Fonte: Kerry M. Dooley e Michael G. Benton, Departamento de Engenharia Química, Louisiana State University, Baton Rouge, LA

A hidrogenação do etileno (C₂H₄) ao etano (C₂H₆) tem sido frequentemente estudada como uma reação de redução de modelo na caracterização de novos catalisadores metálicos. ^1-2 Embora o níquel suportado não seja o catalisador metálico mais ativo para esta reação, é ativo o suficiente para que a reação possa ocorrer a < 200°C.

A reação normalmente envolve adsorbed, hidrogênio dissociado (H₂) reagindo com etileno adsorte. Em outras palavras, tanto os átomos de hidrogênio quanto as moléculas de etileno formam ligações com um local de metal (aqui denotado "S"). A forte ligação do etileno com S enfraquece a ligação dupla o suficiente para permitir que os átomos de hidrogênio adicionem ao etileno, formando etano, que não é adsorvida.

O objetivo deste experimento é, em primeiro lugar, converter medidas de composição bruta para limitar conversões fracionárias reagentes. ³ Essas conversões podem então ser usadas em um reator de fluxo de plug-flow (PFR) para encaixar os dados em um modelo de cinética padrão de lei de energia pelo "Método Integral". ³ Uma comparação das ordens experimentais de reação para etileno e hidrogênio com as ordens teóricas revela neste caso que a reação é cineticamente controlada em vez de controlada por transferência de massa.

O sistema é controlado através de um sistema comercial de controle distribuído; há apenas uma interface de operador.

1. Inicialização do reator

1. Para iniciar a exibição do histórico de processos em tempo real, navegue até Iniciar > > Do Operador > DeltaV > exibição de histórico de processos e, em seguida, abra o CATUnitOverview. As escalas do gráfico podem ser compactadas ou expandidas clicando nesses botões na barra de menu. Procedimentos para baixar dados do sistema de controle para

A regressão não linear para obter as melhores estimativas (usando Eqs. 8 - 9) das ordens de reação m e n, e a taxa constante k, pode ser tediosa. Tal algoritmo de solução requer uma integração numérica por ponto de dados por iteração de m e n, levando a milhares de integrações numéricas. Uma técnica alternativa que é quase tão boa, mas muito menos computacionalmente cara, é formular pares de ensaios de m, n com base na estrutura do Eq. 6. Qualquer valor dentro do alcance...

O método descrito aqui é chamado de "Método Integral" na maioria dos livros sobre cinética e design de reator. ³ Embora seja matematicamente muito mais difícil de aplicar do que métodos diferenciais, também é melhor adaptado para analisar os tipos de dados que são fáceis de obter na maioria dos sistemas de reator em escala piloto, onde as pressões parciais do reagente e do produto e conversões fracionadas podem variar em grandes faixas. Como não estamos confiando em reatores em lote o...

1. O. Beeck, Discuss. Faraday Soc.8, 118 (1950).
2. J.B. Butt, AIChE J22, 1 (1976).
3. H.S. Fogler, "Elements of Chemical Reaction Engineering," 4^th Ed., Prentice-Hall, Upper Saddle River, NJ, 2006, Ch. 2-4; O. Levenspiel, "Chemical Reaction Engineering," 3^rd Ed., John Wiley, New York, 1999, Ch. 4-6; C.G. Hill, Jr. and T.W. Root, "Introduction to Chemical Engineering Kinetics and Reactor Design," 2^nd Ed., John Wiley, New York, 2014, Ch. 8.
4. B. Peri, Discuss. Faraday Soc., 41, 121 (1966).
5. Basic chemical kinetics - Fogler, Ch. 3, Levenspiel, Ch. 2, Hill and Root, Ch. 3.
6. N. Bartknecht, "Explosions: Course, Prevention, Protection", Springer-Verlag, 1981.
7. G.F. Froment, K.B. Bischoff and J. De Wilde, "Chemical Reactor Analysis and Design," 3^rd Ed., John Wiley, Hoboken, Ch. 11.
8. J.R.H. Ross, "Heterogeneous Catalysis: Fundamentals and Applications," Elsevier, Amsterdam, 2012, Ch. 8.