El objetivo propuesto para la Tesis Doctoral fue estudiar la aplicación de nuevas alternativas de reactores catalíticos, particularmente la aplicación de un reactor de membranas catalíticas tipo flow-through para la purificación por hidrogenación selectiva de una corriente rica en 1-buteno, contaminada con dienos y compuestos acetilénicos.
Actualmente, los procesos disponibles utilizan reactores de lecho fijo. Si bien los catalizadores utilizados comercialmente poseen alta actividad y selectividad intrínseca, en las condiciones de operación presentan fuertes resistencias a la transferencia interna de materia que disminuyen su actividad y selectividad, dando lugar a la pérdida de 1-buteno.
En este contexto, se prepararon y caracterizaron membranas catalíticas, impregnándolas con Pd como agente catalítico, y se diseñó un reactor para llevar a cabo ensayos empleando como reacción test la hidrogenación selectiva de 1-butino. Asimismo, se llevaron a cabo ensayos experimentales en las mismas condiciones empleando un catalizador comercial, en su tamaño original y molido, a fin de obtener su comportamiento intrínseco. Los resultados mostraron que el reactor de membrana presenta una actividad y selectividad similar a los valores intrínsecos del catalizador comercial y muy superior a la de dicho catalizador en su tamaño original.
Posteriormente, se llevó a cabo el modelado y simulación de un reactor de membranas catalíticas en condiciones similares a las del proceso industrial a partir de un modelo de flujo en medios porosos. Se analizó el impacto de variables de diseño y operativas en el comportamiento del reactor para la eliminación de 1-butino y 1,3-butadieno como contaminantes de una corriente de butenos. Se realizó la simulación de un reactor trickle-bed, empleado actualmente en la industria. Con los simuladores de ambos reactores se diseñaron reactores de membrana y trickle-bed para las mismas condiciones de trabajo. Se verificó que, para un objetivo específico de contenido de impurezas el reactor de membrana presenta claras ventajas comparativas: requiere menos masa de Pd y tiene mayor selectividad a 1-buteno.