Desarrollo de un modelo de reactor multi-tubular 3-D para la deshidrogenación oxidativa de buteno a 1,3-butadieno
Autores: Moon, Jiyoung; Gbadago, Dela Quarme; Hwang, Sungwon
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2020
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 14
Citaciones: Sin citaciones
La deshidrogenación oxidativa (ODH) de buteno se ha desarrollado recientemente como una alternativa viable para la síntesis de 1,3-butadieno debido a sus ventajas sobre otros métodos convencionales. Se han estudiado varios reactores catalíticos para este proceso, aunque con un enfoque en el diseño a escala de laboratorio. En este estudio, se desarrolló un modelo de reactor multi-tubular para la síntesis de butadieno a través de ODH de buteno utilizando dinámica de fluidos computacional (CFD). Para ello, se generó el modelo multi-tubular 3D, que combina cinética de reacción compleja con un fluido refrigerante en el lado de la carcasa sobre una serie de tubos de reactor individuales, utilizando OpenFOAM. Luego, el modelo desarrollado fue validado y analizado con los resultados experimentales, lo que dio un error máximo del 7.5%. Finalmente, se realizaron estudios paramétricos para evaluar el efecto de las condiciones termodinámicas (isotérmicas, no isotérmicas y adiabáticas), la temperatura de alimentación y la velocidad del gas en el rendimiento del reactor. Los resultados mostraron la formación de un punto caliente en la salida del reactor, lo que requiere un control de temperatura eficiente en esa sección del reactor. También se encontró que a medida que aumentaba la temperatura, la conversión y el rendimiento aumentaban mientras que la selectividad disminuía. Se encontró lo contrario para las velocidades crecientes.
Descripción
La deshidrogenación oxidativa (ODH) de buteno se ha desarrollado recientemente como una alternativa viable para la síntesis de 1,3-butadieno debido a sus ventajas sobre otros métodos convencionales. Se han estudiado varios reactores catalíticos para este proceso, aunque con un enfoque en el diseño a escala de laboratorio. En este estudio, se desarrolló un modelo de reactor multi-tubular para la síntesis de butadieno a través de ODH de buteno utilizando dinámica de fluidos computacional (CFD). Para ello, se generó el modelo multi-tubular 3D, que combina cinética de reacción compleja con un fluido refrigerante en el lado de la carcasa sobre una serie de tubos de reactor individuales, utilizando OpenFOAM. Luego, el modelo desarrollado fue validado y analizado con los resultados experimentales, lo que dio un error máximo del 7.5%. Finalmente, se realizaron estudios paramétricos para evaluar el efecto de las condiciones termodinámicas (isotérmicas, no isotérmicas y adiabáticas), la temperatura de alimentación y la velocidad del gas en el rendimiento del reactor. Los resultados mostraron la formación de un punto caliente en la salida del reactor, lo que requiere un control de temperatura eficiente en esa sección del reactor. También se encontró que a medida que aumentaba la temperatura, la conversión y el rendimiento aumentaban mientras que la selectividad disminuía. Se encontró lo contrario para las velocidades crecientes.