Conceptos básicos sobre los fenómenos de transporte y transformación en catálisis heterogénea
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Fecha
2010
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Editor
Instituto de Investigaciones para la Industria Química (INIQUI) - CONICET Facultad de Ingeniería - Universidad Nacional de Salta (UNSa)
Resumen
Descripción
En los procesos catalíticos heterogéneos se conjugan una serie de fenómenos de transporte y transferencia de calor y materia junto con las transformaciones químicas, que involucran muchos de los
conceptos y fundamentos básicos de la termodinámica y de la ingeniería química. En este libro se plantean la mayoría de estos conceptos y los últimos avances registrados plasmados a trvés de las publicaciones que realice durante mi vida como Profesor Universitario (Universidad Nacional de Salta) y como Investigador Científico (Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas).
La finalidad de este texto es proporcionar un tratamiento basico y fundamental de los procesos catalíticos heterogéneos desde el punto de vista del ingeniero químico.
El estudio de la interacción de los fenómenos de transferencia con los de transformación como el modelado de los sistemas de difusión y reacción en sólidos porosos y la predicción (simulación) de la
performance de los reactores donde se llevan a cabo reacciones catalíticas heterogéneas; son desarrollados teniendo en cuenta los modelos y procedimientos mas modernos que se utilizan en nuestros días.
Particularmente, se analiza en profundidad el estudio del comportamiento de los reactores monolíticos, donde se consideran el efecto de distintas geometrías de los canales, distribución no uniforme tanto del espesor del revestimiento alrededor del canal como de la actividad catalítica en el mismo.
En la primera parte del libro se plantea el estudio de la cinética de las reacciones complejas que caracterizan a las catalíticas heterogéneas. Sobre la base de la hipótesis de estado estacionario para los intermediarios, se presentan diferentes métodos para obtener la la expresión de la velocidad de reacción, lo mismo que una serie de hipótesis que contemplan situaciones especiales resultado de comparaciones entre las velocidades de las distintas etapas del mecanismo, o entre concentraciones de intermediarios. Se hace especial
hincapie en indicar criterios que posibilitan establecer la consistencia termodinámica de las expresiones cinéticas obtenidas.
En la segunda parte del libro se presenta el metodo aproximado de resolución de las ecuaciones de cambio de sistemas de flujo con reaccion quimica denominado “Técnica de perturbación y ensamble”
(Perturbation and Matching technique) con el cual es posible el estudio de cualquier tipo de reactores catalíticos a través del calculo del factor de efectividad considerando todos los fenómenos de transporte que afectan a la reacción química que se lleva a cabo en el mismo.
En la última parte de este libro se plantean los criterios teóricos y experimentales que pueden aplicarse a los datos cinéticos para determinar el grado de interacción e influencia de los fenómenos de transporte en los mismos. Consecuentemente, poder discernir entre datos experimentales libres de toda influencia de transporte
y los datos falsificados por estos fenómenos.
La terminología utilizada en este libro sigue los lineamientos del “Glossary of Terminology Used in Catalysis” de J.L. Falconer (en “Catalysis, Science and Technology”, Anderson J. y Boudart, M. Editores, volumen 10, capitulo 2, 117 – 216, 1996).
Muchos de los conceptos presentados están discutidos en los libros y trabajos a los que se hace referencia al final de cada una de las partes de este libro y que el autor recomienda su lectura.
Mi eterna gratitud a mis mentores, Ing. Emilio Vergara, Ing. Rolando Poppi y especialmente al Dr. Juan C. Gottifredi con quien desarrolle mas del 60% de mis publicaciones científicas. Una mención especial al
Profesor Michel Boudart (Universidad de Stanford, California, U.S.A.) quien durante mis estudios de postgrado me introdujo en el fascinante mundo de la catálisis heterogénea. También agradezco a mis colegas y discípulos (becarios, doctorandos, auxiliares docentes) que contribuyeron a que los esfuerzos realizados en los proyectos
de investigacion, fructificaran en interesantes aportes a la comunidad científica.
E.E. Gonzo, 2010