Modelo de Orden Reducido para la Craqueo Catalítico de Bioaceite
Autores: de Souza, Francisco José; Utzig, Jonathan; do Nascimento, Guilherme; Ribeiro, Alicia Carvalho; de Bitencourt Rodrigues, Higor; Meier, Henry França
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Modelo de Orden Reducido para la Craqueo Catalítico de Bioaceite
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Modelo
Bioaceite
Reactor
Craqueo
Tamaño de gota
Simulación
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Este trabajo presenta un modelo unidimensional (1D) para simular el comportamiento de un reactor riser FCC que procesa bioaceite. El riser FCC se modela como un reactor de flujo pistón, donde la alimentación de bioaceite sufre vaporación seguida de reacciones de craqueo catalítico. Las gotas de bioaceite se representan utilizando un marco lagrangiano, que tiene en cuenta su movimiento y evaporación dentro del campo de flujo gas-sólido, lo que permite evaluar el impacto del tamaño de las gotas en el rendimiento del reactor. Las reacciones de craqueo se modelan utilizando un esquema cinético de cuatro lumped, que representa la conversión de bioaceite en gasolina, queroseno, gas y coque. El conjunto resultante de ecuaciones diferenciales ordinarias se resuelve utilizando un solucionador rígido de segundo a tercer orden. Los resultados de la simulación se validan con datos experimentales de una unidad FCC a escala completa, demostrando un buen acuerdo en términos de rendimientos de productos. Los hallazgos indican que el intercambio de calor por radiación es negligible y que la correlación de Buchanan representa mejor la transferencia de calor entre las gotas y las partículas de catalizador/fase gaseosa. Otra observación significativa es que el tamaño de las gotas, en un amplio rango, no afecta significativamente las tasas de conversión debido al alto calor de vaporación del bioaceite. El modelo de orden reducido propuesto proporciona valiosos conocimientos para optimizar los reactores riser FCC para el procesamiento de bioaceite, evitando los altos costos computacionales de las simulaciones CFD en 3D. El modelo se puede aplicar en múltiples aplicaciones, siempre que se conozca el mecanismo de reacción química. En comparación con modelos completos como CFD, este enfoque puede reducir los costos computacionales en miles de horas de computación.
Descripción
Este trabajo presenta un modelo unidimensional (1D) para simular el comportamiento de un reactor riser FCC que procesa bioaceite. El riser FCC se modela como un reactor de flujo pistón, donde la alimentación de bioaceite sufre vaporación seguida de reacciones de craqueo catalítico. Las gotas de bioaceite se representan utilizando un marco lagrangiano, que tiene en cuenta su movimiento y evaporación dentro del campo de flujo gas-sólido, lo que permite evaluar el impacto del tamaño de las gotas en el rendimiento del reactor. Las reacciones de craqueo se modelan utilizando un esquema cinético de cuatro lumped, que representa la conversión de bioaceite en gasolina, queroseno, gas y coque. El conjunto resultante de ecuaciones diferenciales ordinarias se resuelve utilizando un solucionador rígido de segundo a tercer orden. Los resultados de la simulación se validan con datos experimentales de una unidad FCC a escala completa, demostrando un buen acuerdo en términos de rendimientos de productos. Los hallazgos indican que el intercambio de calor por radiación es negligible y que la correlación de Buchanan representa mejor la transferencia de calor entre las gotas y las partículas de catalizador/fase gaseosa. Otra observación significativa es que el tamaño de las gotas, en un amplio rango, no afecta significativamente las tasas de conversión debido al alto calor de vaporación del bioaceite. El modelo de orden reducido propuesto proporciona valiosos conocimientos para optimizar los reactores riser FCC para el procesamiento de bioaceite, evitando los altos costos computacionales de las simulaciones CFD en 3D. El modelo se puede aplicar en múltiples aplicaciones, siempre que se conozca el mecanismo de reacción química. En comparación con modelos completos como CFD, este enfoque puede reducir los costos computacionales en miles de horas de computación.