Simulación físico-química de un horno reactor térmico (HRT) con mezclas etano-propano utilizando comsol como herramienta computacional

Abstract

El aumento en la demanda del etileno implica buscar nuevas formas de abastecimiento con una mínima inversión, es por esto que se busca que equipos existentes en la industria como los hornos reactores térmicos trabajen de manera eficiente bajo alimentaciones para las cuales no fueron diseñados originalmente. Por consiguiente, este trabajo se enfocó en el estudio de un horno reactor térmico (HRT) ubicado en la refinería de Barrancabermeja; donde se llevó a cabo la simulación de la pirólisis con cargas de etano y etano-propano con el fin de analizar su comportamiento y sus condiciones operacionales. Para ello, se analizaron las diferentes variables operacionales como la alimentación al horno y la temperatura de operación que afectarían de manera directa el comportamiento del HRT con sus respectivas consideraciones. Posteriormente, se plantearon un conjunto amplio de ecuaciones que describen de manera eficiente el HRT con el fin de simularlo en COMSOL Multiphysics®. Se validó el modelo de etano realizado con datos de literatura y de la planta de Etileno II de la refinería de Barrancabermeja ubicada en Ecopetrol; seguido de esto se simuló la pirólisis de la mezcla etano-propano con sus correspondientes parámetros y modelos cinéticos, una vez validado este modelo se procedió a cambiar la relación etano-propano a la entrada del HRT. Se concluyó que es viable introducir una alimentación de etano-propano con diferentes composiciones en el horno reactor para producir etileno, con un aumento en la producción de propileno, todo esto sin incurrir en modificaciones al HRT. También se determinaron las temperaturas adecuadas del fluido de entrada donde se aumenta la producción de etileno en el horno con carga etano y etano-propano (50/50).