ImpactU Versión 3.11.2 Última actualización: Interfaz de Usuario: 16/10/2025 Base de Datos: 29/08/2025 Hecho en Colombia
Análisis del límite fluido-dinámico de la mezcla de gases- sólido (h2/co –catalizador) en microrreactores para la producción de líquidos vía fischer tropsch
El aprovechamiento idoneo y sustentable de los residuos agroindustriales y la alta demanda de recursos fosiles es uno de los grandes retos a los que se enfrenta actualmente la ciencia en el mundo. Una solucion para estos grandes desafios es la obtencion de combustibles sinteticos, de productos quimicos y de productos de alto valor agregado. En este sentido, la transformacion termoquimica de estos residuos agroindustriales y la posibilidad de mezclarlos con carbon y/o con otro tipo de residuos se convierte en un tema transcendental de estudio. La transformacion termoquimica de recursos solidos mediante gasificacion, permite la generacion de un gas rico en hidrogeno (H2) y monoxido de carbono (CO), obteniendo una relacion H2/CO que se utiliza en diferentes aplicaciones. Una de ellas se relaciona con el descubrimiento hecho por Fischer y Tropsch a inicios del siglo XX, la cual la mezcla de los gases H2 y CO, se convierten en los precursores para generar monomeros de hidrocarburos sinteticos; estos se transforman en cadenas de mayor peso molecular, sustituyendo los hidrocarburos derivados del petroleo. Este proceso en el cual el gas de sintesis, entra en contacto con el catalizador formando hidrocarburos de diferentes pesos moleculares, se le denomina Sintesis de Fischer Tropsch (SFT) Para llevar a cabo la SFT, se debe tener en cuenta el estudio de variables criticas como son la temperatura y presion, que deben estar controladas en un rango con una variacion minima, tener una relacion H2/CO determinada, garantizar que se de el contacto de la mezcla de gas H2/CO con el catalizador y un enfriamiento rapido a las condiciones de condensacion de los gases obtenidos de la SFT; estas condiciones se pueden lograr mediante el diseno de reactores especiales denominados microrreactores. Para disminuir los costos de experimentacion, es importante modelar el proceso antes de disenar y construir el microrreactor, permitiendo predecir el comportamiento de las variables mas significativas y obtener parametros de diseno apropiados. Por lo anterior, en la presente investigacion se desarrollo un modelo matematico, que tiene en cuenta el comportamiento fluidodinamico y la cinetica de la reaccion, en el instante donde el gas entra en contacto con el catalizador. El modelo matematico, se planteo basado en las ecuaciones de balances de materia, energia y cantidad de movimiento.; La cinetica que no estaba dentro de las subrutinas estandar del Ansys Fluent para el catalizador de Ruhrchemie (catalizador comercial); se programo mediante una UDF (funcion definida por usuario) en lenguaje C. El aporte significativo de la tesis esta centrado en el nuevo microrreactor desarrollado, a partir del estudio del comportamiento fluidodinamico cuando entra en contacto el gas con el catalizador, mediante un modelo de fluidodinamica computacional (CFD), con una cinetica acoplada, el cual permitio validar experimentalmente la produccion de hidrocarburos con un rendimiento del 52% y con una distribucion de productos de cadenas largas de C6 a C34.y se obtuvo con un microrreactor cilindrico que favorecia el contacto de forma radial y axial y se trabajo con una temperatura de 320°C una presion de 8 bar y una relacion de H2/CO 2:1.