Modelamiento de un reactor de microactividad para la evaluación de catalizadores del proceso de desintegración catalítica: modelos de desintegración y desactivación - Moreno Montiel, Miriam Noemí (Universidad Autónoma Metropolitana, 2004)
En este trabajo se llevo a cabo el desarrollo de un modelo cinético de seis pseudocomponentes del proceso de desintegración catalítica FCC de gasóleos (gasóleo de vacío, aceite cíclico ligero, gasolina, gas licuado, gas seco y coque). En el modelo se toman en cuenta los fenómenos de transporte asociados con las reacciones de desintegración, así como el proceso de adsorción y desorción de aglomerados. Para su validación se llevaron a cabo experimentos en la unidad de microreacción ACE-RTM, utilizando dos catalizadores: un catalizador de equilibrio y un catalizador desactivado hidrotérmicamente, y dos tipos de carga: carga Típica y carga Maya. El procedimiento de evaluación empleado en la experimentación, consistió en modificar el tiempo de inyección puntualmente en 45, 60, 75, 90 y 120s, para ajustar los valores de la relación catalizador/aceite (C/O) a 3.75, 5.0, 6.0, 7.5 y 10, respectivamente usando la misma muestra de catalizador durante toda la prueba para lo cual fue necesario someter el catalizador empleado a una regeneración in situ. Tanto la masa del catalizador como la velocidad de alimentación del gasóleo se mantuvieron constantes en todas las pruebas siendo el valor de ésta de 9g y 1.2g/min respectivamente. Con este protocolo de evaluación se obtienen altos niveles de conversión, además de maximizar los rendimientos de gasolina y minimizar los rendimientos de coque. Los parámetros cinéticos se obtuvieron mediante estimación no lineal utilizando el método de Marquardt, mientras que los parámetros de adsorción y desorción se obtienen con el ajuste de los rendimientos experimentales mediante una prueba de iteración. Se observo que el modelo propuesto describe adecuadamente el comportamiento experimental en cuanto a rendimiento de productos y niveles de conversión, siendo la desviación promedio con todos los sistemas cargacatalizador empleados, del 5.5 %. El modelo describe al reactor ACE-RTM, como un reactor de flujo mezclado que opera isotérmicamente basado en principios teóricos fundamentales como los balances de materia. Se ha supuesto que la carga se vaporice instantáneamente y completamente a la entrada del reactor, por lo cual el sistema consiste de dos fases: gas y sólido. La fase gas esta constituida por la carga y los productos de reacción a excepción del coque, la fase sólida es el catalizador. Las consideraciones innovadoras utilizadas en el desarrollo del modelo (cinético y del reactor) son las siguientes: ѵ Incorporación de la fase sólida como un parte individual acoplada al balance en la fase gas, mediante procesos de transferencia interfacial. ѵ Fase sólida como partícula única, en cuyos poros se llevan a cabo fenómenos de transferencia de masa, de adsorción-desorción y de reacción catalítica. ѵ Consideración de la reacción tanto en la superficie externa de la partícula catalítica, como en la superficie interna de los poros. ѵ Incorporación de la adsorción y desorción de aglomerados sobre los sitios activos del catalizador, lo que permite simular la etapa del despojamiento, así como el depósito de coque y su crecimiento sobre el catalizador El modelo cinético puede ser empleado para la predicción de rendimientos, niveles de conversión y selectividades de productos tanto a tiempos de reacción relativamente largos, similares a los tiempos típicos empleados en las unidades de microreacción, como a tiempos de reacción cortos semejantes a los empleados industrialmente con una buena aproximación a los resultados experimentales obtenidos en diversos estudios. Los rendimientos obtenidos con el modelo incluyen la recuperación de productos, lo cual se logra mediante la simulación del agotamiento del catalizador (desorción de aglomerado).