Modelo computacional del flujo en un conjunto de inyectores líquido-líquido

Abstract

En los procesos de alquilación el material a procesar, que incluye olefinas, ingresa al reactor a través de un conjunto de inyectores y se mezcla con el ácido fluorhídrico. Cuando el hidrocarburo entra en contacto con el ácido, se produce una reacción instantánea. Esta reacción requiere del contacto entre el material de carga y el catalizador, de modo que resulta crítico lograr una buena atomización y distribución uniforme de los hidrocarburos en el flujo de ácido. Este trabajo muestra la implementación y resultados de la simulación numérica del flujo de hidrocarburos desde un conjunto de 34 inyectores hacia un conducto vertical con ácido fluorhídrico. Ambas sustancias se encuentran en fase líquida y sus densidades están en relación 0.62:1. En una primera etapa, con el objetivo de validar el modelo y contar con datos experimentales, se llevó a cabo un estudio experimental y numérico del flujo de agua coloreada a través de un único inyector, ingresando en un tanque lleno con agua limpia. Se realizaron mediciones de presión y visualizaciones de flujo que permitieron optimizar y validar el modelo numérico para ese caso. Posteriormente se replicó la geometría y malla para modelar el conjunto de 34 inyectores, el que requirió 14 millones de elementos para poder capturar las características más relevantes del flujo. No se incluyeron en el cómputo modelos de reacción. Los resultados muestran la interacción de los flujos de los inyectores vecinos y el lecho de ácido y permiten identificar regiones críticas para el proceso de mezcla de ambos fluidos.