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Simulación CFD de la deshidrogenación de isobutano para un reactor de lecho fluidizado

Autores: Solovev, Sergei A.; Soloveva, Olga V.; Bekmukhamedov, Giyjaz E.; Egorova, Svetlana R.; Lamberov, Alexander A.

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2022

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Acceso abierto

Artículo científico
2022

Simulación CFD de la deshidrogenación de isobutano para un reactor de lecho fluidizado


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Química

Palabras clave

Modelo matemático
Proceso de deshidrogenación de isobutano
Reactor de laboratorio
Métodos de CFD
Modelo de dos fluidos
Cinética química

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 14

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
En el presente estudio, se creó un modelo matemático del proceso de deshidrogenación de isobutano para un reactor de laboratorio con un diámetro de 2.8 cm y una altura de 70 cm utilizando métodos de CFD. Se seleccionó un modelo de dos fluidos como modelo para la simulación de fluidización, cuando las fases gaseosa y granular sólida se consideraron como continuas. El modelo de cinética química considera tres reacciones que hacen la principal contribución a la fracción de masa de los productos en la salida del reactor: la reacción de deshidrogenación catalítica de isobutano a isobutileno, la reacción de craqueo térmico de isobutileno con la formación de metano y propileno, y la reacción de hidrogenación catalítica de propileno. El modelo fue verificado en una serie de estudios experimentales. Se llevaron a cabo estudios experimentales y simulaciones numéricas para los parámetros del proceso: velocidad del gas 0.008, 0.012 y 0.016 m/s, temperatura del gas 550, 575, 600 y 625 grados C, y masa del catalizador 75, 100 y 125 g. La temperatura óptima del proceso fue de 575 grados C, donde el rendimiento de isobutileno promedió el 47.6% de la masa. A medida que la temperatura disminuyó, el rendimiento de isobutileno disminuyó al 40.1% en peso en promedio. Con un aumento en la temperatura, el rendimiento de isobutileno aumentó al 52.8% en peso en promedio, y el rendimiento total de productos de reacciones secundarias aumentó al 20% en peso en promedio. Los cambios en la velocidad del gas y la masa del catalizador tuvieron un efecto insignificante en los valores del rendimiento de isobutileno, pero afectaron significativamente los valores del rendimiento de los subproductos.

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