KINETICS OF VANADIUM PENTOXIDE CARBOCHLORINATION AND SOME ASPECTS OF ITS CHEMICAL BEHAVIOR

• Main Author: FRANCISCO ASCENDINO RIBEIRO FILHO
• Other Authors: EDUARDO DE ALBUQUERQUE BROCCHI
• Language: Portuguese
• Published: PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO DE JANEIRO 2005
• Online Access: http://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/Busca_etds.php?strSecao=resultado&nrSeq=8200@1; http://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/Busca_etds.php?strSecao=resultado&nrSeq=8200@2

PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO DE JANEIRO === A cinética da carbocloração do pentóxido de vanádio (V2O5) puro, pelo tratamento com gás cloro, de misturas sob a forma de pó, não-compactadas, de V2O5 e grafite (agente redutor), foi investigada, com o emprego do método termogravimétrico, no intervalo de 350 a 550°C, sendo estudada a influência, sobre a velocidade de reação, das seguintes variáveis: temperatura de cloração, percentagem de agente redutor na amostra inicial e pressão parcial do cloro. Na avaliação do efeito da temperatura de cloração sobre a cinética da reação, o Modelo do Núcleo Não Reagido foi utilizado para interpretar os resultados experimentais obtidos. O valor calculado para a energia de ativação da reação foi de 52 kJ, na faixa de 350 a 400°C, sugerindo a reação química como a etapa controladora do processo, e de 12 kJ, na faixa de 400 a 550°C, caso em que a difusão do gás reagente (condições fluidodinâmicas) poderia ser o mecanismo controlador. O efeito da percentagem de carbono, no intervalo de 17 a 30%, nas temperaturas de 350 e 500°C, revelou comportamentos distintos da reação, sugerindo a predominância, conforme o caso estudado, de fatores diferentes, tais como o contato sólido-sólido, atuando para aumentar a taxa de reação, e o excesso estequiométrico de carbono ou a dificuldade de penetração do gás reagente, concorrendo para diminuir a taxa de reação. A reação investigada caracterizou-se por ser aproximadamente de segunda ordem em relação ao cloro, à temperatura de 350°C, e, de primeira ordem, a 500°C. === The kinetics of the carbochlorination of pure vanadium pentoxide (V2O5) by the treatment of a powdered mixture of V2O5 and graphite with chlorine gas, was investigated, using the termogravimetric method, in the temperature range of 350°C to 550°C. The effect of chlorination temperature, amount of reducing agent (graphite) and partial pressure of chlorine gas on the reation kinetics was studied. Regarding the influence of temperature on the reaction kinetics, the shrinking-core or topochemical model was used to explain the experimental results obtained during this study. The activation energy of the reaction, in the temperature range of 350 to 400°C, was 52 kJ, suggesting the chemical reaction as the rate controlling step, and, in the temperature range of 400 to 550°C, was 11 kJ, as the diffusion of the reacting gas (fluid-dynamic conditions) seems to be the limiting step. The effect of the amount of graphite, in the range of 17 to 30%, at the temperatures of 350°C and 500°C, leads to distinct reaction behaviors, distinguishing the predominance of different factors according to the case studied, such as the contact between the reacting solids, which acts in order to increase the reaction rate, and the excess of carbon amount or the difficult of penetration of the reacting gas, acting towards a reduction of the reaction rate. The reaction occurred to be about second-order with respect to Cl2, at the temperature of 350°C, and first-order, at 500°C.