Desarrollo de un modelo matemático para la simulación de un reactor de síntesis de metanol

Abstract

En el presente trabajo especial de grado se desarrolló un modelo matemático para un reactor de síntesis de metanol basado en sistemas de ecuaciones diferenciales; con el cual, se simularon distintas condiciones de proceso tanto de estado estacionario como de estado dinámico, en el modelo se considera el efecto de difusión interna dentro de la matriz de catalizador pero no se resuelven de forma rigurosa las ecuaciones diferenciales asociadas a ese fenómeno, los modelos desarrollados presentaron problemas de rigidez y requirieron de métodos numéricos especializados para su solución. En el caso del estado estacionario se desarrolló dos variantes del modelo, una con un parámetro ajustable con el que se simula el comportamiento del reactor durante toda la vida útil del catalizador y otro que simula su comportamiento sin necesidad hacer ajustes durante el período inicial de operación cuando la desactivación del catalizador no es apreciable, esto con el fin de implementarse en un proyecto macro de simulación de una planta de metanol. Al comparar ambos modelos con los datos de planta los errores relativos oscilaron entre 0,06 y 3,5 %, concluyéndose que ambas variantes del modelo estacionario representaban correctamente el reactor. En el caso dinámico se desarrollo un modelo que predice el comportamiento del equipo ante perturbaciones de temperatura, presión y composición y que puede ser capaz de simular el reactor durante el arranque de la planta