Absorción en reactor continuo para la purificación de hidrógeno utilizando hidruros metálicos

OLIVA, D.; FUENTES, M. FRANCESCONI, J.; AGUIRRE, P.

Santa Fe

Congreso; X Congreso Argentino de Ingeniería Química CAIQ2019; 2019

En este trabajo se presenta el modelado, diseño y optimización matemática de un reactor para recuperar hidrógeno gaseoso que contiene impurezas. Se asume la producción de hidrógeno procedente de un reformador de bioetanol que ha sido diseñado para alimentar una pila PEM (Proton Exchange Membrane) de 5 kW. Entre las principales hipótesis se consideran: flujos de alimentación de hidrógeno e impurezas constantes, difusión de hidrógeno atómico hacia el interior del material formador de hidruro (MFH), geometría esférica para las partículas y diámetro uniforme, y caída de presión despreciable en el interior del reactor. Se trata de un modelo dinámico, capaz de predecir los valores de concentración de hidrógeno e impurezas en la dirección axial del reactor. Se discretiza longitudinalmente el reactor como una secuencia de reactores en cascada. Para la simulación se utiliza LaNi5 como MFH debido a su disponibilidad comercial. Como aplicación, se simulan y analizan los requerimientos energéticos para mantener los niveles de absorción deseados según las isotermas del MFH. Se considera la opción operativa de adecuar la temperatura de la corriente gaseosa de ingreso y con ello, regular los cambios de temperatura en el MFH debido a la absorción. Se presenta la optimización de las variables de diseño del reactor (largo, diámetro, carga de MFH y el tiempo que se mantendrá el flujo de la mezcla gaseosa ingresando al reactor), teniendo como variables de control: la utilización del reactor y el rendimiento.