Implementación de distribuciones catalíticas no uniformes en reactores de lecho fijo

Abstract

Uno de los principales desafíos en el diseño de reactores catalíticos para reacciones con múltiples rutas es la ocurrencia de reacciones y productos indeseables. En estos casos, dos factores principales deben ser considerados en el rendimiento del reactor: la “conversión” de la alimentación y la “selectividad” del proceso, que es la división de la conversión entre los productos deseados e indeseados. En este trabajo, se desarrolla y utiliza un modelo integral para evaluar el impacto de la distribución del tamaño de los poros (PSD) tanto en la conversión como en la selectividad en reacciones catalíticas en serie. En particular, la evaluación considera los efectos de varias combinaciones de micro- y macroporosidad, las ventajas potenciales de la variación radial de la porosidad en los pellets de catalizador, y el efecto del tamaño del pellet. Los resultados muestran que, para reacciones en serie cuando la formación del producto deseado es seguida por una reacción de degradación indeseable, una mayor porosidad en los pellets, particularmente en el rango los micro-poros, da una mayor conversión total, pero una menor selectividad de la formación del producto deseado. La selectividad en estos pellets puede mejorarse utilizando una PSD no uniforme que proporciona un gradiente radial de difusividad efectiva en los pellets aumentando desde el centro hasta la superficie exterior del pellet. El tamaño del pellet tiene un efecto significativo y los pellets más grandes muestran una menor selectividad en la mayoría de los casos. En general, las tendencias de conversión y selectividad con los cambios en PSD y las propiedades estructurales de los pellets se mueven en direcciones opuestas. Por lo tanto, encontrar el diseño óptimo de los pellets es un proceso de optimización que requiere simulación.