacto con un catalizador de alta actividad sin interca%)io
de calor de los gases: 6. Cuerpo del aparatoG @. Re4illaG . CatalizadorG >. Re+rigeradorG A. as inicialG B. 9roductos. Figura 4. Reactor de contacto sin interca%)io de calor para los procesos
endot&r%icos e5ot&r%icos con pe!ue"o e+ecto t&r%ico: 6. Cuerpo del aparato 0revestido1G @. CatalizadorG . 9arrillaG A. as inicialG B. 9roducto.
R()*+,-( *,0 (*6, +-)0+( -,;+, /( /,+;, *)<=)/,-( /( *),-.
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+,-i'a $$
Diseño de reactor cataltico E5isten varios procedi%ientos de interca%)io de calor en los reactores de contactoG en este caso los %&todos de construcci$n, relativos a la evacuaci$n de calor, del volu%en de reacci$n su%inistro de calor son de un %is%o tipo para realizar reacciones endot&r%icas e5ot&r%icas. En lo !ue se re+iere a los procedi%ientos de evacuaci$n del calor, los reactores de contacto con un lecho +iltrante del catalizador suelen clasi+icarse en: -
Reactores de contacto con su%inistro evacuaci$n discontinuos de calor.
-
Reactores de contacto con ca%)iadores de calor e5teriores
-
Reactores de contacto son ca%)iadores de calor interiores:
-
Reactores de contacto con co%)inaciones de varios %&todos de interca%)io de calor.
R()*+,-( /( (*6, /)/, /( *)+))/,-. El lecho +luidizado de part#culas de catalizador se +or%a en un +lu4o gaseoso o l#!uido de las sustancias reaccionantes. 9ara ello se hace pasar el gas en sentido ascendente por la re4illa en la !ue se halla el catalizador con una velocidad tal !ue las part#culas del %is%o se pongan en %ovi%iento todo el lecho pase de encontrarse +i4o a encontrarse +luidizado. En el lecho +luidizado los granos del catalizador se trasladan en todas direcciones, de)ido a lo cual se acelera la di+usi$n de las sustancias reaccionantes del n3cleo del +lu4o hacia las part#culas del catalizador. 2a vista e5terior del lecho se ase%e4a a un l#!uido hirviente, estando lleno de )ur)u4as 0por eso se lla%a ta%)i&n lecho hirviente1. En estos reactores, se utiliza un catalizador de grano +ino con part#culas de 7,/ a @ %% de di*%etro. 2a evacuaci$n del calor del catalizador se lleva a ca)o con la auda de los re+rigeradores de agua u)icados dentro de los lechos. al procedi%iento de interca%)io de calor per%ite evacuarlo intensa%ente regular su intensidad de evacuaci$n en los lechos.
Figura 5. Reactor de contacto con lechos suspendidos de catalizador
: 6. Re4illaG @. 2echo suspendido de catalizadorG . Re+rigerador de aguaG
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+,-i'a
%$ Diseño de reactor cataltico >. Cono distri)uidor del gasG A. as inicialG B. 9roductos.
R()*+,-( *,0 *)+))/,- <>;. Se aplican en gran escala para el cra!ueo de productos de petr$leo en +ase de vapor, pero pueden utilizarse ta%)i&n en otros procesos de cat*lisis en los !ue se re!uiere la circulaci$n ininterru%pida del catalizador entre el reactor el regenerador. En este caso co%pitan con los reactores de lecho +luidizado. :
Figura 6. Es!ue%a de un reactor de cra!ueo catal#tico con +lu4o de suspensi$n del
catalizador de polvo. 1.
EectorG @. Aparato de contacto con catalizador en %ovi%ientoG . SeparadorG >. Recipiente para separaci$n de +racciones livianas con vaporG /. Regenerador 0reactor con lecho suspendido1G A. Hapores de %ateria pri%a procedentes del horno tu)ularG B. (ezcla de vapor gas para recti+icaci$nG C. AireG '. ases de co%)usti$n hacia la caldera de vapor.
4.2.2.
ELECCIÓN DEL TIPO DE REACTOR.
9uesto !ue uno de los +actores de %aor i%portancia para deter%inar la econo%#a general del proceso es la elecci$n dise"o del tipo de reactor, se realizar* en el presente
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Diseño de reactor cataltico apartado un an*lisis so)re las venta4as e inconvenientes de los di+erentes tipos de reactores !ue han sido %encionados en el apartado anterior. E5iste una clasi+icaci$n de los reactores !ue los asocia con reacciones catal#ticas en +ase ho%og&nea heterog&nea. Co%o se ha visto anterior%ente, la reacci$n de deshidrataci$n !ue est* siendo analizada es heterog&nea, a !ue el %edio reaccionante gaseoso el catalizador se e%plea en estado s$lido. 9or consiguiente, las posi)ilidades de elecci$n se reducen a cuatro tipos posi)les de reactores de contacto: Reactores de contacto super+icial: son utilizados %*s rara%ente !ue los rectores con un lecho +iltrante o +luidizado de catalizador. 'ado !ue la super+icie del catalizador no es grande, su e%pleo se hace aconse4a)le s$lo para reacciones e5ot&r%icas r*pidas e irreversi)les. 9or lo tanto, se descartar* el e%pleo de este tipo de reactor para el presente proecto. Reactores de lecho +luidizado: a pesar de presentar venta4as tan i%portantes co%o la si%pli+icaci$n considera)le de su estructura, la +*cil evacuaci$n de los productos reaccionantes, la +acilidad de evacuaci$n del calor de los lechos %ediante interca%)iadores poco volu%inosos, alto rendi%iento de producto so)re todo per%itir elevar la e+icacia del catalizador co%o resultado de la dis%inuci$n del ta%a"o de part#culas o)tener una gran apro5i%aci$n a la te%peratura $pti%a, no de)en ser utilizados para realizar la deshidrataci$n catal#tica del %etanol, por las razones e5puestas a continuaci$n: Estos reactores i%ponen unas restricciones al ta%a"o del catalizador !ue en esta reacci$n no pueden satis+acerse. 2a +uerza %otriz del proceso dis%inue considera)le%ente, al tie%po !ue las p&rdidas de cargas son considera)les. Co%o consecuencia del %ezclado, una parte del gas pasa en +or%a de grandes )ur)u4as. Reactores con catalizador %$vil: su utilizaci$n para la deshidrataci$n catal#tica del %etanol no es aconse4a)le de)ido al car*cter de polvo !ue se e5ige al catalizador a la di+icultad de separar el polvo catal#tico del +lu4o del gas. Ade%*s, en este caso, no se re!uiere la circulaci$n ininterru%pida del catalizador entre el reactor el regenerador, !ue es cuando real%ente estos reactores son verdadera%ente 3tiles. 'espu&s de lo e5puesto, se deduce !ue el tipo de reactor !ue %e4or se a4usta a las condiciones de tra)a4o re!ueri%ientos t&cnicos e5igidos por el proecto, corresponde al grupo de los reactores con lecho +iltrante 0in%$vil1 del catalizador.
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Diseño de reactor cataltico 'entro de este grupo se encuentran: Reactores tu)ulares 0en los !ue el catalizador se introduce en unos tu)os situados en el interior del reactor1. Reactores con soleras 0el catalizador se encuentra distri)uido soportado por una serie de parrillas colocadas a lo largo del reactor1. Estos reactores presentan las siguientes venta4as: 9er%iten tra)a4ar en varias etapas donde los tie%pos de contacto son pe!ue"os, de %anera !ue en cada una de ellas se opera en un r&gi%en apro5i%ada%ente adia)*tico. 9er%iten evacuar parte del calor producido por la reacci$n. 9ara ello, se utilizan: o
Reactores de contacto con su%inistro evacuaci$n discontinuos de calor.
o
Reactores de contacto con ca%)iadores de calor interiores.
o
Reactores de contacto con ca%)iadores de calor e5teriores.
En el caso del reactor e%pleado en el presente proecto, se dispondr* de un 3nico lecho +iltrante in%$vil de catalizador dispuesto so)re una parrilla de acero no se dispondr* de ning3n siste%a de interca%)io de calor !ue evacue el calor producido en la reacci$n. El di%ensiona%iento del lecho catal#tico la elecci$n de las condiciones adecuadas de operaci$n, as# co%o la elecci$n del aisla%iento t&r%ico adecuado, ser*n su+icientes para !ue se alcance la conversi$n re!uerida en el interior del lecho, %anteni&ndose un r&gi%en apro5i%ada%ente adia)*tico sin !ue la elevaci$n de la te%peratura de)ido a la reacci$n e5ot&r%ica eleve la te%peratura en el lecho hasta niveles !ue puedan a+ectar al transcurso de la reacci$n. 4.3.
DESCRIPCIÓN DEL REACTOR.
Una vez llevada a ca)o la resoluci$n con4unta del )alance de %ateria, el )alance de energ#a la ecuaci$n de Erg3n, se puede conocer las variaciones de te%peratura, presi$n, co%posici$n, caudales %olares, entalp#a de la reacci$n, etc., con la conversi$n en el interior del lecho catal#ticoG igual%ente se podr* deter%inar la altura del lecho catal#tico necesario para lograr dicha conversi$n. Algunas de las variaciones %*s signi+icativas a lo largo del lecho catal#tico se representan en las +iguras !ue siguen a continuaci$n 0v&ase ane5os de c*lculo1:
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+,-i'a $!
Diseño de reactor cataltico
Figura: Hariaci$n de la te%peratura en el lecho catal#tico en +unci$n de la conversi$n
+raccional.
Figura:. Hariaci$n de la presi$n total en el lecho catal#tico en +unci$n de la conversi$n
+raccional.
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+,-i'a $"
Diseño de reactor cataltico
Figura. Hariaci$n de la altura del lecho catal#tico en +unci$n de la conversi$n +raccional.
Figura Hariaci$n de la co%posici$n de la corriente a lo largo del lecho catal#tico en +unci$n
de la conversi$n +raccional.
Co%o se puede o)servar de las gr*+icas anteriores, el au%ento de la conversi$n hasta alcanzar el =7< !ue se ha)#a especi+icado, conllevar* un au%ento en la altura del lecho catal#tico, con un progresivo au%ento de la te%peratura en el interior del lecho un progresivo descenso de la presi$n en el interior del %is%o. 2a ali%entaci$n al reactor, est* constituida por una %ezcla gaseosa co%puesta por %etanol, agua di%etil &ter 0en una proporci$n %ucho %enor1, procedentes de la etapa de precalenta%iento, de %odo !ue la te%peratura a la entrada del reactor ser* de @/7DC. 'e)ido al car*cter e5ot&r%ico de la reacci$n a la operaci$n adia)*tica, la te%peratura en el interior del reactor au%enta de %anera progresiva, por lo !ue la te%peratura de salida del reactor ser* de /=DC. Co%o se puede o)servar, de este %odo se ha conseguido evitar superar los >77DC, te%peratura !ue nunca de)e so)repasarse para evitar una severa desactivaci$n del catalizador la aparici$n de reacciones laterales signi+icativas. En segundo lugar, ha !ue destacar co%o la corriente de reactivo, !ue se encuentra a 6? )ar a la entrada del
A'a (are' Estrada )i*era
+,-i'a $
Diseño de reactor cataltico reactor, su+re un descenso de presi$n co%o consecuencia de la resistencia al +lu4o !ue produce la presencia del lecho de catalizador s$lido, de %odo !ue e5peri%enta una ca#da de presi$n de 7, )ar, con lo !ue la presi$n a la salida del reactor es de 6/,L )ar, con lo cual, se ha logrado !ue la presi$n no descienda nunca por de)a4o de los 6/ )ar e5igidos en todo %o%ento para lograr las condiciones adecuadas respecto a la desactivaci$n catal#tica la presencia de reacciones secundarias. Final%ente, para lograr la conversi$n deseada, %anteni&ndose las condiciones de presi$n te%peratura en los rangos deseados, ser* necesario un lecho catal#tico de /,6 % de longitud.
4.4.
DIMENSIONES.
2as principales di%ensiones del reactor son las siguientes: -
'i*%etro interior M 7,L/ %.
-
Altura del lecho catal#tico M /,6 %.
-
Altura total 0virola cil#ndrica1 M /, %.
-
Espesor de la pared 0or%a B*sica de Edi+icaci$n BE (H-67@-6;L/ para aceros la%inados de edi+icaci$n1 M ; %%.
-
Seg3n aconse4a el c$digo AS(E 0A%erican Societ o+ (echanical Engineers1, en la secci$n HIII, 'ivisi$n 6, el reactor dispondr* de dos +ondos tories+&ricos tipo Kor))ogen, tanto en su parte superior co%o in+erior, de espesor 0or%a B*sica de Edi+icaci$n BE (H-67@-6;L/ para aceros la%inados para edi+icaci$n1 de ; %%.
-
2a )ande4a encargada de soportar una %asa total de @>7? Ng de catalizador de)er* ser de un espesor de = %%.
M)+(-) ((**,0)/,. 2a elecci$n del %aterial para la construcci$n del reactor se ha realizado en +unci$n del intervalo de te%peratura 0@/7 8 /=DC1 teniendo en cuenta !ue se tra)a4a a una presi$n no in+erior de 6/ )ar. Ade%*s, se ha tenido en cuenta !ue en dep$sitos de acero al car)ono se puede producir un leve e+ecto de corrosi$n de)ido a la presencia de %etanol. a%)i&n se ha tenido en cuenta !ue al tratarse de un e!uipo situado en una planta u)icada en un a%)iente costero, el grado de salinidad en el a%)iente puede contri)uir ta%)i&n a un ligero e+ecto corrosivo en el e5terior del e!uipo. 9or ello, para evitar espesores e5cesivos conseguir !ue el e!uipo sea resistente a las condiciones de
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+,-i'a $#
Diseño de reactor cataltico operaci$n los e+ectos corrosivos, se ha seleccionado co%o %aterial de construcci$n un acero ino5ida)le A.I.S.I. 6?, de)ido a !ue su contenido en cro%o, n#!uel %oli)deno lo hacen aconse4a)le para dichas condiciones. Se ha optado por este acero ino5ida)le a ra#z de las ta)las de resistencia !u#%ica su%inistrada por di+erentes +a)ricantes. Ostas se )asan en datos acu%ulados de e5peri%entos, de in%ersi$n , cuando est*n disponi)les, de datos de las prue)as !ue incluen la te%peratura la presi$n co%o, los +actores de la tensi$n. Estos datos sirven co%o gu#a, donde los productos !u#%icos %ezclados Po los +actores de la alta o )a4a te%peratura de la presi$n se agregan a los +actores !u#%icos de la resistencia en el uso de un %aterial en particular. A continuaci$n se e5pone, en la +igura 6L, una ta)la !ue %uestran di+erentes resistencias !u#%icas, a partir de las cuales se ha optado por el %aterial seleccionado.
Figura. a)la de resistencia !u#%ica de aceros ino5ida)les +rente a %etanol, di%etil &ter
vapor de agua. A partir de estos datos o)serva%os !ue la resistencia del acero ino5ida)le 6= Cr = i a te%peratura %oderada se e%pieza a %ostrar suscepti)le al ata!ue por %etanol, %ientras !ue el esta)ilizado con (o est* reco%endado.
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+,-i'a $/
Diseño de reactor cataltico C)+))/,-. 2a reacci$n de deshidrataci$n del %etanol para la +or%aci$n de &ter di%et#lico es, co%o a se ha dicho, una reacci$n e5ot&r%ica. Sin e%)argo, a )a4as te%peraturas la velocidad de reacci$n es pe!ue"a, por lo !ue se hace preciso el e%pleo de catalizadores, !ue ser* tanto %e4ores cuanto %enor sea su te%peratura de tra)a4o. En la pr*ctica, la te%peratura $pti%a de operaci$n supone un co%pro%iso entre la velocidad de reacci$n el e!uili)rio.
P)--) ,-+)?*)+))/,-. Co%o se ha %encionado anterior%ente, el reactor est* constituido por un lecho catal#tico soportado por una )ande4a %et*lica !ue de)e soportar el peso del lecho de catalizador. 'icha parrilla se construir* en acero ino5ida)le AISI 7>, 'icha parrilla de)er* disponer de una serie de per+oraciones !ue per%itan el paso del gas, pero !ue a su vez i%pidan !ue el catalizador caiga.
A)<(0+, +@-<*, /( -()*+,-. (ediante el uso de un )uen aisla%iento t&r%ico, la operaci$n del reactor se apro5i%a a un proceso adia)*tico en el !ue au%enta la te%peratura de un %odo proporcional a la elevaci$n del grado de trans+or%aci$n. El %aterial seleccionado en el presente proecto ser* una espu%a de poliuretano, conocida por ser un %aterial aislante de %u )uen rendi%iento, !ue per%ite aplicar )a4os espesores o)teniendo rendi%ientos si%ilares a los de otros %ateriales en espesores %ucho %aores.
C)-) /(*)-) /( -()*+,-. El e!uipo reactor de)er* disponer de una ca)eza des%onta)le, para poder as#, llevar a ca)o las operaciones de carga, li%pieza descarga del e!uipo. 9ara ello, se retirar* la ca)eza del reactor %ediante un carro-gr3a se llevar* a ca)o la e5tracci$n del catalizador !ue se encuentra insertado en una re4illa. 'e este %odo, podr* llevarse a ca)o la li%pieza del e!uipo para despu&s, introducir nueva%ente la re4illa cargada de catalizador nuevo o regenerado.
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+,-i'a %&
Diseño de reactor cataltico Final%ente, se e+ectuar* nueva%ente el cierre del reactor cua ca)eza !uedar* per+ecta%ente unida a la virola con total estan!ueidad %ediante una uni$n )ridada !ue +i4e #nti%a%ente la ca)eza al e!uipo.
Figura . peraci$n de %onta4e des%onta4e de la ca)eza del reactor catal#tico.
9ara un reactor del di*%etro !ue &ste posee, la nor%ativa no hace o)ligatoria la e5istencia de una )oca de ho%)re. En cual!uier caso, &sta no ser* necesaria para la li%pieza del e!uipo gracias al siste%a propuesto en el p*rra+o anterior. 5.
CLCULOS JUSTIFICATIVOS.
El reactor, !ue opera de +or%a adia)*tica, va a tener lugar una reacci$n e5ot&r%ica !ue va a producir un incre%ento en la te%peratura en el interior del %is%o !ue va a a+ectar por tanto a la velocidad de reacci$n, de %odo !ue &sta , consecuente%ente, el dise"o del reactor, van a !uedar condicionados por los e+ectos t&r%icos asociados a la reacci$n !u#%ica. 9or ello, ser* necesario resolver el )alance de energ#a del reactor, para poder as# conocer el incre%ento de te%peratura !ue se va a producir a lo largo del %is%o co%o consecuencia de la energ#a li)erada por la reacci$n de deshidrataci$n del %etanol. 5.1.
BALANCES MACROSCÓPICOS DE MATERIA ! ENERGÍA DEL REACTOR
El )alance %acrosc$pico de %ateria del reactor ha !uedado resuelto con el )alance %aterial del proceso co%pleto, planteado en el cap#tulo anterior. Se ha calculado dicho )alance para una producci$n de &ter di%et#lico conocida de /7.777 toneladas anuales de una pureza del ;;,/< QPQ, una conversi$n por paso del reactor de un =7<.
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+,-i'a %$
Diseño de reactor cataltico 9ara estas especi+icaciones, el )alance %acrosc$pico de %ateria del reactor !ueda resuelto tal co%o se indica a continuaci$n:
2os su)#ndices 6, @ est*n nueva%ente re+eridos a los tres co%ponentes de las corrientes de entrada salida del reactor, es decir, %etanol, agua &ter di%et#lico, respectiva%ente.
BALANCE MACROSCÓPICO DE ENERGÍA DEL REACTOR. En el reactor tiene lugar la reacci$n e5ot&r%ica: @ C 0C1@ @, cua entalp#a 7
est*ndar de reacci$n es 0 R 1 M -@@,> NJP%ol '(E. Re+iriendo la entalp#a est*ndar de reacci$n a la cantidad de %etanol consu%ido en lugar de re+erirlo a la cantidad de &ter 7
di%et#lico +or%ado, se tiene !ue 0 R 1 M -67,L NJP%ol %etanol. A e+ectos de c*lculo, se considerar* !ue en dicho reactor tienen lugar dos )alances, uno de un proceso reactivo 0la reacci$n !u#%ica !ue tiene lugar en esta etapa1 otro de un proceso no reactivo 0en la corriente de ali%entaci$n al reactor ha agua '(E procedentes de la corriente de reciclo del proceso !ue, o)via%ente, no participan en la reacci$n !u#%ica !ue tiene lugar en el reactor1. Se considerar* el est*ndar de te%peratura en @/DC 0@;=,6/ K1. a%)i&n se considerar*n desprecia)les las variaciones de energ#a cin&tica potencial , a priori, las p&rdidas calor#+icas. 061
7
M 0 R 1 5 F %TP% total, salida total, entrada M 7
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+,-i'a %%
Diseño de reactor cataltico 9ara poder realizar el )alance energ&tico del reactor, ser* necesario conocer la e5presi$n !ue relaciona las capacidades calor#+icas a presi$n constante de los tres co%ponentes con la te%peratura. 'icha e5presi$n viene dada por la ecuaci$n: Cp 01 M 7,776 0a ) c @ d1 NJP%olDC, donde la te%peratura viene e5presada en DC, los valores de a, ), c d est*n recogidos en la siguiente ta)la: @
/
=
(etanol.
@6,6/
) 67 L,7;@7
Agua.
A6,;>
7,6>?
@,>@7
- 6,6L?7
Oter di%et#lico.
6L,7@
6L,;677
- /,@A>7
- 7,6;6=
a
c 67 @,/=L7
- @,=/@7
d S 67
Tabla . 9ar*%etros para la esti%aci$n de la capacidad calor#+ica.
9ara cada caso, se esti%ar* la capacidad calor#+ica de cada co%ponente en cada intervalo de te%peraturas co%o la %edia arit%&tica de las capacidades calor#+icas en los dos e5tre%os del intervalo. Se sa)e !ue la te%peratura de entrada al reactor de)e ser de @/7DC, !ue la te%peratura de salida no de)er* so)repasar los >77DC para evitar reacciones secundarias una severa desactivaci$n del catalizador. Calculare%os las capacidades calor#+icas de los co%ponentes de la corriente de entrada co%o una %edia entre la capacidad calor#+ica a la te%peratura est*ndar de @/DC la te%peratura de entrada de la corriente de @/7DC. An*loga%ente, las capacidades calor#+icas de los co%ponentes de la corriente de salida se esti%ar*n co%o la %edia entre la capacidad calor#+ica a la te%peratura est*ndar, el valor de la %is%a a una te%peratura de >77DC. 2os valores de las capacidades calor#+icas pro%edio se %uestran en la ta)la !ue sigue a continuaci$n: Cp 0NJP%olSDC1 S 67
@
@/DC 8 @/7DC @/DC 8 >77DC
Agua ,/;>7 ,L@=7
(etanol
/,@/L/ ?,6>?/
Oter di%et#lico =,7=;/ =,;>;/
Tabla . Halores de las capacidades calor#+icas pro%edio para los diversos co%ponentes.
En pri%er lugar, se plantear* el )alance energ&tico del proceso reactivo, !ue viene descrito en la +igura /. En este caso, la corriente de entrada s$lo estar* constituida por el reactivo %etanol, %ientras !ue la corriente de salida estar* constituida por los
A'a (are' Estrada )i*era
+,-i'a %3
Diseño de reactor cataltico co%ponentes agua &ter di%et#lico, productos de la reacci$n, as# co%o por el %etanol !ue no ha reaccionado.
Figura: Balance %acrosc$pico de energ#a del reactor. 9roceso reactivo.
Corriente de entrada al reactor:
i,e M Cpi,e 0 8 @/1 e 0@1 'onde las capacidades calor#+icas se e5presan en NJP%olDC, las te%peraturas en DC. -@
-
(etanol: %,e M /,@// 67 NJP%olDC 0@/7 8 @/1DC M 66,=@7> NJP%ol.
-
e M VF%%We M 67>6,= %olPh 66,=@7> NJP%ol M ??=/?,>/ NJPh.
Corriente de salida del reactor:
i,s M Cpi,s 0 8 @/1s 01 'onde las capacidades calor#+icas se e5presan en NJP%olDC, las te%peraturas en DC. -@
-
(etanol: %,s M ?,6>?/ 67 0 8 @/1 NJP%ol.
-
Agua: a,s M ,L@= 67 0 8 @/1 NJP%ol.
-
'(E: d,s M =,;>;/ 67 -@ 0 8 @/1 NJP%ol.
-@
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+,-i'a %4
Diseño de reactor cataltico s M VF%% Faa FddWs M M ?@7?=,> %olPh 7,7?6>?/ 0 8 @/1 NJP%ol 6@>6L,? %olPh 7,7L@= 0 8 @/1 NJP%ol 6@>6L,? %olPh 7,7=;>;/ 0 8 @/1 NJ %ol M =6/,7> 0 8 @/1 NJPh >?@L,=>; 0 8 @/1 NJPh 6667;,?; 0 8 @/1 NJPh M M 6;//@,?7 0 8 @/1 NJPh.
Término de reacción:
R M 0 R71 5 F %TP%
0>1
R M 0-@,>7 NJP%ol 7,=7 67>6,= %olPh1P@ M - @;7>=@7 NJPh. Una vez calculados los t&r%inos energ&ticos correspondientes al )alance del proceso reactivo, de)e%os calcular a!uellos concernientes al )alance del proceso no reactivo, !ue est* representado en el es!ue%a de la +igura .
A'a (are' Estrada )i*era
+,-i'a %!
Diseño de reactor cataltico
Figura . Balance %acrosc$pico de energ#a del reactor. 9roceso no reactivo. Corriente de entrada al reactor:
i,e M Cpi,e 0 8 @/1 e
0/1
'onde las capacidades calor#+icas se e5presan en NJP%olDC, las te%peraturas en DC. -@
-
Agua: a,e M ,/;>7 67 NJP%olDC 0@/7 8 @/1DC M =,7=?/ NJP%ol.
-
'(E: d,e M =,7=;/ 67 NJP%olDC 0@/7 8 @/1DC M 6=,@76> NJP%ol.
-@
e M VFaa FddWe M 676;@,@ %olPh =,7=?/ NJP%ol @/L,= NJP%ol 6=,@76> NJP%ol M =L666,/> NJPh.
Corriente de salida del reactor:
i,s M Cpi,s 0 8 @/1s
0?1
'onde las capacidades calor#+icas se e5presan en NJP%olDC, las te%peraturas en DC. -
Agua: a,s M Cpa,s 0 8 @/1s M ,/;>7 67 -@ 0 8 @/1 NJP%ol.
-
'(E: d,s M Cpd,s 0 8 @/1 s M =,7=;/ 67 0 8 @/1 NJP%ol.
-@
s M VFaa FddWe M 676;@,@ %olPh 7,7/;>7 0 8 @/1 NJP%ol @/L,= NJP%ol 7,7=7=;/ 0 8 @/1 NJP%ol M >7,7 0 8 @/1 NJPh.
Balance co%pleto de energ#a del reactor: eniendo en cuenta !ue el proceso es adia)*tico es decir, X M 7, el )alance de energ#a
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+,-i'a %"
Diseño de reactor cataltico del reactor se plantea de la siguiente +or%a: e M R s
0L1
0??=/?,>/ =L666,/>1 NJPh M - @;7>=@7 NJPh 6;//@,?7
0 8 @/1
>7,7 0 8 @/1T NJPh L//>L7 NJPh M - @;7>=@7 NJPh 6;;//,; 0 8 @/1 NJPh. 'espe4ando de la e5presi$n anterior, o)tene%os !ue la te%peratura de salida del reactor M /L,= DC.
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+,-i'a %
Diseño de reactor cataltico 5.2. DISE"O DEL REACTOR CATALÍTICO ECUACIÓN DE VELOCIDAD DE LA REACCIÓN. 2a velocidad de reacci$n correspondiente a la reacci$n de deshidrataci$n catal#tica del %etanol, so)re un catalizador zeol#tico, viene e5presada por la ecuaci$n de Bandiera Naccace.
@C 0C1@ 0- r %etanol1v M N7 9%etanol e
@
-EaPR
0=1
donde: ;
-
N7, constante cin&tica de la reacci$n. N 7 M 6,@6 67 %olP0% h N9a1.
-
Ea, energ#a de activaci$n de la reacci$n. E a M =7,>= NJP%ol. 9%etanol, presi$n parcial del %etanol, e5presada en N9a.
-
R, constante universal de los gases. R M =,6> 67 NJP%ol K. , te%peratura de la reacci$n e5presada en Kelvin.
-
0-r%etanol 1, velocidad de la reacci$n, e5presada en %olP% h.
-
A e+ectos pr*cticos, no es interesante la e5presi$n de la velocidad de reacci$n en +unci$n de la presi$n parcial del reactante %etanol, sino !ue lo %*s usual %*s pr*ctico consiste en e5presar la velocidad de la reacci$n en +unci$n de la presi$n total dentro del reactor por tanto, de la conversi$n del %etanol, a !ue tanto la presi$n total co%o la conversi$n tendr* una variaci$n a5ial a lo largo de la longitud del lecho catal#tico del reactor. 9or ello, ser* necesario e5a%inar la relaci$n e5istente entre la presi$n total, la presi$n parcial del %etanol en la %ezcla gaseosa, la conversi$n. Se lla%ar* 9 a la presi$n total, e5presada en N9a, dentro del reactorG siendo 5 la conversi$n en el %is%o. @
C
0C1@
@
9or cada @ 06 8 51 %oles de C !ue se consu%en, se generar*n 5 %oles de '(E otros 5 %oles de agua. 9or lo tanto, la +racci$n %olar de C en +unci$n de la conversi$n, vendr* dada por:
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+,-i'a %#
Diseño de reactor cataltico
%etanol M n%etanol Pntotal M @ 06 8 51PV@ 06 8 51T 5 5W M 06 8 51 9uesto !ue: 9%etanol M %etanol 9G 9%etanol M 06 8 51 9 'e esta +or%a, se podr* e5presar la ecuaci$n de velocidad de reacci$n de Bandiera 8 accache en +unci$n de la presi$n total la conversi$n. Ca)e destacar !ue la presi$n total a lo largo del lecho va a ir dis%inuendo de)ido al e+ecto de la ca#da de presi$n !ue se va a producir a trav&s del lecho catal#tico. 2a ecuaci$n de la velocidad de reacci$n !uedar* de la siguiente +or%a: 0- r %etanol1v M N7 9 06 8 51 e -EaPR
0;1
Sin e%)argo, lo %*s co%3n es e5presar la velocidad de reacci$n en +unci$n de la %asa de catalizador e%pleado, en lugar de hacerlo en +unci$n del volu%en de reacci$n. 9or lo tanto, ser* conveniente trans+or%a la anterior ecuaci$n de %odo !ue !uede e5presada en +unci$n la %asa de catalizador, para posterior%ente poder ser utilizada. -
0-r%etanol 1H HR M 0-r %etanol1% %catalizador G 0-r %etanol1% M 0-r %etanol1v HRP%catalizador .
-
%catalizador M Ycatalizador Hcatalizador M Ycatalizador 06 8 Z1 H lechoG donde la densidad del catalizador la porosidad del lecho son conocidas, donde el volu%en de lecho coincide con el volu%en de reacci$n, de %odo !ue se puede considerar !ue Hlecho M HR. 9or lo tanto, la ecuaci$n de la velocidad de reacci$n de Bandiera accache, en +unci$n de la %asa de catalizador !ueda e5presada de la siguiente +or%a:
0- r %etanol1% M VN7 S 9 S 06 8 51 S e
-EaPR:
WP06 8 Z1 S Y catalizador
0671
CURVA DE M&IMA VELOCIDAD DE REACCIÓN. Co%o se puede o)servar de la e5presi$n de la velocidad de reacci$n, para un deter%inado valor de conversi$n, la velocidad de reacci$n au%enta con+or%e au%enta
A'a (are' Estrada )i*era
+,-i'a %/
Diseño de reactor cataltico con la te%peratura, por lo tanto, la %*5i%a velocidad de reacci$n se alcanzar* a te%peraturas relativa%ente elevadas. 5.3.
DETERMINACIÓN DE LA MASA TOTAL DE CATALI#ADOR.
9ara esti%ar la %asa total de catalizador necesaria, se va a considerar el lecho del reactor co%o un cilindro de )ase A c altura 2, !ue se encuentra relleno por el catalizador poroso, de %odo !ue todo el cilindro no va a estar ocupado por el volu%en del catalizador, sino !ue ta%)i&n estar* ocupado por un volu%en de huecos. El volu%en del cilindro considerado ser*: @
Ht M 2Ac M /,6@> % 7,>>6= % M @,@?> % . 2a porosidad del lecho nos relaciona la +racci$n de volu%en de huecos respecto al volu%en total del lecho H hPHt. 2a esti%aci$n del volu%en ocupado por el catalizador se lleva a ca)o a partir del volu%en total del lecho de la de+inici$n de porosidad: [ M HhPHt Hh M [ H t Hcatalizador M Ht 8 Hh M Ht 06 8 [1 (catalizador M Hcatalizador Ycatalizador M Ht YB 06 8 [1 (catalizador M @,@?> % @/7 NgP% 06 8 7,/=1 M @>7? Ng de catalizador 6.
RECOMENDACIONES
PRECACUCIONES PARA LA SEGURIDAD PERSONAL. Ser* o)ligaci$n del Contratista, adoptar las precauciones %edidas necesarias para garantizar la seguridad del personal !ue tra)a4e en las o)ras personas !ue pudieran pasar por sus pro5i%idades.
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+,-i'a 3&
Diseño de reactor cataltico %. ANE&OS
8.
BIBLIOGRAFIA.
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A'a (are' Estrada )i*era
+,-i'a 3$
