Estudio de la hidrodinámica de reactores de lecho ebullente para el hidrotratamiento de crudos pesados - Sánchez López, José Luis (Universidad Autónoma Metropolitana, 2007)
Una alternativa para entender el escalamiento de la hidrodinámica de los reactores de lecho ebullente es empleando conceptos del análisis dimensional y la similitud dinámica, y en particular los fundamentos del Teorema Pi de Buckingham. La aplicación de estos conceptos a un conjunto de variables que inciden directamente en el comportamiento hidrodinámico de los sistemas de lecho ebullente (Ul, Ug, μl, σ, dp, ρl, ρs y gΔρ), da como resultado cinco grupos adimensionales, los cuales deben coincidir para asegurar la similitud dinámica entre dos unidades experimentales que difieren en su geometría y condiciones de operación. En el presente trabajo de tesis se han llevado a cabo experimentos para simular las condiciones de operación y de flujo de sistemas de lecho ebullente operados a condiciones severas (prototipos), mediante sistemas fluidizados de tres fases operados a condiciones atmosféricas (modelos), con la ayuda de la teoría del análisis dimensional y la similitud dinámica. De la simulación llevada a cabo, en los modelos se obtuvieron algunos parámetros hidrodinámicos tales como la porosidad del lecho, retención de fases y flux de arrastre del gas, estos parámetros obtenidos fueron comparados con sus correspondientes en los sistemas operados a alta presión y alta temperatura, lo que permitió con la ayuda de un análisis de dispersión de datos, cuantificar como una primera aproximación el grado de similitud hidrodinámica obtenido de tal simulación. Aunque se realizaron esfuerzos por hacer coincidir los cinco grupos adimensionales para las dos unidades experimentales separadas, la simulación hidrodinámica para la porosidad del lecho y la retención de sólidos fue altamente satisfactoria, sin embargo, la simulación hidrodinámica para la retención de gas y de líquido, y consecuentemente el flux de arrastre del gas presentó un bajo nivel de similitud, esto reflejado por los valores obtenidos del análisis de dispersión de datos para estos parámetros hidrodinámicos. En particular estas diferencias se atribuyen al complejo comportamiento de “espumado” de las mezclas gas–líquido en los sistemas operados a presión atmosférica, mientras se sugiere que se necesitan grupos adimensionales adicionales para caracterizar totalmente el comportamiento de la hidrodinámica de los sistemas de lecho ebullente operados a condiciones severas, así como de la caracterización de los fenómenos de coalescencia y espumado de los sistemas gas-líquido empleados en los sistemas de lecho ebullente.