Resumen

Se usó la formulación de Maxwell Stefan para la simulación de un proceso de absorción física, conocido como Rectisol®, el cual utiliza como solvente metanol para remover CO₂ y otras impurezas de gas de síntesis. Se simuló la absorción en una torre empacada reduciendo el contenido de CO₂ del 38 al 3%. Se analizó el efecto de diferentes variables como flujo de entrada de metanol, temperatura de entrada del gas y del líquido, presión y área transversal de la torre, a la concentración de salida de CO₂ en el gas de síntesis.

Los principales componentes útiles del gas de síntesis producido a partir del petróleo pesado o de la gasificación del carbón, son el H, y el CO, los cuales dependiendo de la materia prima y el tipo de proceso de gasificación puede contener entre 30-40% de CO, así como pequeñas fracciones de CH, H,O, N, O, H, S, COS, HCN, NH,, níquel y carbonilos de hierro, CS, mercaptanos, naftaleno, tiofenos, sulfuros orgánicos e hidrocarburos. Estas impurezas deben ser eliminadas con el fin de obtener la calidad necesaria del gas para su uso como materia prima en la síntesis de amoníaco, de metanol, de Fischer Tropsch o de oxo-alcohol. Las cantidades de CO, mínimas requeridas para el gas de síntesis, dependiendo del tipo de proceso, están en el intervalo de 2 ppm a 3% [1]. 

Rectisol utiliza metanol como disolvente para la absorción física de CO, del gas de síntesis en temperaturas en el intervalo de 243 a 263 K, y presiones alrededor de 10 bares. Los componentes no deseados del gas, como el CO,, H,S, COS, HCN, NH, así como el níquel y el hierro, son absorbidos físicamente. Estos componentes son luego desorbidos mediante la reducción de la presión del disolvente, y si es necesario, se calienta. Cuando es necesario los hidrocarburos pesados absorbidos se recuperan en una etapa de extracción adicional. Un adecuado diseño del equipo de absorción es necesario para poder minimizar los costos del proceso. 

Los ingenieros químicos han desarrollado procedimientos de diseño de equipos de separación, como la absorción, los cuales generalmente están basados en la ley de difusión de Fick. La ley de Fick postula una dependencia lineal del Flux, con respecto a un gradiente de concentraciones. Pero esto es válido solo bajo ciertas condiciones: difusión de mezclas binarias, difusión de mezclas diluidas en una mezcla multicomponente y con la ausencia de fuerzas electrolíticas o campos de fuerza centrifuga [2]. 

Gracias al reconocimiento de las limitaciones de la ley de Fick y a la necesidad de tener una formulación más generalizada, surge la formulación de Maxwell-Stefan (MS) para la transferencia de masa pues además de tener en cuenta el acoplamiento de transferencia multicomponente, la no idealidad y la presencia de fuerzas externas, su difusividad soporta un significado físico que hace más comprensible el fenómeno de difusión. Por todas estas razones se utilizará el modelo de MS para la transferencia de masa dado su consecuente concordancia con el fenómeno de transferencia de materia. Diferentes modelos en los que se usa MS se han propuesto para la simulación de procesos de absorción ([3], [4] y [5]). En este trabajo se simulara la torre de absorción y se analizaran el efecto de las diferentes variables de operación.

• Materias:Gases - Purificación Ecuaciones de Maxwell
• Subjects:Gases - purification Maxwell equations
• Palabras claves:Maxwell-Stefan, absorción de CO2, rectisol
• Keywords:Maxwell-Stefan, CO2 absorption, rectisol