Avaliação fluidodinâmica do HDT em regime contracorrente com o uso da fluidodinâmica computacional - CFD / Computational fluid dynamics assessment of hydrotreating process in counter current operation

AUTOR(ES)

Sebastian Moreno Cardenas

FONTE

IBICT - Instituto Brasileiro de Informação em Ciência e Tecnologia

DATA DE PUBLICAÇÃO

26/07/2012

RESUMO

Processos comerciais de hidrotratamento (HDT) normalmente operam em regime de leito gotejante "Trickle bed" em concorrente com fluxos descendentes de gás e de líquido, sobre um leito de partículas de catalisador onde ocorrem as reações. É bem conhecido que a remoção de enxofre é fortemente inibida pelo efeito de adsorção competitiva de H2S nos sítios ativos do catalisador. Como consequência disso, é importante manter a concentração de H2S tão baixa quanto possível nestes processos durante a reação para obter um produto com baixo teor de enxofre na saída do reator. De acordo com Ancheyta et al.(2007), um perfil mais conveniente de concentração seria obtido com um reator operando em contracorrente,. Por exemplo, poderia se introduzir a carga na parte superior e o H2 na parte inferior do reator. Assim, na parte inferior do reator, a concentração de H2S é menor e a concentração do H2 é maior, promovendo taxas mais elevadas de reação. Os principais problemas da operação em contracorrente são uma menor eficiência de contato líquido-gás e dificuldade de prevenção de inundação do reator. Com o objetivo de estudar estes processos com mais detalhes, um estudo fluidodinâmico tridimensional do reator em regime de gotejamento "trickle bed" em contracorrente foi realizado com o uso de técnicas de CFD (Fluidodinâmica Computacional), com ênfase na determinação da perda de carga e da distribuição do hold-up de líquido no leito. Um modelo com o uso de CFD tridimensional baseado na abordagem Euleriana - Euleriana foi utilizado para modelar a hidrodinâmica do leito do reator de leito gotejante operando em contracorrente. Os termos de fechamento interfases foram estimados pelo modelo de balanço de forças apresentado por Attou, A et al. (1999), o qual foi usado e validado por Gunjal e Ranade (2007). O perfil de distribuição radial da porosidade foi estimado com o uso da distribuição de Klerk (2003). O modelo foi resolvido com o uso do software comercial ANSYS-CFX 13. Neste documento pode-se encontrar uma revisão bibliográfica do CFD aplicado a reatores de leito gotejante. Posteriormente são mostrados o desenvolvimento matemático e método numérico empregado, e finalmente os resultados dos casos de estudo, os quais forneceram informação de distribuição do líquido, perfis de velocidades, queda de pressão e hold-up do líquido para reatores isotérmicos de leito fixo em escala laboratório (0,0254 m de diâmetro e 0,3 m de comprimento) escoando concorrente e contracorrente.

ASSUNTO(S)

leito fixo fixed bed

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