Simulación de un reactor monolítico COPrOx

L. JEIFETZ, P. GIUNTA, N. AMADEO, M. LABORDE

Mar del Plata

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

CNEA - UTN

Se simula un reactor monolítico metálico para la purificación mediante la reacción COPrOx de una corriente de H2 proveniente de un reformador de etanol, previo paso por una etapa WGS. Se estudian las condiciones de diseño y operación que permitan llevar el CO a 20 ppm con una alta selectividad, para alimentar una pila PEM de 2 kW. Dicha selectividad depende fuertemente del perfil de temperaturas a lo largo del reactor, por lo que se evalúa cómo lo afecta la transferencia de calor. Se verifica que en un reactor de dimensiones fijas, una elevada transferencia de calor obliga a alimentar una mezcla reactiva a altas temperaturas para alcanzar las 20 ppm de CO, en detrimento de la selectividad. Una transferencia demasiado baja genera altas temperaturas a la salida del equipo, con iguales consecuencias. Se encuentra una transferencia de calor óptima para lograr el perfil de temperaturas más selectivo. El monolito se asume inserto en un tubo de acero, refrigerado externamente en co-corriente con agua-etanol, que se precalienta para su reformado. Se plantea la utilización de un metal para el soporte monolítico. Esto confiere al reactor una elevada transferencia de calor tanto axial como radial. La alta conductividad efectiva radial permite suponer la isotermia radial del monolito, esto es, que la fase gaseosa reactiva en todos los canales presenta igual perfil de temperaturas. Se emplea un modelo 1D para la obtención de los perfiles de concentración en la mezcla reactiva, así como de los perfiles térmicos en el gas, en el soporte sólido y en el refrigerante. En cada canal del monolito, un washcoat de CuO/CeO2/γ-Al2O3 se supone adherido a las paredes con espesor no homogéneo. La masa total de catalizador es de 375g.