Modelado matemático de un reactor de síntesis de metanol con interenfriamiento y desactivación de catalizador

ResumenEn el presente trabajo se desarrolló un modelo heterogéneo basado en ecuaciones diferenciales con el fin de simular un reactor de síntesis de metanol con interenfriamiento en condiciones pseudo-estacionarias. Para ello se utilizó información abierta de la literatura con ajustes apropiados para el caso particular analizado. Se introdujo un factor de actividad que tiene en cuenta la desactivación del catalizador en función del tiempo y temperatura de operación y se usó una expresión para las velocidades de reacción, ya disponible, con parámetros ajustados para el catalizador en uso en el reactor modelado. El modelo es capaz de predecir satisfactoriamente el comportamiento de los perfiles de temperatura, así como el flujo de efluente y su composición a lo largo de la vida útil del catalizador, obteniendo una herramienta apropiada para el análisis y optimización del proceso, así como para programar los cambios operacionales necesarios para mantener el rendimiento. Esto se logra con una reducción significativa del tiempo de cálculo considerando todos los fenómenos importantes involucrados.

In this paper a heterogeneous model based on differential equations to simulate a methanol synthesis quench reactor in pseudo-steady state conditions was developed. To achieve the objective, open information available in the literature for our particular case was used, with the appropriate adjustments. In order to take into account the activity decay of the catalyst, an activity factor was introduced as a function of the time on run and the operation temperature. An available expression for reaction rates with parameters adjusted to our particular case was used. The model is able to successfully predict the behaviour of the temperature profiles, the effluent flow and composition for the whole catalyst life, yielding a useful tool for analysis, process optimization and scheduled periodic operational changes needed to hold the reactor performance. The objectives were achieved also with a significant reduction in the computing time, without losing the influence of any significant phenomena.