Simulación numérica de un proceso de isomerización de parafinas C5 y C6 para la obtención de gasolinas de alto octanaje

Abstract

Estructuralmente, el presente trabajo está compuesto por ocho capítulos, cada uno de ellos diagramados en forma independiente, con una individualidad temática para que pueda ser consultado específicamente. Sin embargo, están ordenados secuencialmente de tal manera de facilitar el entendimiento del proceso de isomerización y del modelado y simulación de los procesos químicos. Dentro de este contexto, el Capítulo 1 y Capitulo 2 contiene una breve introducción a las diversas herramientas y métodos para el modelado de procesos. Por otra parte, se muestra la importancia de la simulación estacionaria. En el Capítulo 3 se desarrolla los aspectos generales del proceso de isomerización mencionando la historia de este y las características tales como la exotermicidad de las reacciones, el equilibrio, la termodinámica y finalmente, los diferentes números de octano de los productos que se generan de las reacciones de isomerización. En el Capítulo 4 se presenta un estudio de los diferentes aditivos usados para incrementar el octanaje de las gasolinas. También se mencionan los efectos que producen estos aditivos al medio ambiente y a la salud del cuerpo humano. Finalmente se realiza una comparación entre estos aditivos con respecto a la gasolina producida por isomerización. El Capítulo 5 muestra los procesos de conversión para obtener gasolinas de alto número de octano. En cada uno de estos procesos de conversión se discuten las ventajas y desventajas de producir tales gasolinas con respecto al del proceso de isomerización. En el Capítulo 6 se realiza un estudio de mercado de la materia prima que se requiere para producir gasolina insonorizada, así como de las fuentes alternativas, el mercado nacional que consumirá tal gasolina. El Capítulo 7 menciona básicamente la ingeniería del proceso de isomerización, es decir, las reacciones químicas, el catalizador, su característica y composición, el mecanismo que gobierna las reacciones de isomerización. Finalmente se proponen los diferentes procesos vigentes, así como una comparación entre los mismos para su posterior simulación. El Capítulo 8 desarrolla la simulación del reactor de isomerización por el método manual y mediante el uso de simuladores. Para esto se plantea el modelamiento de un reactor el cual es útil para la validación de los simuladores usados en este trabajo. Para realizar el modelamiento del reactor se plantearon las diferentes reacciones que se generan de este proceso, así como los balances de materia y energía. Los resultados del modelamiento fueron comparados con los obtenidos por los simuladores y con datos reales de una refinería que produce gasolinas en México. El Capítulo 9 desarrolla propiamente la simulación del proceso de isomerización considerando la patente seleccionada mediante el simulador 1 conocido comercialmente Chemcad v5.1.3 de la compañía Chemstations lnc. También se realiza un análisis económico del proceso de isomerización o en todo caso, los márgenes de ganancia que se genera cuando se logra incrementar el octanaje de las gasolinas por medio del proceso de isomerización.