anteproyecto

19
 FORMATO DP-3-APT ANTEPROYECTO DE TRABAJO ESPECIAL DE GRADO, TRABAJO DE GRADO Y TESIS DOCTORAL I. IDENTIFICACIÓN DEL ESTUDIANTE GRADUADO Apellidos y Nombres: Boscán Guerra Freddy Enrique Cédula de Identidad: V – 15.726.146 Profesión: Ingeniero Químico Programa: Ingeniería Química Mención: Sin mención Dirección de habitación: Circunvalación #2 con calle 93. Res. Vista Bella, Edif. Macuto. Apto 5-C Teléfono: 0261-7557692 Celular: 0414-6222162 E-mail: [email protected], [email protected] II. IDENTIFICACIÓN DEL TUTOR Apellidos y Nombres: Sánchez A. Jorge L. Cédula de Identidad: V-4.517.428 Profesión: Ing. Químico Universidad/Organización: Universidad del Zulia Categoría/Dedicación: Titular/Exclusiva Facultad: Ingeniería Escuela: Ing. Química Departamento: Ing. Química Básica Programa: Ingeniería Química Dirección de habitación: Villa Jardin, Urb. La Picola. Casa # 15N - 10 Teléfono: 0261-7598797 Celular: 0414-6142005 E-mail: [email protected] III. IDENTIFICACIÓN DEL CO-TUTOR Apellidos y Nombres: Rincón Rubio, Luis Marcial Cédula de Identidad: V-4.992.362 Profesión: Ing. Químico Universidad/Organización Investigación y Desarrollo, C.A. (INDESCA) Categoría/Dedicación: Consultor de Investigación Facultad: Escuela: Departamento: Procesos Programa: Dirección de habitación: Calle G N° 10.10, Urb. Irama, Maracaibo. Teléfono: 0261-7432862 Celular: 0414-6374366 E-mail: [email protected]; [email protected]  © Postgrado de Ingeniería, 2003

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FORMATO DP-3-APTANTEPROYECTO DE TRABAJO ESPECIAL DE GRADO, TRABAJO DE

GRADO Y TESIS DOCTORAL

I. IDENTIFICACIÓN DEL ESTUDIANTE GRADUADO

Apellidos y Nombres: Boscán Guerra Freddy Enrique

Cédula de Identidad: V – 15.726.146

Profesión: Ingeniero Químico

Programa: Ingeniería Química Mención: Sin mención

Dirección de habitación: Circunvalación #2 con calle 93. Res. Vista Bella, Edif.Macuto. Apto 5-C

Teléfono: 0261-7557692 Celular: 0414-6222162

E-mail: [email protected], [email protected] 

II. IDENTIFICACIÓN DEL TUTOR 

Apellidos y Nombres: Sánchez A. Jorge L.

Cédula de Identidad: V-4.517.428

Profesión:Ing. Químico

Universidad/Organización:Universidad del Zulia

Categoría/Dedicación:Titular/Exclusiva

Facultad:Ingeniería

Escuela:Ing. Química

Departamento:Ing. Química Básica

Programa: Ingeniería QuímicaDirección de habitación: Villa Jardin, Urb. La Picola. Casa # 15N - 10

Teléfono: 0261-7598797 Celular: 0414-6142005

E-mail: [email protected]

III. IDENTIFICACIÓN DEL CO-TUTOR 

Apellidos y Nombres: Rincón Rubio, Luis Marcial

Cédula de Identidad: V-4.992.362

Profesión:

Ing. Químico

Universidad/OrganizaciónInvestigación y Desarrollo,C.A. (INDESCA)

Categoría/Dedicación:

Consultor deInvestigación

Facultad: Escuela: Departamento:Procesos

Programa:

Dirección de habitación: Calle G N° 10.10, Urb. Irama, Maracaibo.

Teléfono: 0261-7432862 Celular: 0414-6374366

E-mail: [email protected]; [email protected]

 

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IV. IDENTIFICACIÓN DEL PROYECTO

Título: Modelado de reactores industriales para la conversión de CO.

Programa: Ingeniería Química

Área a la que pertenece el proyecto:

Petroquímica.Línea de investigación a la que pertenece el proyecto:Investigaciones Petroquímicas.

V. DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO

1. Resumen:En este trabajo se desarrollará el modelado de los reactores industriales para lareacción de conversión de CO con vapor de agua en el ambiente de Aspen Plus.Se utilizaran datos operacionales de los convertidores de CO de una planta desíntesis de amoníaco, tales como perfiles de temperatura y presión, flujos y

composiciones, por medio de los cuales se ajustará el modelo realizado. Semodelará el mecanismo de reacción por medio de expresiones cinéticas del tipoLangmuir-Hinshelwood-Hugen-Watson (LHHW) y del tipo ley de potencias. Losefectos difusionales sobre el desempeño del reactor se tomarán enconsideración. Los parámetros del modelo cinético de la reacción se estimaránpor medio del algoritmo de programación cuadrática secuencial (SQP)implementado en Aspen Plus, para minimizar la diferencia global entre losdatos experimentales y los resultados del modelo. Se realizará un análisis desensibilidad de las variables principales del proceso y un estudio deoptimización operaciones para las etapas de conversión de alta (HTS) y baja(LTS) temperatura.

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2. Planteamiento y Formulación del Problema

El modelado de los procesos químicos es una práctica común aplicadaampliamente en la industria mundial, tanto para el diseño como para laoperación. Su objetivo general es predecir el efecto de las variables

principales de operación de un proceso determinado sobre la calidad ycantidad del producto formado, para así establecer límites de operación ymaximizar la rentabilidad del proceso de una manera segura. Entre susaplicaciones principales se encuentra el desarrollo de nuevas tecnologíasy optimización de plantas existentes. [1]

Actualmente, existe un alto grado de incertidumbre en la operación delos reactores industriales para la reacción de conversión de CO. Dichareacción generalmente se lleva a cabo en dos etapas, una a altatemperatura, y otra a baja temperatura, que se implementa en la

industria mediante dos reactores de lecho fijo en serie con diferentessistemas catalíticos.

Teniendo en cuenta esta realidad, se requiere una herramienta confiable,capaz de estimar el perfil de temperatura, la caída de presión, laconversión y la composición de los productos en los reactores. A travésde esta herramienta computacional se pueden identificar problemasoperacionales y tomar las acciones más adecuadas para resolverlos,maximizando el tiempo de producción de la planta.

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3. Justificación y Delimitación de la Investigación

La reacción de conversión de CO es una etapa necesaria en muchosprocesos industriales, incluyendo la producción de hidrógeno y

amoníaco. La demanda de hidrógeno, uno de los productos de estareacción, continuará incrementándose progresivamente a medida que seencuentran nuevas aplicaciones en procesos de licuefacción ygasificación de carbón, hidrotratamiento de crudos y aceites pesados; ocomo combustible para celdas de combustible de membranas. [2]

El hidrógeno se produce principalmente en procesos de reformación convapor u oxidación parcial de hidrocarburos, sin embargo, dichos procesosproducen mezclas de hidrógeno y monóxido de carbono no adecuadaspara la mayoría de las aplicaciones industriales. Por ejemplo, en las

celdas de combustible de membranas poliméricas electrolíticas serequieren contenidos de CO en el orden de 10 ppmv; y en la síntesis deamoníaco el CO es un veneno irreversible de los catalizadores de hierro orutenio utilizados. Adicionalmente, la reacción de conversión de CO convapor de agua produce una cantidad adicional de hidrógeno, junto con laconversión del CO a CO2. [2,3]

El modelado de los reactores industriales para la reacción de conversiónde CO mejorará la operación de los procesos químicos donde esta seaplique, incrementando potencialmente su rendimiento para así obtener

una mayor rentabilidad y aprovechamiento de los recursos naturalesutilizados.

La investigación se realizará en las instalaciones de INDESCA, utilizandoel programa Aspen Plus y el lenguaje Fortran incorporado. Los datos deproceso utilizados en el ajuste de los parámetros del modelo se tomaránde la planta de Fertilizantes de PEQUIVEN, ubicada en el complejo AnaMaría Campos.

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4. Objetivos Generales de la Investigación

Generar el modelado de reactores industriales para la reacción de

conversión de CO.

5. Objetivos específicos de la investigación

• Seleccionar el mecanismo y las expresiones cinéticas de la reacciónde conversión de CO.

• Calcular los parámetros de las ecuaciones de difusión en los porosdel catalizador y su efecto sobre la velocidad de reacción global.

• Implementar los cálculos cinéticos y difusionales en un modelo enel programa Aspen Plus.

• Realizar un análisis de sensibilidad del efecto de la variación de lacomposición, flujo, presión y temperatura a la entrada de losreactores en las principales variables operacionales a la salida delreactor.

7. Antecedentes de la Investigación

En 1989, Xu y Froment [4] estudiaron la cinética intrínseca de lareacción de reformación de metano con vapor, acompañado de lareacción de conversión de CO sobre un catalizador de Ni/MgAl2O4.

Analizaron 21 grupos de 3 ecuaciones cinéticas y seleccionaron lassiguientes expresiones cinéticas de las reacciones predominantes, enbase a estudios de significancia estadística y consistenciatermodinámica:

2

1

3

52

1

1

2

22

4422

2

24

2

1    

   ++++

   

  

 −

=

OH OH CH CH H H COCO

COH 

OH CH 

 p pK 

 pK  pK  pK 

 p p p p

 p

,

2

2

2

2

2

22

4422

22

2

2

1    

   ++++

   

  

 −

=

OH OH CH CH H H COCO

COH 

OH CO

 p

 pK  pK  pK  pK 

 p p p p

 p

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2

3

4

2

53

3

3

2

22

4422

22

24

2

1   

  

  ++++

   

  

 −

=

OH OH CH CH H H COCO

COH 

OH CH 

 p

 pK  pK  pK  pK 

 p p p p

 p

,

Los parámetros cinéticos de estas expresiones fueron determinados porajuste de datos experimentales. Sin embargo, se hace mención que parael diseño u operación de un reactor industrial sería necesario combinarlas expresiones cinéticas intrínsecas con expresiones de las limitacionesdifusionales en el reactor.

Posteriormente, Xu y Froment [5] estudiaron las limitaciones difusionalesen reactores industriales, y determinaron el factor de tortuosidad y losfactores de efectividad del catalizador estudiado. Utilizaron algoritmos de

minimización de los cuadrados de los residuos entre los datosexperimentales y los resultados del modelo. Las expresiones obtenidaspara la estimación de estos parámetros fueron:

Para el factor de efectividad:

s

s

si 

ssi 

i P r 

dV P r 

 ρ 

 ρ η 

)(

)(∫ =

0

Ecs. de continuidad:

ssCO p

COs

COe

ssCH  p

CH s

CH e

P r R RT d 

 pd D

P r R RT d 

 pd D

 ρ ξ 

 ρ ξ 

)(..

)(..

,

,

,

,

22

44

22

2

2

2

22

2

4

2

10

10

=

=

Ec. de Energía:

( ) ( )

−−∆−= ∑ r 

n

i i i B

sg  p

T T d U r H 

c dz dT  41 η  ρ 

 µ  ρ 

Difusividad efectiva de A:

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( ) ( )

( )

 As

 Ae

i  g 

i g 

i  A A

i kAmAi  A

DD

V r DD

r DDr D

τ 

ε =

=

+=

,

,

111

Los autores obtuvieron una alta concordancia entre los resultados delmodelo y los datos experimentales del reactor industrial.

Sun y col. [3] compararon el desempeño de un modelo cinético basadoen la formulación de Langmuir-Hinshelwood (LH) con un modelo cinéticotipo ley de potencia, integrados en un modelo dinámico para el diseño dereactores de conversión de CO a gran escala.

La expresión cinética tipo Langmuir-Hinshelwood (LH) fue:

( )β −

   

  

 +  

 

  

 +

=∆

−∆

1

112

21

2

21 H RT 

CORT 

OH CORT 

P e AP e A

P P  Aer 

donde Ai  son los factores pre-exponenciales, E es la energía deactivación aparente de la reacción de conversión de CO, ΔH 1 y ΔH2 sonlos calores de adsorción de CO e hidrógeno, respectivamente, y β es el

término que considera el equilibrio de la reacción, definido por:

OH COeq

H CO

P P K 

P P 

2

22=β 

donde Keq es la constante de equilibrio de la reacción.

La expresión cinética tipo ley de potencias utilizada fue:

)( β −= − 14

2

3

2

2

2

1 nH 

nCO

nOH 

nCO

RT 

P P P P  Aer 

donde los ni son los órdenes de reacción.

Los autores obtuvieron un mejor desempeño con el modelo cinético LH,con el cual realizaron un estudio de optimización de las condiciones deoperación de los reactores de conversión de alta y baja temperatura.

Keiski y col. [7] modelaron la reacción de conversión de CO en

catalizadores comerciales basados en hierro, a condiciones noisotérmicas en un rango de 575 a 675 K. Utilizaron la siguiente expresión

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cinética del tipo ley de potencia, expresada en términos de la conversiónde CO (X):

( ) ( )

( ) ( )( )( )

( ) ( )

−−

++−++

−−   

  

 = +++

 X M  X K 

 X M  X M  X M  X M 

 X M  X c ek n

dL

dX 

OH T 

H COq

 p

CO

m

OH 

nq pmnRT 

b

2

22

22

2

11

100

0

2

.

..

π  ρ 

donde:

     

     

  

 =

RT 

V T c 

tot 

CO

0

0

0

,

,)(

y 000c V n

tot  ,

=

y la constante de equilibrio KT:   

   −

=334

84577,

,

T  eK 

Para evitar el uso de balances de energía durante la estimación deparámetros se utilizó un polinomio de cuarto grado para reproducir elperfil de temperatura experimental:

∑=

=4

0i 

i LLT  α )(

El perfil de conversión se calculó mediante la siguiente expresión:

( )∫ =i L

i  dLT Lg L X 0

,)(

donde g(L,T) es la expresión generada para el cálculo del perfil deconversión mencionada arriba.

Para considerar el efecto de la difusión en los poros en la velocidad dereacción global utilizaron el enfoque del factor de efectividad.Considerando que el efecto del factor β es mínimo, utilizaron unaexpresión del factor de efectividad para una reacción irreversible deprimer orden:

   

  

 −=

sss φ φ φ η 

113

tanh

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donde φ es el módulo de Thiele, definido como:

21 /

  

 

 

 

 =

e

P P s

D

k r 

ρ φ 

donde  P r  es el radio equivalente de la partícula. La estimación de la

difusividad efectiva se llevó a cabo a través de la siguiente expresión:

1

11−

   

  

 + 

  

  =

P e

DDD

τ 

ε 

donde las difusividades molecular y de Knudsen fueron calculadas apartir de correlaciones empíricas reportadas en la literatura, la porosidaddel catalizador se determino experimentalmente, y la tortuosidad fuevariada entre 2 y 9 para verificar el efecto en el factor de efectividad.Finalmente se fijo un valor de 2 en función al mejor ajuste obtenido conrespecto a los resultados experimentales.

Los exponentes de la expresión cinética tipo ley de potencia se ajustaronprogresivamente en función a datos experimentales obtenidos paradiferentes tiempos de envejecimiento del catalizador, temperaturas ycomposiciones de entrada.

En 1996, estos autores [8] presentaron una recopilación de los tipos demecanismos de reacción de la conversión de CO, con sus expresionescinéticas. Luego, desarrollaron las expresiones cinéticas para uncatalizador de hierro, tal como se muestra a continuación:

( )

( )( )

22

2

222

2222

22

22112

122

22

H OH 

COCO

OCOCOCOCO

OH OH OOOH OH OH 

OOOH OH H 

OH H H 

r r 

r r 

P Lx K k r 

Px K Px K K 

Px K Lk Lk r 

−=

−=

=

+−+

−==

θ 

θ θ 

θ θ θ 

Entre los resultados obtenidos encontraron que la velocidad de reaccióndepende significativamente de la concentración de CO, débilmente de laconcentración de H2O, y es prácticamente independiente de laconcentración de CO2 y H2. Los órdenes de reacción del CO y el H2Ofueron 1 y 0,5, respectivamente.

Pacheco y col. [6] realizaron un modelado de reactores de conversión deCO con vapor de agua, para el cual utilizaron las expresiones cinéticas

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tipo ley de potencia desarrolladas por Keiski [7,8], donde se ajustarontres parámetros, kWGS, n y m, considerando p = q = 0.

Los autores consideraron las limitaciones difusionales dentro de laspartículas mediante una metodología simplificada basada en el uso deexpresiones cinéticas de pseudo-primer orden, en lugar de laformulación de Langmuir-Hinshelwood-Mugen-Watson (LHHW), solo paraestimar los factores de efectividad. Bajo este enfoque, las expresionesdel tipo LHHW son re-escritas de una forma simplificada que tienesolución analítica para el cálculo del factor de efectividad Posteriormenteestimaron el módulo de Thiele para las expresiones cinéticas parareacciones reversibles de primer orden utilizando las ecuaciones deSatterfield [11]. La difusividad efectiva se estimó considerando lasdifusividades molecular y de Knudsen, asumiendo un factor detortuosidad de 2, para una fracción de vacío del catalizador calculada de

0,19.

Estos cálculos fueron implementados como una subrutina FORTRANdentro del simulador Aspen Plus, acoplado al modelo riguroso dereactores de flujo pistón. Los resultados obtenidos por el modelo fueronvalidados y reajustados con los datos experimentales publicados porKeiski. [7,8]

Sotudeh-Gharebaagh y col. [9] realizaron el modelado de reactores delecho fluidizado en Aspen Plus. Los autores dividieron el reactor en varias

zonas, cada una simulada por medio de diferentes bloques de cálculo delprograma o subrutinas FORTRAN agregadas por el usuario. La zona bajadel elevador fue simulada con un bloque CSTR, mientras que en la zonaalta del elevador se utilizaron una serie de CSTR para simular el flujopistón del proceso real. La descomposición del carbón a la entrada delreactor se simuló con un bloque RYIELD, ajustado a las composicionesexperimentales. La combustión de la materia volátil se simuló con unbloque RSTOIC (reactor estequiométrico), al cual se le suministraron lasreacciones principales que ocurren en el proceso real.

Se desarrolló un modelo cinético para la combustión del carbón en eltubo elevador. Dicho modelo cinético se acopló a los bloques CSTRmencionados anteriormente como una subrutina FORTRAN. A la salidadel tubo elevador se utilizaron dos bloques, REQUIL (reactor deequilibrio) y RSTOIC, para simular la cantidad de NOx producida en elproceso bajo las reacciones reportadas en la literatura. Otro bloqueRSTOIC se utilizó para simular la captura de azufre en el elevador.

La conversión fraccionada de óxido de calcio se calcula en base a laspropiedades físicas y químicas de la piedra caliza, parámetros

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hidrodinámicos, resistencia a la transferencia de masa, temperatura,concentración de reactante, distribución de tamaños de partícula (PSD) ycondiciones operacionales. Estos cálculos fueron implementados comouna subrutina FORTRAN en el programa en función a un modelodesarrollado por los autores.

La implementación del modelo de los reactores de lecho fluidizado en elprograma Aspen Plus, a través de bloques prediseñados y subrutinasagregadas por el usuario, se puede apreciar en la siguiente figura: 

Los autores obtuvieron una buena concordancia con los datosexperimentales para la mayoría de las variables consideradas en elmodelo.

Hu y col. [10] realizaron el modelaje y optimización de un procesoindustrial de reformación catalítica de nafta en Aspen Plus. El área dereformación de la planta se simuló mediante una subrutina FORTRANprovista por el usuario y acoplada a las librerías de Aspen Plus. Dichaárea consta de 4 reactores y 4 calentadores, todos incluidos en la

subrutina. A la salida de este bloque habría un separador flash, simuladomediante una segunda subrutina del usuario. El resto del procesoconsistía de operaciones de intercambio de calor, bombeo, compresión ydestilación, todas simuladas con las rutinas incorporadas en Aspen Plus(HEATX, PUMP, COMPR y RADFRAC, respectivamente).

El modelo desarrollado agrupó los hidrocarburos generados en el área dereacción en 18 pseudo-componentes, mediante el cual fue posiblereproducir los datos de planta disponibles con un alto grado de exactitud.8. Metodología a utilizar

El procedimiento para alcanzar los objetivos propuestos será el

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siguiente:

A. Recopilación de datos operacionales:

Se recopilarán datos operacionales de la planta de fertilizantes dePEQUIVEN, en diferentes momentos y condiciones de operación. Lospuntos de medición que se han identificado hasta los momentos son lossiguientes: 7 puntos de medición de temperatura en el reactor deconversión de alta temperatura (uno (1) en la entrada, uno (1) en lasalida y cinco (5) en diferentes puntos del lecho), 5 puntos de mediciónde temperatura en el reactor de conversión de baja temperatura (uno(1) en la entrada, uno (1) en la salida y tres (3) en diferentes puntos dellecho), presión de entrada y caída de presión en ambos reactores, entreotros. Adicionalmente, se cuenta con mediciones de la composiciónmolar de las corrientes de entrada y salida de ambos reactores, los flujos

de entrada de gas y vapor a la planta, y el flujo de agua en el equipo deenfriamiento súbito aguas arriba del reactor de conversión de bajatemperatura. En función a estos últimos datos es posible calcular losflujos por componente que entran y salen de ambos reactores (alta ybaja temperatura) por medio de balances de masa y relacionesestequiométricas.

Los datos se recopilaran con frecuencia semanal, para diferentesporcentajes de carga y composiciones de flujo alimentados a la planta.

B. Selección del mecanismo y las expresiones cinéticas:

Se seleccionará un grupo de expresiones cinéticas del tipo Langmuir-Hinshelwood y tipo ley de potencia, basadas en los mecanismos demayor aceptación de la reacción de conversión de CO, de acuerdo a loinvestigado en los trabajos presentados previamente. Los modelosdesarrollados utilizando los diversos grupos de expresiones cinéticasserán evaluado mediante medidas de desempeño como el error absolutoglobal, la tasa de error balanceado y el coeficiente de determinación.

C. Cálculos de parámetros difusionales:

Se aplicará la formulación simplificada para la estimación de los factoresde efectividad de cada reacción química utilizada por Pacheco y col [6],para tomar en cuenta los efectos difusionales sobre el desempeño de unreactor industrial. Para el cálculo de la difusividad efectiva (De) seconsiderará la tortuosidad (τ ) como 2 [7], las difusividades molecular(D) y de Knudsen (DK) se calcularán utilizando las correlacionesempíricas reportadas por Satterfield [11], y la fracción vacía de loscatalizadores (ε ) será reportada por el proveedor del mismo.

D. Implementación del modelo en Aspen Plus:

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Se implementará el modelo cinético de la reacción de conversión de COen el programa Aspen Plus, como un módulo de usuario (USER module).Para esto, el modelo del reactor, que incluye el modelo cinético de lareacción de conversión de CO y las ecuaciones de cálculo de los efectosdifusionales, se programaran dentro de una subrutina utilizando ellenguaje de programación FORTRAN incorporado en Aspen Plus. Estasubrutina se compilará dentro de un archivo objeto para luego teneracceso a ella por medio de un módulo de cálculo en el ambiente delprograma. Los parámetros de entrada del modelo de los reactoresestarán definidos dentro de la subrutina, y serán requeridos al acceder almódulo.

Los cálculos termodinámicos se realizarán por medio de los métodos ybases de datos incorporados en el programa Aspen Plus. Los cálculoscinéticos y difusionales se realizarán dentro del módulo desarrollado

previamente.

El ajuste de los parámetros cinéticos del modelo se realizara por mediodel algoritmo de programación cuadrática secuencial (SQP)implementado en Aspen Plus, cuya función objetivo se basa en laminimización de las diferencias entre los resultados del modelo y unconjunto de datos experimentales.

E. Análisis de sensibilidad.

Se realizará un análisis de sensibilidad del efecto de la variación de lacomposición, flujo, presión y temperatura a la entrada de los reactoressobre las principales variables operacionales a la salida del reactor, y sedeterminarán límites de operación óptimos. Adicionalmente, seidentificaran las estrategias de operación óptimas que deben aplicarse encasos de cambios repentinos en la alimentación a los reactores deconversión de CO.

9. Viabilidad de la investigación

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La investigación será desarrollada por el Ing. Freddy Boscán (INDESCA-LUZ), bajo la tutela del Profesor Jorge Sánchez (LUZ), y la asesoría delDr. Luís Rincón (INDESCA).

Los datos operacionales se obtendrán de la planta de fertilizantes dePEQUIVEN, ubicada en el complejo Ana María Campos.

Se utilizaran equipos electrónicos, insumos de oficina y medios detransporte aportados por INDESCA, así como artículos científicos deinvestigación impresos y digitales obtenidos de las redes de laUniversidad del Zulia (LUZ) y del Instituto Venezolano de InvestigacionesCientíficas (IVIC).

El programa Aspen Plus para llevar a cabo la investigación será provistopor PEQUIVEN.

10. Resultados esperados de la investigación y estrategias de difusión oimplementación.

Se espera generar un modelo de dos reactores industriales en serie parala reacción de conversión de CO, validado con datos operacionales de losreactores de alta y baja temperatura de la planta de fertilizantes dePEQUIVEN, capaz de reproducir el perfil de temperatura, la conversión yla caída de presión en un amplio rango de condiciones de operación.

También se espera realizar estudios para la optimización de la operaciónde los reactores.

Adicionalmente, el modelo se podrá utilizar para reproducir la operaciónde otros reactores de conversión de CO alrededor del país, y realizarestudios de optimización en cada uno de ellos, así como verificar losbalances provistos por los licenciantes previo a la procura de nuevosequipos.

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11. Cronograma de actividades

ActividadMes de trabajo

1 2 3 4 5 6 7 8Revisiónbibliográfica

Anteproyecto

Recopilación dedatos

Mecanismo ycinética

Implementación

Validación yprueba

Análisis desensibilidad

Redacción

Revisión ycorrección

Presentación

12. Otros logros del proyecto

Al culminar el proyecto se habrá establecido una metodología para elmodelado de reactores catalíticos de lecho fijo, en base a la cual seplanificarán proyectos similares para el resto de los lechos catalíticos dela planta de Fertilizantes de PEQUIVEN, y otras plantas con equipossimilares a nivel nacional.

El proyecto representa un esfuerzo en conjunto por parte de LaUniversidad del Zulia e INDESCA, como organismos de apoyo aPEQUIVEN, cuya producción de fertilizantes tiene un impacto económicoy social significativo sobre el desarrollo del país y la calidad de vida desus habitantes.

VI. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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1.- Britt, H.; Chen, Chau-Chyun; Mahalec, V.; McBrien, A. (2005)Modeling and Simulation in 2004: An Industrial Perspective.

2.- Newsome, David S. (1980) The Water-Gas Shift Reaction. Catalysis

Review of Science and Engineering, 21(2), 275-318.

3.- Sun, J.; Desjardins, J.; Buglass, J.M Liu, Ke. (2005) Noble metalwater gas shift catalysis: Kinectics study and reactor design.International Journal of Hydrogen energy, 30, 1259-1264.

4.- Xu, Jianguo; Froment, G. (1989) Methane Steam Reforming,Methanation and Water-Gas Shift: I. Intrinsic Kinetics. AlChE Journal,Vol. 35, No. 1.

5.- Xu, Jianguo; Froment, G. (1989) Methane Steam Reforming: II.Diffusional Limitations and reactor Simulation. AlChE Journal, Vol. 35,No. 1.

6.- Pacheco, M.; Sira, J.; Kopasz, J. (2003) Reaction kinetics and reactormodeling for fuel processing of liquid hydrocarbons to produce hydrogen:isooctane reforming. Applied Catalysis A: General, 205, 161-175.

7.- Keiski, R.; Salmi, T.; Pohjola, V. (1992) Development and verificationof a simulation model for a non-isothermal water-gas shift reactor. The

Chemical Engineering Journal, 48, 17-29.

8.- Keiski, R.; Salmi, T.; Niemistô, P.; Ainassaari, J.; Pohjola, V. (1996)Stationary and transient kinetics of the high temperature water-gas shiftreaction. Applied Catalysis A: General, 137, 349-370.

9.- Sotudeh-Gharebaagh, R.; Legros, R.; Chaouki, J.; Paris, J. (1998)Simulation of circulating fluidized bed reactors using Aspen Plus.

10.- HOU, Weifeng; SU, Hongye; HU, Yongyou; CHU, Jian. (2006)

Modeling, Simulation and Optimization of a Whole Industrial CatalyticNaphtha Reforming Process on Aspen Plus Platform. Chinese Journal of Chemical Engineering, 14, 584-591.

11.- Satterfield, C. N. (1981) Mass Transfer in Heterogeneous Catalysis.Krieger Publishing Company, USA.

VII. DATOS DE LA PRESENTACIÓN

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Lugar: Fecha:Hora:

VIII. ASISTENCIA

Nombre Firma Observaciones

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Maracaibo, 18 de septiembre de 2008

 _______________________________Freddy E. Boscán G.C.I. : V-15.726.146

  _______________________ _______________________Jorge L. Sanchez A. Luís M. Rincón RubioC.I. : V-4.517.428 C.I. : V-4.992.362

 _______________________________Dora FinolC.I. : V-5.046.774

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IX. ESPECIFICACIONES GENERALES PARA EL LLENADO DEL

FORMATO DP-3-APT.

1. Máximo de 20 páginas

2. RESUMEN: (150-300 palabras): Identifique el problema y describa el objeto de

investigación, como será analizado y los resultados que se esperan de la investigación

3. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA: Describa de forma amplia el problema o situación

de estudio de la investigación y las interrogantes que habrán de guiar el proceso.

4. JUSTIFICACIÓN: Describa las razones por las cuales se realiza la investigación y sus

posibles aportes teóricos o prácticos. Una justificación adecuada de las interrogantes

planteadas debe ir acompañada de las posibles contribuciones al conocimiento que

aportará la investigación y el lugar que ocupa en los adelantos tecnológicos actuales.

5. OBJETIVOS GENERALES: Defina en forma global lo que se espera lograr con la

investigación

6. OBJETIVOS ESPECÍFICOS: Identifique los logros particulares esperados a través de loscuales se alcanzarán los objetivos generales. Es importante distinguir entre los objetivos

específicos y las actividades o medios para lograrlos. Son las metas trazadas para llegar 

al resultado.

7. HIPÓTESIS: (si aplica) Es una proposición enunciada en forma afirmativa que responde a

un problema de manera tentativa. Generalmente, se plantean para investigaciones de

nivel explicativo y en algunas ocasiones, en investigaciones de nivel exploratorio y

descriptivo.

8. ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACIÓN: Conjunto de estudios y trabajos previos, así

como conceptos y términos relacionados directamente con el problema planteado.9. METODOLOGÍA A UTILIZAR: Técnicas, instructivos y procedimientos que se piensan

utilizar en la investigación

10. VIABILIDAD DE LA INVESTIGACIÓN: Conjunto de elementos técnicos, financieros,

institucionales y otros que garanticen el desarrollo de la investigación.

11. RESULTADOS ESPERADOS DE LA INVESTIGACIÓN Y ESTRATEGIAS DE DIFUSIÓN O

IMPLEMENTACIÓN: Definir en relación a los objetivos planteados y la productividad

esperada, los posibles resultados del proyecto y las estrategias para su difusión o

implementación.

12. CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES: Indique el tiempo necesario para llevar a cabo cada

fase del proyecto, así como la duración total del mismo.

13. OTROS LOGROS DEL PROYECTO: Indique si el proyecto generará relaciones

interinstitucionales, así como las contribuciones hacia la producción de nuevos trabajos y

proyectos. Registre otros datos que considere importantes, por ejemplo, el impacto del

proyecto en el avance o solución de problemas asociados con el entorno socio-cultural,

tecnológico o al desarrollo regional, nacional o continental.

14. ACOMPAÑAR ESTE FORMATO CON LOS CURRÍCULA DE LOS INVESTIGADORES

PARTICIPANTES

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