Estudio de un reactor de lecho catalítico para la producción de hidrógeno a partir de bioetanol

Abstract

El hidrógeno es un combustible ideal, ya que puede ser transformado en calor, energía mecánica, o energía eléctrica. La tecnología limpia e innovadora del hidrógeno se obtiene a partir de la síntesis de compuestos renovables como el bioetanol en presencia de catalizadores metálicos mediante procedimientos termoquímicos. Actualmente se ha desarrollado un catalizador para la reacción de reformación de etanol con vapor de agua (ESR) a base de un catalizador bimetálico Ni-Co-Hidrotalcita-WOx (HTB-3) que ha demostrado alta selectividad a H2 [15,77,79]. Como herramienta para el diseño del reactor se propuso un modelo matemático bidimensional, basado en las ecuaciones de conservación de materia y energía, con el objetivo de obtener los perfiles de conversión y temperatura en un reactor integral delimitado el problema por condiciones iníciales y de contorno. La resolución del sistema de ecuaciones diferenciales parciales de tipo parabólico fue discretizado mediante una variante de la metodología implícita, llamado método de Crank-Nicholson. Posteriormente se implementó una codificación en el software Wolfram Mathematica para la resolución matemática. Se han obtenido de la literatura una serie de modelos que permiten obtener los valores numéricos de las propiedades de trasporte requeridas en la simulación. Con el fin de validar el modelo propuesto se realizó la experimentación en un reactor tubular, empacado con material catalítico (PBTR). Se realizaron análisis de composición a través de la longitud del reactor. La reacción de ESR es endotérmica, presentando gran demanda de energía, por lo anterior el calentamiento se efectuó externamente mediante un horno eléctrico, aislado con el fin de eliminar la pérdida de calor con el exterior.