Nuevas alternativas de reactores catalíticos para la industria de procesos: Aplicación de un reactor de membrana a la hidrogenación selectiva de un corte C4s

Abstract

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.