Reactor de Lodo

REACTOR DE LODO (SLURRY) DEFINICION

El reactor de lodos se llama también Reactor de lecho fluidizado de tres fases. Es un reactor en el que el catalizador se encuentra en suspensión en un líquido (a menudo ceras producidas por la propia reacción) en el cual se burbujea el gas. Normalmente estos reactores trabajan a baja temperatura para producir un máximo de productos de alto peso molecular.

CARACTERISTICAS 

El reactor de lodos puede ser

operado de forma discontinua o semi-

continua. 

La mezcla es agitada, ya sea por medio de un agitador mecánico o por el flujo de gas. En algunos casos, la mezcla gas-líquido se inyecta en forma de chorro a alta velocidad para promover la agitación de las mezclas.

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Para asegurar una fuerte circulación interna de líquidos, un tubo de aspiración puede ser instalado en el interior del reactor.

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El control de temperatura es relativamente sencillo, debido a la gran cantidad de líquido presente y la posibilidad de instalar refrigeradores en el interior del reactor.

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Las partículas del catalizador varían de 1-200 µm.

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La carga del catalizador en los reactores de lodos está limitada por el poder de agitación.

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Uno de los aspectos difíciles de estos reactores es la etapa de filtración del catalizador.

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Se puede realizar una alta conversión mediante la puesta en escena de varios reactores.

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Un reactor de lodos es favorable en caso de reacciones muy exotérmicas, ya que el calor de eliminación es mucho mejor que en reactores de lecho fijo.

CONSIDERACIONES QUE SE DEBEN TOMAR EN CUENTA PARA EL DISEÑO DEL REACTOR DE LODOS 

Se debe asumir altas velocidades del gas.

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Debido al alto grado de líquido la mezcla es isotérmica.

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La distribución del catalizador no es uniforme.

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La caída de presión se puede despreciar.

DESCRIPCION FISICA DEL REACTOR DE LODO (SLURRY)

Tomando como referencia el proceso que utiliza la compañía Air Products, el gas de alimentación se introduce a través de una tubería. Pasa a través de la columna de burbujas, manteniendo el catalizador en suspensión, airea el líquido y suministra la agitación necesaria para la transferencia de masa, con el cual reacciona. Debido a que las reacciones en cuestión son muy exotérmicas, se proporcionan en la zona de reacción serpentines de enfriamiento, que entra en contacto con la fase líquida. Para la síntesis de Fischer-Tropsch de metanol se utiliza el líquido Witco-70, que es un aceite mineral saturado con peso molecular aproximado a 340; es la parte pesada del producto. Para el caso de la retirada de este producto incluye un catalizador para la etapa de separación, volviendo así a recuperar el catalizador en el reactor. La mezcla liquido- vapor es separada por una zona de decantación en la parte superior del reactor y luego llevada a los ciclones externos. Salvo por la presencia de sólidos, este tipo de reactor de mezcla es idéntico a la del reactor de columna de burbujeo de uso general. Un esquema que muestre el reactor de lodos propuesto por Kolbel para la síntesis de metanol se presenta en la siguiente figura:

DISEÑO DE REACTOR SLURRY PARA SINTESIS DE METANOL (AIR PRODUCTS) Columnas de burbujas

DISEÑO DEL REACTOR SLURRY RECIRCULANTE SIN BOMBA PARA LA OXIDACION DEL XILENO (AIR PRODUCTS)

Para la oxidación de xileno se utilizo un diseño que circula sin una bomba de lodos. Logra una circulación rápida en virtud de las diferencias de densidades y el intercambiador de calor. La rápida circulación interna de la fase líquida en grandes columnas de burbujas tiene tanto ventajas como desventajas. Desde un punto de vista de la reacción, es que limita la conversión que se puede lograr en un reactor de tamaño determinado. Desde el punto de vista de extracción de calor, tiene la ventaja de que las temperaturas dentro del tambor son uniformes y los coeficientes de transferencia de calor son buenos. Es posible utilizar una diferencia de temperatura del reactor al refrigerante de 10-50 °F con un flujo de calor global de 6000 Btu/hr •° F o más. La compañía Air Products ha señalado que el volumen ocupado por el intercambiador de calor en el reactor es tan sólo el 3,5% del volumen total del reactor.

APLICACIONES

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El reactor de lodo se aplica ampliamente en la química fina y en la industria farmacéutica.

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Los reactores de lodos (slurry) son empleados especialmente en los procesos de fermentación.

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Hidrogenación de aceite graso con el avance de las suspensiones de catalizador.

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La polimerización de olefinas.

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Tratamiento de aguas residuales.

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Oxidación de etileno a acetaldehído.

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Oxicloración del etileno.

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Oxidación de tolueno a ácido benzoico.

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Oxidación de xileno.

BIBLIOGRAFÍA

Jacobus Gerrit Boelhouwer, Nonsteady operation of trickle-bed reactors, Hydrodynamics, mass and heat transfer. Dr. Akgerman Aydin de Texas A & M University, Informe de actualización del proyecto de diseño del reactor de lodos (slurry).