Reactores Sólido - Gas en metalirgiaPDF.pptx

Resolucion y explicacion de ejercicio de reactores

1. Reactores Sólido - Gas Ing. Carlos Jesús Velasco Hurtado Universidad Técnica de Oruro Facultad Nacional de Ingeniería Carrera de Ingeniería Metalúrgica y Ciencia de Materiales Reactores heterogéneos

2. Reacciones S + G 1 G 2     Tipo   Reacción Energía de activación, Kcal/mol Rango de temperatura, o C Reacciones del carbón C + 0.5 O 2 CO   C + H 2 O CO + H 2 80.0 1.0 60.43 42.9 600-860 860 – 1,300 900 – 1,100 1,200 – 1,300 Proceso carbonil Ni + 4 CO Ni(CO) 4 24.7 70 - 180 Cloruración 2 Fe + 3 Cl 2 Fe 2 Cl 6 W + 3 Cl 2 WCl 6 Nb + 2.5 Cl 2 NbCl 5 Fe 2 O 3 + 3 Cl 2 Fe 2 Cl 6 + 1.5 O 2 20 43 34 26.3 259 – 337 617 – 776 229 – 255 700   Tipo   Reacción Energía de activación, Kcal/mol Rango de temperatura, o C Reacciones del carbón 80.0 1.0 60.43 42.9 600-860 860 – 1,300 900 – 1,100 1,200 – 1,300 Proceso carbonil 24.7 70 - 180 Cloruración 20 43 34 26.3 259 – 337 617 – 776 229 – 255 700 HABASHI, Fathi , Principles of Extractive Metallurgy, Tomo I. MET 3345 Diseño de Reactores Metalúrgicos Carlos J. Velasco Hurtado

3. Reacciones S 1 S 2 + G       Reacción Energía de activación, kcal/mol Rango de temperatura o C Deshidratación Al 2 O 3 .2SiO 2 .2H 2 O Al 2 O 3 + 2 SiO 2 + 2 H 2 O   600 - 730 Descomposición de sulfuros FeS 2 FeS + 0.5 S 2 2 CuS Cu 2 S + 0.5 S 2 26.8 59.8 486 – 578 301 - 338 Descomposición de carbonatos CaCO 3 CaO + CO 2 40 20 36 - 39 950 1,200 775 - 850 Descomposición de sulfatos Fe 2 (SO 4 ) 3 Fe 2 O 3 + 3 SO 3 NiSO 4 NiO + SO 3 19.9 27.3 700 – 850 600 - 800     Reacción Energía de activación, kcal/mol Rango de temperatura o C Deshidratación   600 - 730 Descomposición de sulfuros 26.8 59.8 486 – 578 301 - 338 Descomposición de carbonatos 40 20 36 - 39 950 1,200 775 - 850 Descomposición de sulfatos 19.9 27.3 700 – 850 600 - 800 HABASHI, Fathi , Principles of Extractive Metallurgy, Tomo I. MET 3345 Diseño de Reactores Metalúrgicos Carlos J. Velasco Hurtado

4. Reacciones S 1 + G S 2   Reacción Ejemplo Oxidación de metales nMe + 0.5m O 2 Me n O m Reacción de óxidos con O 2 2 Fe 3 O 4 + 0.5 O 2 3 Fe 2 O 3 Reacción de óxidos con SO 3 PbO + SO 3 PbSO 4 Oxidación de sulfuro a sulfato MeS + 2 O 2 MeSO 4 Reacción Ejemplo Oxidación de metales Reacción de óxidos con O 2 Reacción de óxidos con SO 3 Oxidación de sulfuro a sulfato HABASHI, Fathi , Principles of Extractive Metallurgy, Tomo I. MET 3345 Diseño de Reactores Metalúrgicos Carlos J. Velasco Hurtado

5. Reacciones del tipo S 1 + G 1 S 2 + G 2       Reacción Energía de activación, Kcal/mol Rango de temperatura, o C Reducción de óxidos Fe 2 O 3 + 3 H 2 2 Fe + 3 H 2 O         3 Fe 2 O 3 + CO 2 Fe 3 O 4 + CO 2   FeO + CO Fe + CO 2   15 13.8 11.9 15 17.7 14.65 1.75 13.9 400 – 1,050 700 - 1,000 871 – 1,120 500 – 600 300 – 400 380 – 450 450 – 1,000 980 – 1,165 Reducción de haluros FeCl 2 + H 2 Fe + 2HCl 19.9 451 - 583 Reducción de sulfuros FeS 2 + H 2 FeS + H 2 S 30 450 - 495 Tostación de sulfuros NiS 2 + O 2 NiS + SO 2 MeS + 1.5 O 2 MeO + SO 2 32 280 - 370     Reacción Energía de activación, Kcal/mol Rango de temperatura, o C Reducción de óxidos 15 13.8 11.9 15 17.7 14.65 1.75 13.9 400 – 1,050 700 - 1,000 871 – 1,120 500 – 600 300 – 400 380 – 450 450 – 1,000 980 – 1,165 Reducción de haluros 19.9 451 - 583 Reducción de sulfuros 30 450 - 495 Tostación de sulfuros 32 280 - 370 HABASHI, Fathi , Principles of Extractive Metallurgy, Tomo I. MET 3345 Diseño de Reactores Metalúrgicos Carlos J. Velasco Hurtado

6. Características de los reactores S - G Ejemplos MET 3345 Diseño de Reactores Metalúrgicos Carlos J. Velasco Hurtado

7. Características de los reactores S - G MILKOMIRSKY, Igor. Curso Panamericano de Metalurgia Extractiva. Universidad de Concepción. Chile. MET 3345 Diseño de Reactores Metalúrgicos Carlos J. Velasco Hurtado

8. Características de los reactores S - G MILKOMIRSKY, Igor. Curso Panamericano de Metalurgia Extractiva. Universidad de Concepción. Chile. MILKOMIRSKY, Igor. Curso Panamericano de Metalurgia Extractiva. Universidad de Concepción. Chile. MET 3345 Diseño de Reactores Metalúrgicos Carlos J. Velasco Hurtado

9. Regímenes de aplicación de hornos sólido – gas en función del tamaño de partículas y el tiempo medio de residencia MILKOMIRSKY, Igor. Curso Panamericano de Metalurgia Extractiva. Universidad de Concepción. Chile. MET 3345 Diseño de Reactores Metalúrgicos Carlos J. Velasco Hurtado

10. Modelos de reacción Modelo de conversión progresiva Modelo de núcleo sin reaccionar MET 3345 Diseño de Reactores Metalúrgicos Carlos J. Velasco Hurtado

11. Modelo de núcleo sin reaccionar MET 3345 Diseño de Reactores Metalúrgicos Carlos J. Velasco Hurtado

12. Difusión a través de la capa límite A (gas) + bB (sólido) Productos sólidos + productos gaseosos     Para una partícula en una gran cantidad de fluido : Ecuación de Ranz y Marshall: Sh = 2.0 + 0.6 Re 1/2 Sc 1/3 Donde: Número de Sherwood Sh = Número de Reynolds Re = Número de Schmidt Sc =   Para partículas en una cama empacada : 3 < Re < 2,000 Con: Re = G es la raíz de la ecuación: ε o = porosidad inicial del lecho empaquetado   MET 3345 Diseño de Reactores Metalúrgicos Carlos J. Velasco Hurtado

13. Difusión a través de la capa de productos     MET 3345 Diseño de Reactores Metalúrgicos Carlos J. Velasco Hurtado

14. Reacción química   MET 3345 Diseño de Reactores Metalúrgicos Carlos J. Velasco Hurtado

15. Expresiones conversión – tiempo, partículas de tamaño constante MET 3345 Diseño de Reactores Metalúrgicos Carlos J. Velasco Hurtado

16. Expresiones conversión – tiempo, partículas de tamaño decreciente MET 3345 Diseño de Reactores Metalúrgicos Carlos J. Velasco Hurtado

17. Difusión a través de un sólido no poroso, geometría de esferas MET 3345 Diseño de Reactores Metalúrgicos Carlos J. Velasco Hurtado

18. Test para determinar la etapa controlante MET 3345 Diseño de Reactores Metalúrgicos Carlos J. Velasco Hurtado