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Modelamiento teorico de un reactor de lechofijo en estado no estacionario para la ruptura catalitica y la desactivacion de cargas

Resumen

Las pruebas de microactividad, MAT o Micro Activity Test, son ampliamente utilizadas en la industria de la refinación para el seguimiento, evaluación y selección de los catalizadores empleados en el proceso de ruptura catalítica. Cada vez es más frecuente el uso de simuladores, basados en principios básicos, durante el proceso de selección de catalizadores. Esto significa que es necesario derivar parámetros cinéticos a partir de las pruebas de laboratorio y planta piloto que posteriormente deben ser extrapolados a nivel industrial. Sin embargo, varios trabajos de la literatura han mostrado el riesgo que se corre cuando se utilizan programas experimentales pobremente diseñados. En este trabajo se realizaron simulaciones de la metodología del diseño secuencial de experimentos con el fin de determinar si existe un diseño óptimo de experimentos para las pruebas de MAT cuando se van a utilizar los datos de MAT para alimentar modelos cinéticos. Para realizar este trabajo, se elaboraron un modelo matemático para un reactor MAT, utilizando Visual Basic Excel Applications, se utilizó el Solver de Excel para calcular las constantes de velocidad de reacción por minimización utilizando mínimos cuadrados, se programó el procedimiento para el cálculo de la incertidumbre de las constantes de velocidad de reacción calculadas por optimización y se programó en Visual Basic Excel Applications la optimización de la matriz G con base en los fundamentos de diseño secuencial de experimentos. El modelo cinético de reacción inmerso en el modelo del MAT utiliza una red de reacciones de cinco lumps: Gasóleo, Gasolina, GLP, Gas Seco y Coque. Las velocidades de reacción se consideran de segundo orden para la conversión del gasóleo y de primer orden para la gasolina. La deposición de coque se describe a través de una ecuación adaptada de la ecuación original de Voorhies. Se simularon diseños de experimentos para cuatro grupos de constantes cinéticas representativas de catalizadores REY, USY y REUSY y ocho diferentes conjuntos de experimentos iniciales, que fueron escogidos aleatoriamente. Se encontró que, para todos los grupos de constantes, independientemente del grupo de experimentos iniciales, el diseño secuencial de experimentos selecciona aproximadamente el mismo conjunto de experimentos. Esto sugiere que existe un diseño óptimo de experimentos que contiene diez experimentos ubicados en los extremos de la ventana operativa del MAT. Se propone que cuando se desee realizar cálculo de constantes de velocidad de reacción a partir de pruebas en el MAT se debe utilizar el conjunto de condiciones operativas encontrado a través del diseño secuencial de experimentos.