Resumen

En este artículo se encontrará la simulación de un reactor de membrana no isotérmico para la producción de benceno e hidrógeno mediante la deshidrogenación de ciclohexano, planteando un modelo de solución que incluye los balances de materia y energía, tanto para zona del retentato como la del permeato y el balance de energía mecánica en la zona del retentato. Con la ayuda del software Matlab se estudió la variación de la conversión y la temperatura en el permeato y en el retentato, obteniendo mayores conversiones cuando la temperatura de entrada al permeato se incrementaba, de la misma forma la conversión aumenta cuando el coeficiente global de transferencia de calor es mayor.

La intensificación de los procesos se ha desarrollado debido a la implementación de membranas en los diferentes tipos de separación llevadas a cabo en la industria, por ello se plantea llevar a cabo la reacción de deshidrogenación de ciclohexano en un reactor de membrana zeolítica la cual es favorable debido a sus propiedades térmicas y la alta permeabilidad que posee el hidrógeno en ésta, el principio de la membrana es: disolver el gas soluto en la membrana y luego se difunde en el sólido hasta la otra fase gaseosa. La separación de los gases ocurre porque cada tipo de molécula se difunde a una rapidez diferente a través de la membrana. 

La deshidrogenación de ciclohexano es una reacción endotérmica la cual se ve favorecida por las altas temperaturas (423K-523K), catalizada por trióxido de aluminio y plata; este catalizador no tendrá efecto ni en la constante de equilibrio, ni en la posición del equilibrio, -la posición del equilibrio de un sistema reversible es aquella condición donde se cumple que la energía libre es mínima-. Además éste no afecta el contenido energético del sistema puesto que no cambia su concentración en la reacción, consecuentemente el punto de equilibrio final no se altera. 

El planteamiento de desplazar el equilibrio hacia la formación de productos está basado en el principio de Le Chatelier el cual formula que cuando se aplica una restricción a un sistema químico en equilibrio el sistema se alterará de tal manera que elimine la restricción, la forma de eliminar esta restricción en un reactor de membranas esta dado por la remoción de hidrógeno de la zona de reacción, ocasionando así conversiones mayores de producto deseado. 

La simulación de la reacción de deshidrogenación de ciclohexano no isotérmica se analizará, de acuerdo a los balances de energía, de materia y de energía mecánica mediante la solución simultánea de estos, con el fin de establecer las variables que más afectan el proceso.

• Materias:Reactores químicos Reacciones químicas Métodos de simulación Energía mecánica Calor Transmisión del calor
• Subjects:Chemical reactors Chemical reactions Simulation methods Mechanical energy Heat Heat transmission
• Palabras claves:software Matlab, deshidrogenación, ciclohexano, reactor multitubular
• Keywords:Matlab software, dehydrogenation, cyclohexane, multitubular reactor