Referencia de microactividad Micromeritics
L. C. Almeida1, O. Sanz1, J. D'olhaberriague2, S. Yunes3, M. Montes1
- Dep. de Química Aplicada, Facultad de Química, Universidad del País Vasco UPV-EHU, P. Manuel de
Lardizábal 3, 20018 Donostia-San Sebastián, España. - PID Eng&Tech, S.L. C/Plomo 15, Polígono Industrial Sur, 28770 Colmenar Viejo, Madrid, España
- Micromeritics Instruments Corporation, 4356 Communications Drive, Norcross, GA 30093, EE.UU.
La síntesis Fischer-Tropsch (FTS) es una reacción bien conocida que está cobrando renovada atención debido al creciente interés por el proceso micro GTL. Los gases asociados en plataformas marinas y yacimientos de gas terrestres aislados (gas varado) requieren unidades compactas capaces de transformar el gas en combustible líquido a una escala mucho menor de lo que es posible en las plantas GTL convencionales. En consecuencia, durante la última década se han publicado varios artículos, libros y patentes, tanto de la industria como del mundo académico, relativos al campo de los reactores de microcanal, incluido el proceso GTL y, en particular, el FTS.
La tecnología de microcanales ofrece nuevas posibilidades para el FTS que permiten unidades muy compactas (intensificación del proceso), un funcionamiento intrínsecamente seguro y un excelente control de la temperatura con una importancia sustancial en la selectividad de control para combustibles líquidos (selectividad C5+).
El objetivo de esta comunicación es presentar los avances en la adaptación de una unidad de ensayo catalítico (Micromeritics Microactivity Reference) para el ensayo de bloques de flujo cruzado de microcanales durante FTS. El desarrollo permite utilizar la misma unidad para probar catalizadores en polvo, catalizadores estructurados (monolitos) y bloques de microcanales.
Los bloques de microcanales (Figura 1) presentan 100 microcanales (0,7 x 0,7 x 20 mm) recubiertos con catalizador FT (20%Co-0,5%Re/Al2O3) intercalados perpendicularmente con 100 microcanales similares para refrigeración [1].
La unidad original permitía controlar la temperatura del reactor, así como la presión y el caudal de los distintos reactantes gaseosos. Se desarrolló una segunda línea de fluido para enfriar el FTS exotérmico utilizando agua a presión. Esta línea incluye una bomba de alta presión, un calentador y un termopar para controlar la temperatura del agua, un intercambiador de calor que permite un bucle de refrigeración por agua, transductores de presión y una válvula de aguja motorizada para controlar la presión del agua.
La baja compresibilidad del agua líquida imposibilitó los primeros intentos de controlar la presión. Para superar este problema fue necesario añadir un recipiente parcialmente lleno de aire a fin de amortiguar los grandes cambios de presión asociados a las fluctuaciones de temperatura. La estrategia final consistió en ajustar el punto de consigna de presión del agua de refrigeración a una presión correspondiente a un mínimo de 20 bares por encima de la presión del vapor de agua a la temperatura del FTS. En estas condiciones, la corriente de refrigeración es muy estable.
También fueron necesarias modificaciones adicionales en el software de control para incluir nuevos bucles de control del flujo de refrigeración (temperatura y presión) y la supervisión de la bomba de alta presión.
The microchannel block was fitted with CFD-designed headers assuring homogeneous gas velocity at the entry of all microchannels and graphite gaskets guaranteeing excellent sealing (<L0.01). A double housing ensures strength to the compression and deformation of the graphite gaskets and includes heating cartridges for the reduction pretreatment (Figure 2). A tee junction at each gas inlet and outlet allows thermocouples to be arranged in contact with each block face. In combination with thermocouples on the upper and lower surfaces of the block, this enables complete monitoring of the microchannel unit through-out the data logging facility of the control software.
Se llevaron a cabo varias reacciones con bloques de microcanales con diferentes cargas de catalizador. El sistema demostró ser muy estable. Se realizaron pruebas estándar durante varias semanas que permitieron cambios en el caudal, la presión y la temperatura. La figura 3 muestra la conversión de CO y la selectividad de metano en diferentes condiciones en un experimento típico.
Referencias
- L. C. Almeida, F. J. Ehcave, O. Sanz, M. A. Centeno, G. Arzamendi, L. M. Gandia, E. F. Sousa-
Aguiar, J. A. Odeiozola, M. Montes, , "Fischer- Tropsch Synthesis in Microchannels", Chemical
Engineering Journal 167 (2011) 536-544.
