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“2015, Año del Bicentenario Luctuoso de José María Morelos y Pavón”

F A C U LTA D D E Q U Í M I C AI n g e n i e r í a Q u í m i ca

P a t r i a , C i e n c i a y T r a b a j o .

Toluca de Lerdo, Méx., a 27 de Mayo de 2015.

De la Cruz Amador Elviz Gadiel.

García Mateo Alejandro.

Pérez Flores Luis Adrián.

U n i v e r s i d a d A u t ó n o m a d e l E s t a d o d e M é x i c o

I n g e n i e r í a d e R e a c t o re s H o m o g é n e o s .

Development of a model for dimethyl ether non-adiabatic reactors to improve methanol conversion

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AGENDA.

I. Introducción.

II. Reproducción del Modelo.i. Consideraciones. ii. Desarrollo matemático. iii. Resolución con Software.

III.Conclusiones.

I N G E N I E R Í A D E R E A C T O R E S H O M O G É N E O S .

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Introducción.

I N G E N I E R Í A D E R E A C T O R E S H O M O G É N E O S .

El proceso de producción de dimetil éter (DME) a partir de metanol es de gran interés industrial, dado que el DME es un compuesto base para la obtención de otros múltiples productos químicos y es, también, un combustible alternativo para motores diésel, de eficiencia similar pero más limpio que los tradicionales.

El DME puede producirse por dos vías: conversión directa de gas de síntesis sobre catalizadores bifuncionales o deshidratación de metanol sobre materiales porosos ácidos, principalmente -alúminas y zeolitas.γ

2𝐶𝐻3𝑂𝐻⟶𝐶𝐻3𝑂𝐶𝐻3+𝐻2 0

2 𝐴⟶𝐵+𝐶

I n g e n i e r í a d e R e a c t o r e s H o m o g é n eo s .

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El mayor uso de DME es actualmente como sustituto de gas propano del GLP utilizado como combustible en los hogares y la industria. El mayor uso de DME para este propósito es en China. DME tiene otras dos aplicaciones principales: como un propulsor en botes de aerosol, y como un precursor de sulfato de dimetilo. Como un propelente de aerosol, DME es útil como un disolvente poco polar. También puede ser util izado como un refrigerante.

5I N G E N I E R Í A D E R E A C T O R E S H O M O G É N E O S .

Consideraciones .

Se desprecio al catal izador (Trasferencia de masa), de forma que también no se considera caída de presión a lo largo del reactor.

Se presenta el caso de los que desarrol la e l art iculo, un PFR adiabát ico.

Se calculo como se comporta la conversión y temperatura a lo largo del reactor.

El volumen del reactor es de 100 metros cúbicos.

Para un reactor adiabát ico , e l d iámetro interior y la al tura del reactor fue de 4 m y 8 m, respect ivamente, con un volumen de lecho total de 100 m3.

Reproducción del Modelo.

6I N G E N I E R Í A D E R E A C T O R E S H O M O G É N E O S .

Desarrollo Matemático.

7I N G E N I E R Í A D E R E A C T O R E S H O M O G É N E O S .

8I N G E N I E R Í A D E R E A C T O R E S H O M O G É N E O S .

9I N G E N I E R Í A D E R E A C T O R E S H O M O G É N E O S .

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Resolución con Software.Se introdujo la Ec. 5 en la Ec. 2.2. La ecuación resultante de esta combinación, se sust i tuyo en la ley de velocidad al evaluarse beta. La ley de velocidad fue con la que se evaluo la Ec. 6.

Se resolvió numéricamente la Ec. 6 por Runge Kutta de cuarto orden en Excel .

I N G E N I E R Í A D E R E A C T O R E S H O M O G É N E O S .

11I N G E N I E R Í A D E R E A C T O R E S H O M O G É N E O S .

0 1 2 3 4 5 6 7 8 90

0.0002

0.0004

0.0006

0.0008

0.001

0.0012

0.0014

0.0016

LONGITUD DEL REACTOR (m)

CON

VER

SIO

N

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9530

531

532

533

534

535

536

537

538

539

LONGITUD (m)

TEM

PER

ATU

RA

(k)

Conversión vs Longitud Temperatura. vs Longitud

12I N G E N I E R Í A D E R E A C T O R E S H O M O G É N E O S .

0 5 10 15 20 25 30 35 40 450

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

LONGITUD DEL REACTOR (m)

CON

VER

SIO

N

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45500

550

600

650

700

750

800

850

LONGITUD DEL REACTOR (m)

TEM

PER

ATU

RA

Conversión vs Longitud Conversión vs Longitud

13I N G E N I E R Í A D E R E A C T O R E S H O M O G É N E O S .

Conversión vs Longitud Conversión vs Longitud

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Conclusiones.

• Al hacer la comparación de las conversiones obtenidas a lo largo del reactor con las reportadas por el articulo: Se puede concluir que esta reacción requiere una longitud mucho mayor para lograr una conversión a predicable si no se emplea catalizador.

• Al emplear catalizador no solo se reduce la longitud del reactor, sino que también se logran mayor conversion.

• El aunque se emplee la misma reacción en un PFR que en un PBR, se observa que los cálculos varían notoriamente. Para el caso presentado, no se considero caída de presión ni la trasferencia de masa que si debe de ser considerada si el reactor esta empacado.

I N G E N I E R Í A D E R E A C T O R E S H O M O G É N E O S .