hidrogenación selectiva de diolefinas en empaques metálicos

II ENCUENTRO DE ESTUDIANTES DEL
DOCTORADO EN INGENIERIA DE LA
UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVAR
Junio 2006. Caracas - Venezuela
HIDROGENACIÓN SELECTIVA DE DIOLEFINAS EN EMPAQUES METÁLICOS
CATALÍTICOS ESTRUCTURADOS
S. Curbelo De Pablosa, R. Galiassoa
a
Departamento de Termodinámica y Fenómenos de Transporte, Coordinación Adscrita:
Ingeniería Química, Universidad Simón Bolívar, Caracas 1080-A, Venezuela.
scurbelo@usb.ve
RESUMEN
Las reacciones químicas con empaques metálicos estructurados han despertado un gran interés debido a las ventajas
en transferencia de calor que estos ofrecen sobre otros tipos de empaques y/o catalizadores convencionales, los
cuales presentan efectos contrapuestos en aspectos como la caída de presión y la difusión interna, lo cual obliga
generalmente a sacrificar uno de ellos. En dichos dispositivos la posición espacial del catalizador puede ser
controlada en una escala en que sea relevante para la transferencia de momento, masa y calor del sistema. Además,
controlando la posición de catalizador se puede lograr desacoplar varios aspectos relacionados con la operación del
reactor, tales como, la caída de presión, la eficiencia del catalizador, la distribución del flujo, los límites de
ensuciamiento e inundación. Consecuentemente, la estructura del empaque catalítico crea mayor flexibilidad para el
afinamiento y optimización de la operación del reactor, por lo que el empleo de estos empaques estructurados para
reacción química podrían redundar en un diseño más eficiente (rendimiento de productos) y económico (estabilidad
térmica) de los reactores. En la actualidad se esta abriendo un nuevo campo de aplicación en reacciones donde se
utilizan estos materiales en reactores, p.e. las columnas de destilación catalíticas, conversión catalítica para remoción
de NOx, etc., así como para otros procesos caracterizados por reacciones muy rápidas y/o exotérmicas donde se
requieren tiempos de residencia cortos y facilidad para el control de la temperatura (p.e. reacciones de hidrogenación
y oxidación). Este tipo de reacciones químicas requieren poder transferir calor para no sufrir un calentamiento o
enfriamiento localizado por lo que el empaque debe proveer un excelente contacto en las dos fases y tener una alta
capacidad de retiro de calor. Por ejemplo, la hidrogenación de diolefinas en presencia de olefinas se puede hacer a
alta temperatura en reactor en fase gas con muy bajo tiempo de residencia solo si se evita la polimerización y se
elimina el calor de reacción. En tal sentido, la necesidad de realizar hidrogenación selectiva de diolefinas en los
productos de craqueo térmico y catalítico, para evitar la formación de gomas y la desactivación de los catalizadores
de HDT, ofrece una oportunidad tecnológica para la implementación de reactores con empaques catalíticos
metálicos. Además existe la oportunidad de desarrollar un nuevo concepto de hidrogenación selectiva empleando
empaques metálicos catalíticos estructurados, cuando hasta el momento este proceso ha sido caracterizado por el
empleo de lechos fijos catalíticos convencionales. Todo lo anterior define un campo de oportunidades de
investigación, el cual se ha propuesto como parte de la línea de investigación en este proyecto. El objetivo de trabajo
consiste en desarrollar un modelo para este novedoso tipo de reactor basado en empaques metálicos catalíticos
estructurados, para su posterior simulación. Lo anterior implica un análisis de la hidrodinámica, transferencia de
masa y calor del sistema. Finalmente se espera poder realizar la validación del mismo con cinéticas de reacción
obtenidas del estudio de la hidrogenación selectiva de butadieno en presencia de olefinas con catalizadores a base de
NiPd /Al2O3, en una miniplanta piloto diseñada y construida en la USB.
Línea de Investigación: Modelado de reactores químicos.
Palabras claves: hidrogenación selectiva, empaques metálicos catalíticos.