Un marco para la ampliación de procesos químicos emergentes basado en la modelización y simulación de procesos termodinámicos
Autores: Imtiaz, Hafiz Farooq
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Un marco para la ampliación de procesos químicos emergentes basado en la modelización y simulación de procesos termodinámicos
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Química
Palabras clave
Procesos químicos emergentes
Impactos ambientales
Evaluación tecnológica
Escalado
Nuevos procesos químicos
Modelado de procesos termodinámicos
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 35
Citaciones: Sin citaciones
La evaluación ambiental y tecnológica prospectiva de los procesos químicos emergentes es necesaria para identificar, analizar y evaluar las tecnologías que son altamente imperativas en la transición hacia la neutralidad climática. La investigación de los impactos ambientales y los requisitos de materiales y energía de los procesos en el bajo nivel de preparación tecnológica (TRL) es importante para tomar decisiones tempranas sobre la viabilidad de adaptar y escalar el proceso a nivel industrial. Sin embargo, el escalado de nuevos procesos químicos siempre ha sido un gran desafío; y en este contexto, no hay una guía metodológica general disponible en la literatura. Por lo tanto, se ha diseñado y presentado un nuevo marco metodológico integral para el escalado de procesos químicos novedosos basado en la modelización y simulación de procesos termodinámicos. La implementación práctica de la metodología propuesta se discute extensamente desarrollando un proceso de captura y utilización de carbono (CCU) a gran escala compuesto por la captura de dióxido de carbono (CO) del gas de alto horno con una capacidad de 1000 litros por hora (L/h) utilizando metanol y su utilización como precursor para producir metano (CH). Se encontró que la modelización y simulaciones de procesos termodinámicos basadas en la ecuación de estado de asociación estadística de cadena perturbada (PC-SAFT) pueden estimar con precisión la solubilidad de CO en metanol y la conversión a CH en diversas condiciones de temperatura y presión. Los parámetros de propiedades termofísicas y cinéticas logrados pueden ser empleados en simulaciones de procesos para estimar los flujos ambientales escalados y los requisitos de materiales y energía del proceso.
Descripción
La evaluación ambiental y tecnológica prospectiva de los procesos químicos emergentes es necesaria para identificar, analizar y evaluar las tecnologías que son altamente imperativas en la transición hacia la neutralidad climática. La investigación de los impactos ambientales y los requisitos de materiales y energía de los procesos en el bajo nivel de preparación tecnológica (TRL) es importante para tomar decisiones tempranas sobre la viabilidad de adaptar y escalar el proceso a nivel industrial. Sin embargo, el escalado de nuevos procesos químicos siempre ha sido un gran desafío; y en este contexto, no hay una guía metodológica general disponible en la literatura. Por lo tanto, se ha diseñado y presentado un nuevo marco metodológico integral para el escalado de procesos químicos novedosos basado en la modelización y simulación de procesos termodinámicos. La implementación práctica de la metodología propuesta se discute extensamente desarrollando un proceso de captura y utilización de carbono (CCU) a gran escala compuesto por la captura de dióxido de carbono (CO) del gas de alto horno con una capacidad de 1000 litros por hora (L/h) utilizando metanol y su utilización como precursor para producir metano (CH). Se encontró que la modelización y simulaciones de procesos termodinámicos basadas en la ecuación de estado de asociación estadística de cadena perturbada (PC-SAFT) pueden estimar con precisión la solubilidad de CO en metanol y la conversión a CH en diversas condiciones de temperatura y presión. Los parámetros de propiedades termofísicas y cinéticas logrados pueden ser empleados en simulaciones de procesos para estimar los flujos ambientales escalados y los requisitos de materiales y energía del proceso.