¿Cuál es un ejemplo de reacción sólido-líquido? Casos industriales y tipos de reactores

¿Cuál es un ejemplo de reacción sólido-líquido?

Un ejemplo claro de una reacción sólido-líquido es la hidrogenación catalítica de un aceite líquido utilizando un catalizador de metal sólido:el aceite (líquido) y el hidrógeno (gas) entran en contacto con un catalizador sólido en suspensión (como el níquel o el paladio)En esta reacción de tres fases, el sólido es el catalizador, el líquido es el reactivo, y la transferencia de masa entre fases controla la velocidad.Otros ejemplos cotidianos son la lixiviación de mineral, donde un disolvente líquido disuelve un metal sólido, y la precipitación, donde se forma un producto sólido a partir de una solución líquida.

Definición de una reacción sólido-líquido

Una reacción sólido-líquido es una reacción heterogénea en la que al menos un reactivo o catalizador es un sólido y al menos uno es un líquido.o formado (producto)Debido a que las fases no se mezclan, la velocidad de reacción depende del contacto de la interfaz, la mezcla y el transporte a la superficie.

• Sólido como catalizador:El sólido se reutiliza y debe mantenerse en suspensión y activo.
• Sólido como reactivo:El sólido se consume y la transferencia de masa alimenta la superficie.
• Sólido como producto:El sólido se cristaliza o precipita fuera del líquido.

Ejemplo 1: Hidrogenación catalítica (Slurry)

En la hidrogenación de aceite comestible o en la síntesis química fina, el alimento líquido entra en contacto con el gas hidrógeno sobre un catalizador sólido en suspensión.Un recipiente agitado mantiene el catalizador en suspensión mientras que un generador de gases; la reacción se ejecuta a presión y temperatura suaves.

• Tipo de reactor:Reactor de suspensión o de goteo con impulsor de turbina.
• Control de la velocidad:Transferencia de masa de gas a líquido y líquido a la superficie del catalizador.
• Separación:El catalizador gastado se filtra y el producto se clarifica.

Ejemplo 2: Lixiviación / extracción

La lixiviación hidrometalúrgica disuelve un metal objetivo de un mineral sólido utilizando un lixiviante acuoso u orgánico.Esto está muy extendido en el cobre, oro, y recuperación de metal de la batería.

• Tipo de reactor:Envases de lixiviación agitada o columnas de percolación.
• Control de la velocidad:Difusión a través de la partícula de mineral y reacción en la superficie.
• Recuperación del producto:El líquido embarazado se procesa mediante extracción o precipitación con disolvente.

Ejemplo 3: Precipitación y cristalización

Cuando dos corrientes de líquido forman un sólido insoluble, un precipitado o cristal se cae.El reactor controla la supersaturación y el crecimiento para establecer el tamaño y la pureza de las partículas..

• Tipo de reactor:En el caso de los productos de ensayo, se utilizará el método de ensayo de la muestra.
• Control de la velocidad:Profile de mezcla y supersaturación, no presión.
• Resultado:El tamaño y la morfología de las partículas se establecen dentro del reactor.

Tipos de reactores para el trabajo sólido-líquido

Consideraciones de ingeniería

• Suspensión:La velocidad del impulsor debe exceder la velocidad de suspensión para que los sólidos permanezcan en la zona activa.
• Transferencia de masa:kLa y el área de interfaz establecen la velocidad en sistemas gas-líquido-sólido.
• Abrasión:Los lodos erosionan las paredes y los sellos; la elección del material sigue al lodo.
• Costo de la separación:El catalizador o la recuperación del producto pueden exceder el costo del reactor y deben diseñarse juntos.

Selección del reactor sólido-líquido

Una reacción sólido-líquido es simplemente una reacción a través de una interfaz sólido-líquido, y la hidrogenación catalítica de aceite sobre un catalizador de metal en suspensión es el ejemplo del libro de texto.La lixiviación y la precipitación son igualmente comunes en metales y productos químicosEl reto de la ingeniería nunca es la química sola; es mantener las fases en contacto, mover la masa a la superficie y recuperar el sólido limpiamente.

Preguntas frecuentes (FAQ)

¿Cuál es el ejemplo más simple de una reacción sólido-líquido?

Hidrogenación catalítica de un líquido utilizando un catalizador metálico sólido, como hidrogenación de aceite comestible con níquel.y el gas hidrógeno es la tercera fase en muchas versiones industriales.

¿Es una reacción sólido-líquido lo mismo que una reacción heterogénea?

Se trata de un tipo de reacción heterogénea. Heterogénea significa que la reacción ocurre en una interfaz entre fases; sólido-líquido es el caso en que esas fases son un sólido y un líquido,a diferencia de gas líquido o gas sólido.

¿Qué reactor se utiliza para las reacciones sólido-líquido?

Los catalizadores en suspensión utilizan reactores de estiércol o agitados; los catalizadores fijos utilizan lechos de goteo; los productos sólidos utilizan cristalizadores o precipitadores.La elección sigue si el sólido es catalizador, reactivo o producto.

¿Por qué es tan importante mezclar en las reacciones sólido-líquido?

Los sólidos se depositan y salen de la zona activa sin agitación adecuada, lo que disminuye la conversión.El impulsor debe funcionar a una velocidad igual o superior a la de suspensión para mantener las partículas en contacto con el líquido y cualquier gas.

¿Cómo se controla la velocidad de reacción en un reactor de lodos?

El gas debe llegar al líquido y el líquido a la superficie del catalizador.La adición de más catalizadores o una temperatura más alta no ayudará hasta que la mezcla y el área de interfaz mejoren.

¿Cuál es la diferencia entre lixiviación y precipitación?

En la lixiviación, el reactivo sólido se disuelve en el líquido (el mineral en lixiviante); en la precipitación, se forma un sólido fuera del líquido cuando dos corrientes crean un producto insoluble.El otro crea uno..

¿Las reacciones sólido-líquido son exotérmicas?

Muchos son, incluyendo la hidrogenación y la neutralización, por lo que la eliminación de calor puede ser el factor limitante.porque la viscosidad y los sólidos cambian la transferencia de calor.