Estudio computacional del desarrollo de la distribución de partículas en un reactor downer en frío a escala de laboratorio
Resumen
El uso de reactores tipo downer (flujo de sólidos y gas en dirección de la gravedad) cada día es más común en el proceso de craqueo catalítico (FCC, por su siglas en inglés) para el refinamiento de crudos pesado en productos de mayor valor. Este tipo de reactores es caracterizado por presentar distribuciones axiales y radiales de flujo homogéneas, evitando el retro mezclado, y por tener tiempos de residencia menores en comparación con reactores tipo riser. A pesar de que los reactores downer son empleados desde hace
varias décadas, la información disponible en la literatura acerca del comportamiento hidrodinámico en procesos FCC a escala industrial es escasa. Por lo tanto, es necesario llevar a cabo estudios experimentales y computacionales con el objetivo de mejorar el entendimiento de la hidrodinámica del flujo bifásico en dirección de la gravedad. El software de dinámica de fluidos computacional (CFD, por sus siglas en inglés) Ansys Fluent, es empleado para estudiar el flujo bidimensional de gas (aire) y sólidos (partículas de catalizador) en la sección downer de un sistema frío de lecho fluidizado circulante (CFB, por su siglas en inglés) a escala de laboratorio. El modelo computacional implementado es validado mediante la comparación de resultados numéricos, para las distribuciones de velocidad y fracción volumétrica de sólidos, con las mediciones realizadas en el sistema CFB con una sonda de fibra óptica de velocimetría láser. De acuerdo con los resultados numéricos obtenidos para diferentes velocidades de gas y flux de sólidos, el desarrollo de flujo no puede ser estimado sólo con base en cambios de la velocidad axial a lo largo del reactor. Es necesario considerar las variaciones axiales de la fracción volumétrica puesto que los perfiles radiales pueden cambiar incluso cuando los perfiles de velocidad están desarrollados.
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