Unsteady-state modeling of the fluidized bed polyethylene reactor

Modelado en estado transitorio de un reactor de polietileno de lecho fluidizado

En esta investigación se desarrolló un modelo matemático para describir el comportamiento dinámico de la fase gaseosa en un reactor de polimerización de etileno, basado en un concepto dinámico de fluidización de dos fases en el cual las burbujas pueden contener partículas sólidas y la emulsión es capaz de encerrar más gas que el de la fluidización mínima. El reactor de lecho fluidizado está dividido en varias secciones en serie que consisten en las fases de burbuja y emulsión. Se considera al flujo de gas como de tipo pistón (plug flow) a través de las burbujas y perfectamente mezclado para la fase de emulsión.

Las reacciones de polimerización tienen lugar en ambas fases. Se estudiaron la fluctuación en las variables de proceso y las propiedades del polímero como función del tiempo de operación. Se controló la altura del lecho con la tasa de retiro del producto con un controlador PID. Se compararon los resultados del modelo con los datos experimentales y se observó una buena concordancia entre el modelo de predicción y los datos reales. Los resultados de la simulación indicaron que una gran cantidad de la producción de polímero (cerca de 12%) tiene lugar en las burbujas.

Citrus waste biorefinery : process development, simulation and economic analysis

Biorrefinería de residuos de cítricos: desarrollo del proceso, simulación y análisis económico

En esta investigación se estudió la producción de etanol y otros productos sostenibles, incluyendo metano, limoneno y pectina de residuos de cítricos. En la primera parte se hidrolizaron estos desperdicios usando enzimas pectinasa, celulasa y β-glucosidasa y se fermentó el hidrolizado usando levaduras encapsuladas en presencia del compuesto inhibidor “limoneno”. No obstante, la aplicación de las células encapsuladas se puede ver afectada por el alto costo de la encapsulación, las enzimas y la baja estabilidad de la membrana de las cápsulas ante altos esfuerzos de cizalladura (shear stresses).

Por esta razón, se desarrolló un proceso basado en la hidrólisis ácida diluida de los residuos cítricos. Se removió de manera efectiva el limoneno de estos desperdicios a través de la evaporación instantánea (flashing) del hidrolizado en un tanque de expansión. Los azúcares presentes en el hidrolizado se convirtieron en etanol usando una cepa de levadura floculada. Luego, se destiló este alcohol y los fondos (stillage) y los sólidos restantes se digirieron anaeróbicamente para obtener metano. El contenido de pectina soluble del hidrolizado era susceptible de precipitarse utilizando el etanol producido.

Ya que el proceso emplea una cepa de levadura floculada, la mayor preocupación en el diseńo del biorreactor es la sedimentación de los flocs de levadura, cuyo tamańo es función de la concentración de azúcar, del tiempo y del flujo. Se desarrolló un modelo de dinámica de fluidos computacional (computational fluid dynamics, CFD) del biorreactor para predecir la sedimentación de los flocs y el efecto del flujo en su distribución. Este modelo pronosticó que la sedimentación ocurría cuando tenían un tamańo mayor a 180 micrómetros. Este modelo CFD se pudo usar en el diseńo y el escalado del biorreactor.