INVESTIGADORES
ADROVER Maria Esperanza
congresos y reuniones científicas
Título:
Simulación de un reactor de membrana para la reacción de desplazamiento de gas de agua
Autor/es:
M. ESPERANZA ADROVER; EDUARDO LÓPEZ; MARISA PEDERNERA; DANIEL BORIO
Lugar:
Buenos Aires
Reunión:
Congreso; Congreso Interamericano de Ingeniería Química; 2006
Institución organizadora:
AAIQ, Asociación Argentina de Ingenieros Químicos
Resumen:
  La producción de hidrógeno ha sido un tema de gran importancia en las últimas décadas, pero en la actualidad se ha convertido en un proceso clave impulsado, entre otros factores, por los avances en la tecnología de celdas de combustible. Esta situación ha intensificado los estudios tendientes a mejorar las tecnologías existentes y a desarrollar nuevos procesos tanto en las etapas de generación de H2 como en las de purificación del mismo. Generalmente, el hidrógeno se obtiene a partir del reformado o la oxidación parcial de hidrocarburos o alcoholes. Estos procesos producen una corriente compuesta por hidrógeno, monóxido de carbono, dióxido de carbono y pequeñas cantidades de metano. La concentración de CO que sale del reformador debe ser reducida dependiendo del uso del producto final (e.g., alimentación de una celda de combustible). Una reacción extensamente utilizada para reducir el contenido de CO es la de desplazamiento de gas de agua (“water gas shift”, WGS); la cual tiene el doble efecto de disminuir la concentración de CO y aumentar la producción de hidrógeno. La reacción de WGS presenta una exotermia moderada y es fuertemente controlada por el equilibrio químico. En aplicaciones de celdas de combustible las limitaciones de equilibrio gobiernan el diseño del reactor de WGS, convirtiéndolo en el equipo más voluminoso del sistema general de generación-purificación [1]. Una alternativa para aumentar la conversión de CO es utilizar reactores de membrana. Este nuevo tipo de reactores presenta un interés creciente debido a que consiguen concentrar en una sola unidad dos procesos químicos clásicos: la reacción química y la separación [2]. El interés del reactor de membrana radica en que, a diferencia de un reactor convencional, posee una pared permeable a todas o a alguna de las especies presentes en el medio de reacción. En el caso de la reacción de WGS, es posible promover el desplazamiento del equilibrio mediante la extracción selectiva, por permeación, de alguno de los productos (hidrógeno o CO2) del medio de reacción. El desplazamiento del equilibrio no sólo podría aumentar la conversión por paso, sino que para una conversión dada permitiría reducir la masa de catalizador y/o la temperatura de operación. En este trabajo se presentan resultados de la simulación de un reactor de membrana inerte para llevar a cabo la reacción de WGS con un catalizador de baja temperatura. Para describir la operación de estado estacionario del reactor de membrana se considera un modelo matemático pseudohomogéneo unidimensional no isotérmico. La membrana consiste de una capa densa de Pd (selectiva a H2) soportada sobre un soporte cerámico poroso. El flujo molar de permeación de hidrógeno a través de dicha membrana se describe mediante la Ley de Sievert. Las condiciones operativas y las dimensiones del reactor han sido extraídas de la literatura al igual que la cinética de la reacción [3]. Se analiza en esta contribución el efecto de la composición de la alimentación y de la temperatura sobre la performance del reactor de membrana y los resultados obtenidos se comparan con los correspondientes a un reactor de lecho fijo convencional. También se estudia el efecto de la remoción del hidrógeno sobre la conversión, de manera de optimizar el espesor de la membrana.  Referencias [1] P.D. Giunta, N. E. Amadeo, M.A. Laborde, XIV Congreso Argentino de Catálisis, Santa Fe - Argentina, 18-21 de Octubre de 2005 [2] J. Coronas and J. Santamaría,  Catalysis Today, 51, 377-389, (1999) [3] A. Criscuoli, A. Basile, E. Drioli, Catalysis Today, 56, 53-64, (2000)