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Transferencia de masa y calor en pastillas catalíticas
Jaime Antonio Maymó J.M. Smith
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Resumen/Descripción – provisto por el repositorio digital
Empleando como sistema de trabajo la oxidación de hidrógeno en fase gaseosa, 2 H2 (g) + O2 (G) → 2 H2O (g) catalizada por Pt-alúmina a temperatura entre 80 y 200°C, se midió velocidad de reacción sobre el catalizador en forma de partículas muy finas y sobre pastillas esféricas de 1.86 cm de diámetro, empleando en el primer caso un reactor tubular y en el segundo un reactor tanque agitado con recirculación externa. En el caso de trabajo sobre pastillas, se midió experimentalmente la temperatura local en el centro y superficie de las mismas, empleando para ello termocuplas extremadamente finas incorporadas durante el prensado de aquellas. Para velocidad de reacción alta, se observaron importantes diferencias de temperatura -hasta 300°C- entre centro y superficie de las pastillas, debidas a la exotermia de la reacción. Estas diferencias son casi 10 veces superiores a los valores máximos registrados experimentalmente en trabajos previos. También fueron observadas importantes variaciones de la temperatura local de superficie de pastilla con la posición. Una estimación del coeficiente local de transferencia de calor pastilla-gas indicó variaciones del mismo con la posición de hasta dos veces. En el caso de trabajo con catalizador en partículas tanto las resistencias difusional y termica pelicular e intra-partícula fueron despreciables. Para el caso de catalizador en pastillas ambas resistencias fueron importantes dentro de las mismas, pero sólo la resistencia a la transferencia de calor fué significativa en la fase gaseosa. Se determinó la distribución de tamaño de poros para las pastillas en la región de macroporos. La distribución correspondiente a la zona de micropororos para el catalizador empleado se conocia de trabajos anteriores realizados sobre el mismo. No obstante, no pudo evaluarse la difusividad efectiva del O2 en las pastillas mediante el modelo torico de Wakao-Smith (poros al azar) pues la distribución de tamaño de poros obtenida experimentalmente no cumple con los requisitos básicos implicados en la elaboración de dicho modelo. Se determinó la conductividad térmica efectiva en aire y en hidrógeno sobre pastillas cilíndricas, empleando lucite como material de referencia de conductividad térmica conocida. A partir del valor encontrado para la conductividad térmica, y empleando los datos experimentales de diferencia de temperatura entre centro y superficie de las pastillas obsvervados en las corridas cinéticas, se desarrolló un nuevo método que permitió estimar la difusividad efectiva del oxígeno bajo las condiciones de reacción. Se calcularon los factores de efectividad experimentales por comparación de datos de velocidad de reacción observados sobre pastillas y particulas. Para la evaluación teórica de factores de efectividad se integraron numéricamente en una computadora IBM 7094 las ecuaciones diferenciales de volumen de pastilla, empleando los valores de conductividad térmica y difusividad efectiva obtenidos en la forma mencionada previamente. La concordancia entre valores experimentales y computados del factor de efectividad es satisfactoria, aunque los valores experimentales son sistemáticamente inferiores en cierta medida (un 7%) a los valores computados, probablemente asociado a una pequeña reducción de la actividad catalítica durante el prensado de pastillas, los datos de diferencia de temperatura centro-superficie de las pastillas muestran una excelente consistencia interna, aunque su concordancia con los valores calculados es seudo-trivial por el método empleado en la estimación de la difusividad efectiva. Se efectuó un análisis a efectos de aclarar el origen del tercer pico observado en la curva de distribución de tamaño de poros (habitualmente sólo se observan dos). Algunas experiencias auxiliares para determinar distribución de tamaño de poros sobre pastillas de distintas densidades, sobre catalizador en partículas y sobre material no-macroporoso arrojaron resultados concluyentes identificando a los tres picos observados como debido a: microporos; macroporos intraparticulares y macroporos resultantes de espacios intersticiales. Estos últimos no son detectable para pastillas de densidad superior a 0.7 g/cm^3Palabras clave – provistas por el repositorio digital
No disponibles.
Disponibilidad
| Institución detectada | Año de publicación | Navegá | Descargá | Solicitá |
|---|---|---|---|---|
| No requiere | 1966 | Biblioteca Digital (FCEN-UBA) (SNRD) |
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Información
Tipo de recurso:
tesis
Idiomas de la publicación
- español castellano
País de edición
Argentina
Fecha de publicación
1966
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