CARACTERIZACIÓN DEL FENÓMENO DE LA DISPERSIÓN PARA LA MONITORIZACIÓN DE REACTORES QUÍMICOS MEDIANTE SISTEMAS DE ANÁLISIS EN FLUJO

Autor: ABAD SEMPERE ANTONIO JORGE
Año: 2003
Universidad: POLITECNICA DE VALENCIA
Centro de realización: ESCUELA POLITÉCNICA SUPERIOR DE ALCOY
Centro de lectura: ESCUELA POLITÉCNICA SUPERIOR
Director: NAVARRO LABOULAIS JAVIER
Tribunal: SORIANO COSTA ENRIQUE , DEBELLEFONTAINE HUBERT , ESPLUGAS VIDAL SANTIAGO , PEÑA MARTÍNEZ MARÍA PILAR , AMAT PAYÁ ANA MARÍA
Resumen de la tesis

La optimización de un reactor químico a escala industrial implica el conocimiento de datos cinéticos reales y fiables obtenidos en el laboratorio. Debido al carácter dinámico de este tipo de ensayos, es conveniente la obtención de un modelo matemático que represente conjuntamente el comportamiento del reactor con el instrumento de medida. Los sistemas de Análisis en Flujo son métodos analíticos que presenta ventajas importantes como: rapidez de respuesta, bajo coste, fácil manejo, equipamiento sencillo y volumen de muestra relativamente pequeño. Sin embargo presentan una limitación importante, la dispersión del soluto en un fluido que fluye a través de la conducción. La dispersión es un proceso debido a la combinación de transporte de masa por convección y difusión. Este trabajo pretende la modelización y caracterización de un sistema de Análisis en Flujo para la monitorización de un reactor químico. El modelo de abordar esta cuestión, es mediante la definición de una función de transferencia que describwe el proceso de dispersión y la propuesta de un procedimiento experimental y matemático para caracterizarlo. Para conseguir este objetivo, se empieza resolviendo la ecuación de continuidad para el flujo de un soluto en una conducción, llegando a ecuaciones diferenciales parciales. Mediante la utilización de las transformadas de Laplace se puede deducir la función de transferencia para un sistema de flujo, definida por dos parámetros de dispersión, que deberán evaluarse empíricamente para poder caracterizar este sistema. Esta función, nos permite calcular la ecuación dinámica de la respuesta medida, en función de los parámetros de dispersión para diferentes procesos dinámicos a la entrada de la conducción (en el reactor). Se han planteado perturbaciones en forma de escalón y de pulso que nos permiten determinar los parámetros de dispersión. Se han considerado también otros casos como el volumen de la celda de medida, cinéticas de primer orden y transferencia de masa gas-líquido. Los resultados obtenidos para la validación de estos modelos, permiten asegurar que el método de resolución de la ecuación de difusión-convección mediante las transformadas de Laplace, utilizando las funciones de transferencia, lleva a modelos que presentan adecuadamente este proceso. Comprobándose que los parámetros de dispersión son independientes del tipo de entrada. Cuando se combina el proceso de dispersión con reacción química o transporte de masa en el tubo, se observa la interacción entre ambos. Los datos experimentales se ajustan adecuadamente a los teóricos, permitiéndonos calcular constantes cinéticas de primer orden en el reactor. Ensayos con ozono han permitido comprobar la influencia del material de la conducción en las medidas obtenidas.
Materias relacionadas