Multiplicidad y estabilidad de estados estacionarios en reacciones sobre filamentos catalíticos: oxidación de NH3 sobre Pt

Ariel A. Chialvo.

1983.

144 h. : ilus. ; 28 cm.

Tesis--Universidad Nacional del Sur, 1984.

Resumen: Una gran variedad de conductas en sistemas reactivos abiertos han sido reportados por la investigación en distintas áreas durante las últimas seis décadas. Sistemas que presentan estados estacionarios múltiples, acompañados o no de fenómenos oscilatorios, son habituales en ingeniería tanto o más que en biología. En ingeniería química, la aparición de fenómenos de histéresis, conductas periódicas y/o caóticas pueden llegar a ser más que una curiosidad académica, para transformarse en un grave problema para el racional diseño, p.e., de sistemas de control de procesos. Las auto- oscilaciones de la velocidad de reacción, puestas de manifiesto como variaciones cíclicas de la temperatura de reacción y/o conversión son frecuentes en los reactores industriales produciendo inconvenientes de variada gama. Basta con citar la "corrosión catalítica" en las mallas catalíticas de los reactores de síntesis de CNH y oxidación de NH3, que provocan una incidencia del 85 por ciento en el costo de operación, para captar la importancia que adquiere el análisis de tal "patología". Los primeros trabajos sobre conductas periódicas en Ing. Química se trataron de reacciones exotérmicas en reactores tanques agitados continuos. Matemáticamente, el problema se reduce a un par de ecuaciones diferenciales no lineales, y su análisis permitió luego extender el estudio a otros tipos de sistemas químicos como las reacciones catalíticas heterogéneas. Este caso es particularmente importante por dos razones: a) Las reacciones catalíticas sobre sólidos son de importancia industrial. b) Los mecanismos de reacción generalmente considerados para explicar procesos catalíticos, no permiten explicar las conductas oscilatorias. Así es que la interacción entre modelos y observaciones experimentales pueden dar la información necesaria para esclarecer los verdaderos mecanismos de reacción. En tal sentido, la bibliografía muestra que los trabajos encarados al respecto se basan en el acoplamiento de fenómenos cinéticos y de transporte, confluyendo en el análisis de multiplicidad y estabilidad de estados estacionarios. A Frank-Kamenetskii, pionero en el tema, le sucedieron Buben, Aris, Luss, Schmitz, etc., quienes analizaron el tema suponiendo actividad catalítica constante y sin tener en cuenta los cambiso morfológicos que se operan sobre el catalizador. A la luz de los trabajos experimentales publicados y de los propios, se puede asegurar que las dos variables antes mencionadas no pueden ignorarse en el análisis. Por tal razón, algunos autores llegaron a conclusiones equivocadas, como ser, el afirmar la imposibilidad de tener conductas oscilatorias por simple acople de fenómenos de transporte en reacciones //

Incluye referencias bibliográficas.