OPTIMIZACIÓN DE UN REACTOR DE MEMBRANA NO ISOTÉRMICO

M.E. ADROVER; BORIO, D.O.; M.N. PEDERNERA

Congreso; 4º Congreso Nacional -3° Congreso Iberoamericano HIDRÓGENO Y FUENTES SUSTENTABLES DE ENERGÍA (HYFUSEN 2011); 2011

La reacción de desplazamiento de gas de agua (WGSR) es moderadamente exotérmica y estáfuertemente controlada por limitaciones termodinámicas. Una alternativa atractiva para desplazar elequilibrio y aumentar la conversión de CO es el uso de membranas de Pd o Pd/Ag para la remoción selectiva de alguno de los productos de reacción (e.g., H2). Existen varios estudios sobre la simulación de reactores de membrana (RM) para la reacción de WGS bajo condiciones isotérmicas [1]. Esta hipótesis es válida a escala laboratorio debido a la alta relación área/volumen, pero a mayores escalas deben contabilizarse los efectos térmicos. Se considera un modelo 1-D pseudohomogéneo y una expresión cinética para un catalizador de WGS basado en óxido de hierro [2].Se analiza el efecto de la fuerza impulsora sobre la producción de H2 y los efectos térmicos, parados diseños diferentes: Diseño 1: sin gas de arrastre (GA) y la fuerza impulsora a través de lamembrana se logra aumentando la presión del lado reacción. Diseño 2: Se emplea vapor de aguacomo GA y la misma presión (1 atm) a ambos lados de la membrana. Para evitar la desactivacióndel catalizador, se impone TMAX=500 y, para minimizar la adsorción de CO en la superficie de lamembrana, TMIN=320 ºC. La composición de entrada considerada es (en mol %): H2: 43.48; CO:7.97; CO2: 10.99; H2O: 31.88; CH4: 5.68.Se demuestra que las máximas recuperaciones de H2 se obtienen a altas temperaturas de entrada,en condiciones que en general no son óptimas desde el punto de vista de la conversión de CO. Este resultado está asociado a que la fracción principal del H2 a ser permeado no se genera en el reactor de WGS, sino aguas arriba en el proceso.