Reactores de flujo inverso con catalizador particulado y monolítico para la combustión de mezclas pobres hidrocarburo-aire

Abstract

Las emisiones de hidrocarburos a la atmósfera son muy comunes en la industria química, lo que las convierte en un problema medioambiental importante. Los reactores de flujo inverso (RFI), gracias a su elevada eficiencia energética, permiten llevar a cabo la combustión catalítica de hidrocarburos de forma autotérmica (sin aporte externo de calor), aun para emisiones de baja concentración y temperatura. En esta Tesis Doctoral, se ha estudiado experimentalmente el funcionamiento de un RFI a escala piloto (0.05 m de diámetro y 0.5 m de longitud de lecho) para la combustión de mezclas de hexano y tolueno en aire utilizando un catalizador particulado (en forma esférica), y para la combustión de metano en aire, utilizando un catalizador monolítico. La información obtenida en los experimentos ha permitido validar un modelo dinámico heterogéneo unidimensional, que se ha planteado y resuelto utilizando un código especialmente escrito para ello en MATLAB. El modelo, ya validado, se ha empleado en el diseño del reactor a escala industrial, en el estudio de la influencia de las principales variables de operación y diseño, y en la realización de un estudio de viabilidad de recuperación energética. Finalmente, se ha probado experimentalmente en el RFI un sistema de control basado en la inversión del sentido de flujo.