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MODELING AND SIMULATION OF THE OXIDATIVE DEHYDROGENATION OF ETHANE TO ETHYLENE IN A TURBULENT FLUIDIZED BED REACTOR

En el presente trabajo se buscó evaluar el potencial empleo de un reactor de lecho fluidizado a escala industrial para llevar a cabo la producción de etileno por medio de la deshidrogenación oxidativa de etano, con un catalizador multimetálico. Para ello se modeló y simuló un reactor de dimensiones industriales operado bajo fluidización turbulenta, con un catalizador a base de óxidos mixtos multimetálicos (MoVTeNbO). El modelo contempla dos zonas secuenciales características de estos reactores, una zona densa, rica en partículas de catalizador, seguida por una región diluida en catalizador (“freeboard”), y en las cuales se contempla un flujo continuo de gas y sólidos. El modelo cinético empleado está basado en el formulismo Eley-Rideal y contempla un esquema cinético que considera la deshidrogenación oxidativa de etano a etileno y las reacciones de oxidación de estos a óxidos de carbono. Se consideraron diferentes condiciones de alimentación y operación del reactor, donde se varió la temperatura de operación, la composición de alimentación y la velocidad superficial del gas, y se determinó la conversión y rendimientos para cada caso. Los resultados sugieren que la reacción de deshidrogenación oxidativa de etano tiene potencial a llevarse a cabo a condiciones de fluidización turbulenta a nivel industrial, principalmente a las condiciones de alta temperatura y conversión estudiadas.
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MODELING AND SIMULATION OF THE OXIDATIVE DEHYDROGENATION OF ETHANE TO ETHYLENE IN A TURBULENT FLUIDIZED BED REACTOR

  • DOI: https://doi.org/10.22533/at.ed.31741124120410

  • Palavras-chave: Lecho fluidizado; Deshidrogenación oxidativa; Etano; Etileno.

  • Keywords: Fluidized bed; Oxidative dehydrogenation; Ethane; Ethylene;

  • Abstract:

    The present work evaluates the potential use of a fluidized bed reactor on an industrial scale for the production of ethylene through the oxidative dehydrogenation of ethane, with a multimetallic catalyst. For this purpose, a reactor of industrial dimensions operated under turbulent fluidization was modeled and simulated, with a catalyst based on mixed multimetallic oxides (MoVTeNbO). The model contemplates two sequential zones characteristic of these reactors, a dense zone, rich in catalyst particles, followed by a region diluted in catalyst ("freeboard"), and in which a continuous flow of gas and solids is contemplated. The kinetic model used is based on the Eley-Rideal formulism and contemplates a kinetic scheme that considers the oxidative dehydrogenation of ethane to ethylene and the oxidation reactions of these to carbon oxides. Different feed and operating conditions of the reactor were considered, where the operating temperature, the feed composition and the surface velocity of the gas were varied, and the conversion and yields were determined for each case. The results suggest that the oxidative dehydrogenation reaction of ethane has the potential to be carried out at turbulent fluidization conditions at an industrial level, mainly at the high temperature and conversion conditions studied.

  • RICHARD STEVE RUIZ MARTÍNEZ
  • David Uriel Zamora Cisneros
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