Simulación en Estado Estable de un Reactor de Lecho Fijo para la Oxidación Total de Componentes Orgánicos Volátiles: Aplicación del Criterio de Barkelew
Autores: Heynderickx, Philippe M.; Thybaut, Joris W.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Simulación en Estado Estable de un Reactor de Lecho Fijo para la Oxidación Total de Componentes Orgánicos Volátiles: Aplicación del Criterio de Barkelew
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Química
Palabras clave
Reactor tubular
Reacción de oxidación total
Componentes orgánicos volátiles
Difusión intrapartícula
Tasa de reacción de Langmuir-Hinshelwood
Factor de efectividad
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 31
Citaciones: Sin citaciones
Se describe un reactor tubular en estado estacionario para la reacción de oxidación total bajo condiciones industriales típicas en la eliminación de compuestos orgánicos volátiles (COV) utilizando un modelo de reactor heterogéneo unidimensional con difusión intrapartícula, empleando una expresión de tasa de reacción de Langmuir-Hinshelwood completamente desarrollada. El factor de efectividad, que tiene en cuenta estas limitaciones de difusión intrapartícula, se calcula con un módulo de Thiele generalizado. La inclusión real de este factor muestra que pueden ser posibles temperaturas operativas más altas del reactor, ya que esta limitación de difusión restringe la producción de calor dentro de la partícula del catalizador. Se presta especial atención a la concentración de salida de propano, tomado como el COV modelo, y se evalúan los criterios de descontrol, reportados en la literatura. Además, se implementa el conocido criterio de Barkelew (para evaluar el descontrol en reacciones exotérmicas) para un diseño de reactor práctico y seguro. Este trabajo identifica que las parejas críticas que pueblan el diagrama de Barkelew están posicionadas más abajo (hasta un 50% de diferencia, en comparación con el informe original de Barkelew), de modo que es posible operar el reactor bajo fracciones molares de entrada de hidrocarburos más altas mientras se mantiene un rendimiento seguro.
Descripción
Se describe un reactor tubular en estado estacionario para la reacción de oxidación total bajo condiciones industriales típicas en la eliminación de compuestos orgánicos volátiles (COV) utilizando un modelo de reactor heterogéneo unidimensional con difusión intrapartícula, empleando una expresión de tasa de reacción de Langmuir-Hinshelwood completamente desarrollada. El factor de efectividad, que tiene en cuenta estas limitaciones de difusión intrapartícula, se calcula con un módulo de Thiele generalizado. La inclusión real de este factor muestra que pueden ser posibles temperaturas operativas más altas del reactor, ya que esta limitación de difusión restringe la producción de calor dentro de la partícula del catalizador. Se presta especial atención a la concentración de salida de propano, tomado como el COV modelo, y se evalúan los criterios de descontrol, reportados en la literatura. Además, se implementa el conocido criterio de Barkelew (para evaluar el descontrol en reacciones exotérmicas) para un diseño de reactor práctico y seguro. Este trabajo identifica que las parejas críticas que pueblan el diagrama de Barkelew están posicionadas más abajo (hasta un 50% de diferencia, en comparación con el informe original de Barkelew), de modo que es posible operar el reactor bajo fracciones molares de entrada de hidrocarburos más altas mientras se mantiene un rendimiento seguro.