PRINCIPIOS DE PROCESO BÁSICOS

CEU Reactores Catalíticos - Versión 1

El CEU utiliza la reacción de inversión del azúcar (Sucrosa -> Glucosa + Fructosa) para estudiar el rendimiento de reactores catalíticos de lecho denso químicos y biológicos. Se utiliza un ensayo colorimétrico para determinar el grado de conversión usando un sensor óptico. Los ensayos pueden ser automatizados usando el análisis por inyección en flujo opcional.

Especificación para pedidos |
Posibilidades didácticas |
Capacidades detalladas |
Descripción

Accesorios opcionales |
Requisitos |
Especificación de transporte y dimensiones

EspecificaciÓn para pedidos

Una unidad de banco que consta de un plinto de plástico ABS conformado al vacío con consola eléctrica integrada, sobre el cual están montadas las columnas de reactor de lecho denso, la bomba de alimentación, el sensor óptico y el sistema opcional de Análisis por inyección en flujo (FIA). La unidad se suministra de serie con dos columnas de reactor para catálisis química. Puede añadirse al sistema como opción una tercera columna para catálisis biológica (enzimática). Un suministro de agua caliente a las camisas de las columnas permite el control automático de la temperatura de la reacción según el valor preestablecido. El caudal de alimentación puede ser variado entre 0 y 15 ml/min. La bomba FIA puede ajustarse para dar caudales de hasta 2,5 ml/min.

Todos los circuitos eléctricos están protegidos por dispositivos de protección apropiados.

La consola tiene dos medidores digitales. El primero, asociado con el controlador, muestra la temperatura del agua suministrada a las camisas de las columnas, y el segundo muestra la lectura del sensor óptico, que proporciona una medición de la concentración del producto. Las señales correspondientes son enviadas al puerto de E/S para su transmisión a una PC.

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Posibilidades didÁcticas

> Comprender los principios de los reactores catalíticos de lecho denso
> Balance de masas
> Examen de catálisis en estado estable e inestable
> Comparación de catálisis química y biológica (enzimática)
> Caracterización de flujo en un lecho denso
> Comprender los principios del Análisis por Inyección en Flujo (FIA)

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Capacidades detalladas

Se incluyen ejercicios didácticos para familiarizar a los estudiantes con los siguientes temas:

> Determinación de la cinética de estado estable y de estado inestable de un reactor catalítico de lecho denso.

> Comparación de rendimientos de un catalizador químico (resina de intercambio catiónico protonado) y un catalizador biológico (enzima inmovilizada).

> Efecto del tamaño de partícula del catalizador en el módulo de Thiele y el factor de efectividad (cuantificación de los efectos competitivos que se producen entre la cinética de reacción y la transferencia de masa dentro de la partícula catalítica).

> Efecto de caudal, temperatura y concentración de alimentación en la conversión de estado estable.

> Estudio con trazador para caracterizar el flujo de fluido en los reactores.

> Demostración de la técnica de Análisis por Inyección en Flujo.

> Examen de la reproducibilidad y la sensibilidad del método de análisis FIA como función del caudal y la concentración de la muestra.

CEU process flow sheet with optional third reactor and FIA system.

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Calibration curves for the optical sensor.

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DescripciÓn

El CEU presenta a los estudiantes los fundamentos de los reactores catalíticos de lecho denso. Es una unidad de banco disponible con dos o con tres columnas de reactor.

El uso de dos columnas con un catalizador químico permite el uso de una resina de intercambio con tamaño de partícula diferente, con el fin de estudiar el efecto del tamaño de la partícula sobre la cinética del reactor. Es posible utilizar una tercera columna para investigar la catálisis biológica, usando la enzima invertasa, y comparar ésta con la catálisis química.

Está disponible un módulo opcional de análisis por inyección en flujo (FIA). Este módulo está situado en el plinto del CEU y proporciona un método fácil para la medición en línea del rendimiento de producto, eliminando la necesidad de realizar ensayos manuales. El módulo también es de utilidad para la enseñanza de la técnica FIA y la demostración de las ventajas de este método de medición en procesos continuos.

CEU

El aparato CEU básico consta de un plinto conformado al vacío con dos columnas de reactor de lecho denso y posibilidad de montar una tercera. Incluye un sistema de circulación de agua caliente completo con controlador de temperatura a fin de mantener la temperatura de reacción deseada.

La reacción recomendada es la inversión de sucrosa para formar glucosa y fructosa. Esta reacción es segura y no daña el medio ambiente.

Se proporciona un sensor óptico de absorbencia para monitorizar el estado de la reacción. Con el sistema básico, se toman muestras manualmente y éstas son introducidas en el sensor de absorbencia usando probetas para muestras.

Una bomba de alimentación peristáltica de velocidad variable controla el caudal en los reactores.

Se proporcionan válvulas para poder cambiar rápida y fácilmente la alimentación y el flujo de producto de una columna a otra. Esto permite a los estudiantes investigar diferentes sistemas de reacción sin tener que desmontar el equipo y volver a llenar las columnas.

CEU-3 Análisis por inyección en flujo

El módulo FIA es un sub-conjunto independiente situado en el plinto del CEU. El módulo contiene una bomba multicanal y una válvula multivía. El sensor de absorbencia del CEU se reubica en este módulo para permitir la realización de mediciones en línea. La bomba FIA envía una proporción del producto a la válvula multivía del módulo FIA. La bomba también suministra reactivo de ensayo y el líquido portador para facilitar el procedimiento de ensayo. La válvula FIA mezcla el reactivo y el producto en la proporción correcta antes de enviar la mezcla al sensor óptico, donde se mide el rendimiento de producto.

CEU-5 Tercera columna de reacción

Puede especificarse un reactor adicional que utiliza la misma reacción de inversión de sucrosa, pero con un catalizador enzimático biológico alternativo. Esto permite comparar catalizadores químicos y biológicos.

Nota: Es necesario recargar regularmente la columna de reacción biológica, debido a la naturaleza menos estable de este tipo de catalizador.

CEU-304IFD Software didáctico y Accesorio de registro de datos

Example of educational software (CEU-304IFD)

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Las salidas de los sensores están disponibles para el registro y análisis de los datos. El registrador de datos de Armfield actúa de interfaz entre el CEU y la computadora del usuario, vía un puerto USB. El software asociado permite plotear gráficos, e incluye instrucciones completas sobre cómo configurar el equipo y realizar las investigaciones, textos completos sobre la teoría relacionada y textos de ayuda. Requiere una computadora con Windows y un puerto USB.

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