Simulación y diseño vía micro-computador de un reactor de pirólisis de hidrocarburos ligeros

Abstract

El presente trabajo consta de ocho capítulos. En este capítulo se da una visión general de todo el trabajo, haciendo una breve síntesis de la labor desarrollada. En el segundo capítulo se enumeran las conclusiones y recomendaciones a las que se ha llegado. En el tercer capítulo, se hace un comentario introductorio acerca de los alcances del presente estudio. En el cuarto capítulo, se materia prima para la pirólisis, abundantes reservas de estos describen al gas natural como considerando la existencia de hidrocarburos. Se enfoca su caracterización, acondicionamiento y esquemas de separación usualmente empleados en la industria. En el quinto capítulo, se hace una amplia descripción de la industria encargada de la obtención de olefinas, resaltándose la pirólisis y los procesos posteriores a ella: tratamiento de gases de pirólisis, separación y purificación de etileno, sistemas de refrigeración; además se analizan las variables operativas relacionadas con la pirólisis (tiempo de residencia, severidad, conversión, relación vapor/hidrocarburo, etc.). También se realiza un estudio del mercado mundial de etileno y una comparación de procesos de acuerdo con la carga empleada. En el sexto capítulo, se realiza un estudio teórico de las etapas previas al desafío del simulador, describiéndose los pasos para la construcción, tipos y discriminación de modelos matemáticos, para cada caso (etano, propano y mezclas etano­ propano). También se realizan los balances de materia, energía y cantidad de movimiento; adicionalmente se efectúa un compendio de las ecuaciones empleadas para la capacidad calorífica, calores de reacción, viscosidad y un estudio de la coquificación, tratando sus mecanismos de formación y modelamiento matemático. Mediante un balance de energía en la zona radiante del horno, se obtiene una ecuación que determina el flujo de combustible en función de las características del horno y de las variables operativas. Todos estos cálculos están incluidos en el simulador. En el séptimo capítulo, se hace una descripción del programa de simulación de la pirólisis de hidrocarburos ligeros, incluyéndose el algoritmo de cálculo, diagramas de flujo, descripción de los métodos numéricos empleados, así como los rangos de validez de los valores de las variables que ingresan al reactor. También se explica el manejo del software desarrollado. En el octavo capítulo, se incluyen cuadros comparativos de los valores obtenidos por el programa de simulación y los valores publicados de plantas industriales, los cuales demuestran la confiabilidad de los resultados que se pueden tener con el simulador. Finalmente, en los apéndices se detallan algunos aspectos no considerados en los capítulos anteriores.