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Simulación numérica de un reactor homogéneo en flujo pistón con monolito de sílice funcionalizado para la producción de cetenas

Resumen

La deshidratación catalítica de ácido acético en monolitos tipo esponja a tiempos cortos de contacto, ha mostrado recientemente ser una innovadora y promisoria ruta para la producción de cetenas, la cual puede subsecuentemente ser convertida a químicos de mayor utilidad. Se necesitan modelos matemáticos detallados para entender la compleja interacción de los fenómenos de transporte y la cinética química que ocurren en estos procesos. En este trabajo, la deshidratación del ácido acético sobre sílice se estudio numéricamente como un ejemplo de modelamiento de reactores en tiempos cortos de contacto. Modelos unidimensionales (pseudohomogéneo y heterogéneo) fueron aplicados para describir el funcionamiento de este reactor monolítico. El modelo heterogéneo incluyo transferencia de masa externa y reacciones químicas en la superficie del catalizador. Los coeficiente de transferencia de masa y calor de película fueron calculados de las correlaciones disponibles en la literatura con la estimación de algunos parámetros. La descomposición de ácido acético fue descrita por la competición de tres reacciones en paralelo (deshidratación, descarboxilacion y cetonizacion). Las energías de activación y los factores preexponenciales de las reacciones fueron ajustados por reagresión no lineal. Los modelos del reactor fueron validados por comparación de los datos experimentales con las predicciones teóricas. Generalmente, se encontró una buena concordancia.