Modelamiento y simulación de un reactor de hidrotratamiento para la producción de biodiésel no-éster

Abstract

Las materias primas derivadas biológicamente son una fuente altamente deseable de combustibles renovables para la producción de combustibles. Se pueden cultivar de forma renovable y pueden producir combustibles similares en composición a los combustibles fósiles convencionales. Los aceites vegetales al utilizar el hidrotratamiento catalítico reducen el contenido de oxígeno aumentando su viabilidad para su uso a nivel industrial. El proceso de hidrotratamiento de aceites vegetales es un proceso el cual depende en gran medida de la composición de la materia prima y de los parámetros de operación, especialmente de la temperatura, tipo de catalizador, propiedades de transporte. Para el aceite utilizado en el hidrotratamiento, las vías de reacción asociadas se han explorado a través de estudios experimentales proporcionando modelos aplicables para determinar la tasa de producción de los hidrocarburos. Se investiga el modelo de la triestearina-hidrógeno soportado sobre un catalizador, en un reactor no isotérmico, donde se calcula las velocidades de transferencia de masa gas-líquido y sólido-liquido por medio de las correlaciones de Fillion, Forghani y Treybal. Asimismo, para el cálculo de las velocidades de transferencia de masa se tomó como base teórica la teoría de la doble película, cuyas ecuaciones con los balances de masa y energía se resuelven simultáneamente utilizando técnicas numéricas cuya fiabilidad se evaluó mediante la comparación con resultados reportados en la literatura. El presente trabajo utiliza un reactor Trickle bed para representar el comportamiento en la producción de alcanos C17 y C18 para poder determinar las composiciones de la triestearina, acido esteárico, octadecano y heptadecano utilizando el modelo propuesto por Zhang y ajustar las constantes del modelo para obtener una mayor predicción del mecanismo de reacción. También, se investigó la distribución de la concentración y la temperatura a lo largo del reactor variando variables como la presión de hidrógeno y las velocidades de transferencia de masa de cada reacción involucrada en el modelamiento. (Texto tomado de la fuente).

Biologically derived raw materials are a highly desirable source of renewable fuels for fuel production. They can be grown renewablely and can be used to produce fuels with similar composition compared to conventional fossil fuels. Vegetable oils raw material for this purpose have increased their viability for industrial use. The process of hydrotreatment of vegetable oils is a process which depends largely on the composition of the raw material and the operating parameters, especially the temperature, type of catalyst and transport properties. For the oil used in hydrotreatment, the associated reaction pathways have been explored through experimental studies providing applicable models to determine the rate of hydrocarbons production. The model of the reaction of triestearin with hydrogen with supported catalyst, in a non-isothermal reactor, is investigated. The gas-liquid and solid-liquid mass transfer rates are calculated with several correlations proposed by Forghani and Trybal correlations. Likewise, for the calculation of mass transfer velocities, the double film theory was taken as theoretical basis, whose equations with mass and energy balances are solved simultaneously using numerical techniques whose reliability was evaluated by comparison with results reported in the literature. The present work models a Trickle bed reactor to represent the production of alkanes C17 and C18 to determine the compositions of triestearine, stearic acid, octadecan and heptadecan using a chemical kinetic model proposed in other study and adjusting the constants of the model to obtain a better prediction of the concentrations. Also, the distribution of concentration and temperature throughout the reactor was calculated using variables such as hydrogen pressure and mass transfer rates of each reaction involved in modeling.