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Title:	ESTUDIO DE LA HIDRODINÁMICA DE UN REACTOR DE LECHO EBULLENTE PARA HIDRODESINTEGRACIÓN DE FRACCIONES PESADAS DEL PETRÓLEO
Authors:	Alonso Martinez, Fernando
Issue Date:	2007-12-01
Publisher:	Tecnológico Nacional de México
metadata.dc.publisher.tecnm:	Instituto Tecnológico de Ciudad Madero
Description:	El estudio de la hidrodinámica de los reactores de lecho ebullente es complejo, debido a que existen muchos aspectos que influyen simultáneamente. Tal es el caso de las características del reactor, las propiedades del líquido, las características del catalizador, flujos de gas y líquido, temperatura, presión, régimen de flujo, etc. Debido a que la mayoría de los trabajos previos sobre el estudio de la hidrodinámica de los sistemas de lecho ebullente de tres fases se han realizado a presión atmosférica y temperatura ambiente, utilizando líquidos acuosos y partículas esféricas de vidrio; en este trabajo se realizaron experimentaciones para obtener parámetros hidrodinámicos a presión atmosférica y temperatura ambiente, como a presión y temperatura elevadas, utilizando hidrocarburos, catalizadores comerciales y partículas esféricas de vidrio. Los resultados experimentales a presión atmosférica y temperatura ambiente se contrastaron con las predicciones a partir de correlaciones empíricas de la literatura, para la velocidad mínima de fluidización y la expansión del lecho, lográndose para éste último parámetro la incorporación del factor de esfericidad a la correlación empírica de Begovich y Watson, y como consecuencia reducir los errores de predicción de la misma en los sistemas estudiados en este trabajo. En el estudio de la hidrodinámica del sistema de lecho ebullente a condiciones de presión y temperaturas elevadas, se determinaron los efectos de dichas variables sobre la porosidad del lecho y la velocidad mínima de fluidización. Asimismo, para esas condiciones de operación se propuso una correlación empírica como un criterio para determinar la transición entre el régimen de flujo de burbujas dispersas y el de burbujas en coalescencia. Resumen Estudio de la hidrodinámica de un reactor de lecho ebullente para hidrodesintegración de fracciones pesadas del petróleo Respecto al efecto de la presión sobre la retención de las fases líquida y gas, los resultados obtenidos mostraron que la retención de la fase líquida disminuye con la presión, mientras que la del gas aumenta; siendo este aumento menor a presiones mayores. Este fenómeno se debe a que al incrementar la presión, se inhibe la coalescencia de las burbujas y se promueve el rompimiento de burbujas por las partículas, resultando en burbujas pequeñas y lentas, que incrementan la retención de la fase gas. Por otro lado, el efecto de la presión sobre la expansión o contracción del lecho puede atribuirse a sus efectos sobre los cambios en las propiedades físicas del líquido (densidad y viscosidad, principalmente) y sobre el comportamiento de las burbujas. La presión también afecta las propiedades interfaciales gas-líquido provocando que las burbujas sean de menor tamaño a presiones altas que a bajas, aumentando la retención de gas y reduciéndose la cantidad de líquido arrastrado en la estela de las burbujas, contribuyendo ambos fenómenos a incrementar la expansión del lecho. El aumento en la presión tiende a reducir la velocidad mínima de fluidización, debido a que se ven afectadas tanto las propiedades del líquido como las características de las burbujas. Las pruebas realizadas a altas presiones y temperaturas ilustran que al incrementarse esta última se tienen efectos encontrados con un resultado neto, al menos para las condiciones estudiadas, que produce un aumento en la velocidad incipiente. Se realizaron predicciones de la velocidad mínima de fluidización a altas presiones con correlaciones empíricas derivadas de datos a condiciones de temperatura y presión ambientes, observándose que en general los valores predichos son mayores a los valores experimentales. A través del cálculo de los valores del flux de arrastre del gas (“drift flux”) para distintas presiones, los resultados mostraron diferencias apreciables entre la presión de 1 MPa y las presiones de 7.5 y 15 MPa. Los resultados sugieren que a la presión más baja se tienen burbujas más grandes y rápidas que a mayores presiones, lo que indica que el sistema se encuentra en régimen de burbujas en coalescencia. En cambio, a las presiones de 7.5 MPa y 15 MPa, para las condiciones manejadas, los lechos parecen encontrarse en el régimen de burbujas dispersas. Resumen Estudio de la hidrodinámica de un reactor de lecho ebullente para hidrodesintegración de fracciones pesadas del petróleo Se realizaron simulaciones con el modelo generalizado de la estela para predecir las retenciones de las fases a altas presiones, y los resultados de las simulaciones se compararon con los valores experimentales de este trabajo y con los reportados por Luo y col. También se presentan los resultados de las simulaciones realizadas con el modelo del pseudo-fluido para predecir la porosidad del lecho a presión elevada, a diferentes temperaturas y velocidades superficiales del gas, mismos que se contrastaron con los resultados experimentales de este trabajo permitiendo definir el régimen del flujo de dichos experimentos. En general, el desarrollo de estudios hidrodinámicos en reactores de lecho ebullente utilizados en la hidrodesintegración de fracciones pesadas del petróleo permitirá establecer las bases para una comprensión mejor del efecto de las variables de operación, de las características de las partículas, de las propiedades del líquido y del comportamiento hidrodinámico. Con esto, resulta importante enfocar esfuerzos al estudio y comprensión fundamental de los reactores de lecho ebullente de tres fases, a través de la determinación experimental y análisis de parámetros hidrodinámicos a condiciones de temperatura ambiente y presión atmosférica, pero con principal énfasis en los estudios a condiciones de temperatura y presión elevadas, en donde cualquier esfuerzo que se realice contribuye al avance en el estudio, diseño y escalamiento de este tipo de reactores.
metadata.dc.type:	info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
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