Diseño y simulación de un reactor tubular multipropósito para tri-reformado de metano

Rodríguez Bonilla, Martin Felipe; Pérez Motta, Diego Mauricio

Publicación:
Diseño y simulación de un reactor tubular multipropósito para tri-reformado de metano

dc.contributor.advisor	González Carantón, Alberth Renne
dc.contributor.author	Rodríguez Bonilla, Martin Felipe
dc.contributor.author	Pérez Motta, Diego Mauricio
dc.date.accessioned	2021-09-20T15:53:59Z
dc.date.available	2021-09-20T15:53:59Z
dc.date.issued	2021
dc.description.abstract	In this work was made a study, about Methane Tri-reforming process by thermodynamic analysis of operating variables and conditions of loading to the reactor, in order to favour the conversion to synthesis gas and hydrogen, to dimension a functional catalytic reactor from a thermal and mechanical viewpoint. In addition to contextualizing chemical concepts used to carry out the project, the simulation software DWSIM was used, to demonstrate the potential of computational simulation and obtain reliable results in stable and dynamics conditions, with practical research applicable to industry, thus encourage the implementation of these technologies.	eng
dc.description.abstract	En este trabajo se realizó un estudio, sobre el proceso de Tri-reformación de Metano mediante el análisis termodinámico de las variables de operación y condiciones de carga al reactor, con el fin de favorecer la conversión a gas de síntesis, para dimensionar un reactor catalítico funcional desde el punto de vista térmico y mecánico. Además de contextualizar los conceptos químicos utilizados para llevar a cabo el proyecto, se utilizó el software de simulación DWSIM, para demostrar el potencial de la simulación computacional y obtener resultados confiables en condiciones estables y dinámicas, con investigaciones prácticas aplicables a la industria, fomentando así la implementación de estas tecnologías.	spa
dc.description.degreelevel	Pregrado	spa
dc.description.degreename	Ingeniero en Mecánica	spa
dc.description.program	Ingeniería Mecánica	spa
dc.description.tableofcontents	Lista de tablas 7 Lista de figuras 8 Lista de símbolos 9 Glosario 10 Resumen 12 Abstract 12 Introducción 13 Definición del problema 15 Justificación 15 Antecedentes del Problema 17 Objetivos de la investigación 17 Objetivo general 17 Objetivos específicos 17 Definición del problema y pregunta de investigación 18 Delimitaciones del problema 18 Alcances y limitación 18 Marco de referencia 19 Marco Conceptual 19 Marco Legal 27 Marco Histórico 29 Marco teórico 30 Tipo de investigación 32 Materiales y Métodos 32 Fuentes Primarias 32 Fuentes Secundarias 33 Recursos humanos 33 Recursos Físicos. 33 Recursos Financieros 34 Metodología 35 Simbología utilizada por el simulador DWSIM 37 Modelos termodinámicos 38 Estudio de equilibrio 40 Modelamiento de un reactor ideal de Gibbs mediante ecuaciones de equilibrio. 42 Cargas de entrada 43 Modelamiento de un reactor PFR mediante ecuaciones cinéticas. 46 Cargas de entrada 47 Resultados y Discusión 51 Análisis preliminar del comportamiento termodinámico del proceso 51 Resultados de simulación en DWSIM 56 Reactor Ideal de Gibbs utilizando la Primera carga 56 Reactor ideal de Gibbs utilizando la segunda carga 61 Reactor ideal de Gibbs utilizando la tercera carga 66 Análisis del reactor PFR en estado Dinámico utilizando el simulador DWSIM 74 Carga ideal para el proceso de tri reformado de metano en el reactor PFR 88 Diseño del reactor utilizando herramientas de diseño CAD y modelado 91 Conclusiones 94 Referencias 95 Anexos 99 Planos de catalizador y reactor 99	spa
dc.format.extent	101 p.	spa
dc.format.mimetype	application/pdf	spa
dc.identifier.uri	https://repositorio.ecci.edu.co/handle/001/1556
dc.language.iso	spa	spa
dc.publisher	Universidad ECCI	spa
dc.publisher.faculty	Facultad de Ingenierías	spa
dc.publisher.place	Colombia	spa
dc.relation.references	García, J. A., & Yañez, E. E. (2010). Generación y uso de biomasa en plantas de beneficio de palma de aceite en Colombia. Revista Palmas, 31(2), 41-48.	spa
dc.relation.references	ACUATECNICA. (17 de Septiembre de 2017). ACUATECNICA S.A.S. Obtenido de https://acuatecnica.com/cuantas-plantas-tratamiento-aguas-residuales-colombia/	spa
dc.relation.references	Alvira Dobón, D. S., Manyà Cervelló, J. J., & Di Stasi, C. Craqueo y reformado de vapores de pirólisis en un lecho de biochar como catalizador de bajo coste.	spa
dc.relation.references	america, C.-v. L. (s.f.). Cla-val Latino america. Obtenido de https://www.cla-val-latinamerica.com/las-valvulas-de-control-de-flujo.html	spa
dc.relation.references	Arias González, E. F., & Rodríguez Bohórquez, C. L. Estudio de la producción de hidrógeno en régimen batch con agua residual proveniente de la industria cervecera.	spa
dc.relation.references	Asensio, P. (22 de diciembre de 2014). Hidrógeno y pila de combustible. Obtenido de http://www. fenercom. com/pdf/publicaciones/cuadernos-energias-renovables-paratodos-hidrogeno-y-pila-de-combustible	spa
dc.relation.references	Cabello, C., Rincón, S., & Zepeda, A. (2017). Catalizadores heterogéneos utilizados para la obtención de biodiesel. Afinidad, 74(577).	spa
dc.relation.references	Catalizador. (2021). Obtenido de https://www.significados.com/catalizador/	spa
dc.relation.references	Song, C., & Pan, W. (2004). Tri-reforming of methane: a novel concept for catalytic production of industrially useful synthesis gas with desired H2/CO ratios. Catalysis Today, 98(4), 463-484.	spa
dc.relation.references	Colombia, C. d. (2014). ley n°1715. Obtenido de https://www.minenergia.gov.co/documents/10180/23517/22602-11506.pdf	spa
dc.relation.references	Colombia, C. P. (2018). Artículo 80. Obtenido de http://www.oas.org/dsd/EnvironmentLaw/Serviciosambientales/Colombia/(Microsoft%20Word%20-%20Constituci.pdf	spa
dc.relation.references	Corsino Cortez, C. M., & Delgado Pantoja, K. L. (2019). Generación de energía eléctrica a partir de lodos de aguas residuales de la PTAR San Pedro de Ancón, Lima 2019.	spa
dc.relation.references	Díez-Ramírez, J., Dorado, F., Martínez-Valiente, A., García-Vargas, J. M., & Sánchez, P. (2016). Kinetic, energetic and exergetic approach to the methane tri-reforming process. International Journal of Hydrogen Energy, 41(42), 19339-19348.	spa
dc.relation.references	Dimitrijewits, M. I., Arciprete, C., Becerra, A. M., & CASTRO-LUNA, A. E. (2001). REFORMADO DE METANO CON CO2 SOBRE CATALIZADORES DE NIQUEL: EFECTOS DE LA TECNICA DE PREPARACION. Boletín de la Sociedad Chilena de Química, 46(1), 65-75.	spa
dc.relation.references	Cidre, E., Freedman, P., Gómez, D., & Kichic, L. (2009). Metodología para la selección de correlaciones termodinámicas para el equilibrio de fases aplicada al simulador Hysys.	spa
dc.relation.references	EDUCALINGO. (Septiembre de 2021). Gas de combustion. Obtenido de https://educalingo.com/es/dic-en/flue-gas	spa
dc.relation.references	Escalante, H., Orduz, J. A. N. N. E. T. H., Zapata, H., Cardona, M. C., & Duarte, M. (2011). Atlas del potencial energético de la biomasa residual en Colombia. Anexo B: Muestreo y caracterización de la biomasa residual en Colombia (págs. 131-136). Colombia.	spa
dc.relation.references	Huang, F., Wang, R., Yang, C., Driss, H., Chu, W., & Zhang, H. (2016). Catalytic performances of Ni/mesoporous SiO2 catalysts for dry reforming of methane to hydrogen. Journal of energy chemistry, 25(4), 709-719.	spa
dc.relation.references	Garrido, F. A., & Yi, V. M. (2001). Celdas de Combustible. Una alternativa amigable con el medio ambiente para la generación de potencia y su impacto en el desarrollo sostenible de Colombia en el siglo XXI. Ingeniería y desarrollo, (10), 94-104.	spa
dc.relation.references	Mantilla, G., Sandoval, L., Ramírez, E., Gasca, S., Navarro, J., Hernández, N., ... & Calderón, C. (2017). Energía limpia del agua sucia: aprovechamiento de lodos residuales. Asociación Mexicana de Empresas de Agua y Saneamiento de México Instituto Mexicano de Tecnología del Agua.	spa
dc.relation.references	García, L. R. (2016). MODELIZACIÓN DE LA GASIFICACIÓN DE LODOS DE DEPURADORAS URBANAS.	spa
dc.relation.references	Hernández, F. J. B. (2011). La necesaria reducción de la dependencia del petróleo. Pre-bie3, (2), 5.	spa
dc.relation.references	J. M. Smith, H. C. (2018). INTRODUCTION TO CHEMICAL ENGINEERING THERMODYNAMICS. New York: McGraw-Hill Education.	spa
dc.relation.references	Yerena-Yamallel, J. I., Jiménez-Pérez, J., Aguirre-Calderón, O. A., & Treviño-Garza, E. J. (2011). Concentración de carbono en la biomasa aérea del matorral espinoso tamaulipeco. Revista Chapingo. Serie ciencias forestales y del ambiente, 17(2), 283-291.	spa
dc.relation.references	Carmona, J., Bolívar, D., & Giraldo, L. (2005). El gas metano en la producción ganadera y alternativas para medir sus emisiones y aminorar su impacto a nivel ambiental y productivo. Revista Colombiana de Ciencias Pecuarias, 18(1), 49-63.	spa
dc.relation.references	Kapteijn, F., & Moulijn, J. A. (2008). Laboratory testing of solid catalysts. Handbook of Heterogeneous Catalysis, 4, 2.	spa
dc.relation.references	Khotseng, L. (2019). Fuel Cell Thermodynamics. Thermodynamics and Energy Engineering.	spa
dc.relation.references	Echeverri Londoño, C. A. (2006). Estimación de la emisión de gases de efecto invernadero en el municipio de Montería (Córdoba, Colombia). Revista Ingenierías Universidad de Medellín, 5(9), 85-96.	spa
dc.relation.references	Maciel, L., de Souza, A., Cavalcanti-Filho, V., Knoechelmann, A., & de Abreu, C. (2010). Kinetic evaluation of the tri-reforming process of methane for syngas production. Reaction Kinetics, Mechanisms and Catalysis, 101(2), 407-416.	spa
dc.relation.references	Vizcaíno Madridejos, A. J. (2007). Producción de hidrógeno por reformado de etanol con vapor empleando catalizadores de Cu-Ni soportados.	spa
dc.relation.references	Majewski, A. J., & Wood, J. (2014). Tri-reforming of methane over Ni@ SiO2 catalyst. international journal of hydrogen energy, 39(24), 12578-12585.	spa
dc.relation.references	Manenti, F., Pelosato, R., Vallevi, P., Leon-Garzon, A. R., Dotelli, G., Vita, A., ... & Aricò, A. S. (2015). Biogas-fed solid oxide fuel cell (SOFC) coupled to tri-reforming process: Modelling and simulation. international journal of hydrogen energy, 40(42), 14640-14650.	spa
dc.relation.references	Martínez-Rodríguez, A., & Abánades, A. (2020). Comparative Analysis of Energy and Exergy Performance of Hydrogen Production Methods. Entropy, 22(11), 1286.	spa
dc.relation.references	Stenstrom, M. K., & Rosso, D. (2003). Fundamentals of Chemical Reactor Theory. University of California, Los Angeles, USA. Civil & Environmental Engineering Department.	spa
dc.relation.references	Mora, J. G. (s.f.). Equilibrio químico. Obtenido de http://depa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/Equilibrio_quimico_23415.pdf	spa
dc.relation.references	Puyuelo, A. N., Zaragoza, I. R., Moral, A., Serrano, F. B., & Pascual, L. M. G. (2017). Rutas y retos para la valorización de biogás. Avances: Investigacion en Ingeniería, 14(1), 211-224.	spa
dc.relation.references	Pájaro Castro, N. P., & Olivero Verbel, J. T. (2011). Química verde: un nuevo reto. Ciencia e ingeniería Neogranadina, 21(2), 169-182.	spa
dc.relation.references	Perego, C., & Peratello, S. (1999). Experimental methods in catalytic kinetics. Catalysis Today, 52(2-3), 133-145.	spa
dc.relation.references	quimica.org, I. (2021). DWSIM: SIMULADOR DE PROCESOS GRATUITO. Obtenido de http://www.ingenieriaquimica.org/articulos/dwsim-simulador-procesos	spa
dc.relation.references	Quimitube. (2013). Quimitube.com. Obtenido de Teoría 16 Termoquímica: https://www.quimitube.com/videos/termodinamica-teoria-16-espontaneidad-de-las-reacciones-quimicas-concepto-de-entropia/	spa
dc.relation.references	López, R. E., & Pernalete, C. G. (2010). DESARROLLO DE LOS MODELOS TERMODINÁMICOS DE CHAO-SEADER, GRAYSON-STREED Y LEE-ERBAR-EDMISTER MODIFICADO COMO COMPONENTES CAPE-OPEN.	spa
dc.relation.references	Ramos, J. O. R. (2019). Condiciones de Alimentación en Ganado Bovino para Disminuir las Emisiones de Metano en el Contexto Nariñense. Universidad Nacional Abierta ya Distancia, 8(5), 55.	spa
dc.relation.references	San Román, J. F. (1985). Posibilidades de aprovechamiento económico de la biomasa residual. Agricultura y sociedad, 34, 219-236.	spa
dc.relation.references	S.A.S, E. y. (2011- 2021). Equipos y Laboratorio de Colombia S.A.S. Obtenido de REACTORES QUÍMICOS: https://www.equiposylaboratorio.com/portal/articulo-ampliado/reactores-quImicos	spa
dc.relation.references	Scenna, D. N. (2019). Integración IV. Obtenido de https://docplayer.es/176185036-Integracion-iv-modulos-de-dwsim-i-intercambiadores-de-calor-compresores-expansores-valvulas-y-bomba-bloques-de-control-ajuste-y-reciclo.html	spa
dc.relation.references	Chao, K. C., & Seader, J. D. (1961). A general correlation of vapor‐liquid equilibria in hydrocarbon mixtures. AIChE journal, 7(4), 598-605.	spa
dc.relation.references	simulación, R. q. (2 de Septiembre de 2015). Reactores químicos y simulación. Obtenido de Reactores químicos y simulación: http://reactoresquimicosysimulacion.blogspot.com/2015/09/tipos-de-reactor.html	spa
dc.relation.references	Simulator, D. -T. (2021). DWSIM. Obtenido de Chemical Process Simulation for Everyone: https://dwsim.inforside.com.br/new/	spa
dc.relation.references	Sosa, M. I., Silveira, J. L., & Fushimi, A. (2003, November). Reformado a vapor de gas natural para la obtención de hidrógeno–Análisis exegético. In Proceedings of the 5 th Latin-America Congress: Electricity Generation and Transmission, São Pedro–Brazil (pp. 16-20).	spa
dc.relation.references	sostenible, M. d. (2017). articulo73 y 74. Obtenido de https://www.minambiente.gov.co/images/normativa/app/resoluciones/29-res%201962%20de%202017.pdf	spa
dc.relation.references	sostenible, M. d. (2018). resolución n°1447. Obtenido de https://www.minambiente.gov.co/images/normativa/app/resoluciones/98-RES%201447%20DE%202018.pdf	spa
dc.relation.references	Soto-Córdoba, S. (2016). Energía Libre de Gibbs: conceptos teóricos.	spa
dc.relation.references	Streed, G. G. (1963, June). Vapor-liquid equilibria for high temperatur, high pressure hydrogen–hydrocarbon systems. In 6th World Petroleum Congress. OnePetro.	spa
dc.relation.references	supports, D. (2021). CAPE-OPEN. Obtenido de https://dwsim.inforside.com.br/wiki/index.php?title=CAPE-OPEN	spa
dc.relation.references	Trigo, S. ENTALPÍA Y ENTROPÍA: ORIGEN Y APLICACIÓN.	spa
dc.relation.references	de Kyoto, P. (1997). Protocolo de Kyoto. Convención Marco de Las Naciones Unidas Sobre El Cambio Climático (CMNUCC).	spa
dc.relation.references	Vanegas Useche, L. V. (2018). Diseño de Elementos de Máquinas. Pereira, Colombia: Editorial Universidad Tecnológica de Pereira.	spa
dc.relation.references	Villar Gimeno, J. (2017). Oxidación parcial de metano sobre catalizadores NiAl2O4/CeO2.	spa
dc.relation.references	Zhang, Y., Zhang, S., Gossage, J. L., Lou, H. H., & Benson, T. J. (2014). Thermodynamic analyses of tri-reforming reactions to produce syngas. Energy & fuels, 28(4), 2717-2726.	spa
dc.rights	Derechos Reservados - Universidad ECCI, 2021	spa
dc.rights.accessrights	info:eu-repo/semantics/openAccess	spa
dc.rights.coar	http://purl.org/coar/access_right/c_abf2	spa
dc.subject.proposal	Coeficiente estequiometrico	spa
dc.subject.proposal	Estequiometria	spa
dc.subject.proposal	Diseño mecánico	spa
dc.subject.proposal	Simulación computacional	spa
dc.subject.proposal	Equilibrio químico	spa
dc.subject.proposal	Reactor catalítico	spa
dc.subject.proposal	Stoichiometric coefficients	eng
dc.subject.proposal	Stoichiometry	eng
dc.subject.proposal	Catalytic reactor	spa
dc.subject.proposal	Mechanical design	spa
dc.subject.proposal	Computational simulation	eng
dc.subject.proposal	Chemical equilibrium	eng
dc.title	Diseño y simulación de un reactor tubular multipropósito para tri-reformado de metano	spa
dc.type	Trabajo de grado - Pregrado	spa
dc.type.coar	http://purl.org/coar/resource_type/c_7a1f	spa
dc.type.coarversion	http://purl.org/coar/version/c_970fb48d4fbd8a85	spa
dc.type.content	Text	spa
dc.type.driver	info:eu-repo/semantics/bachelorThesis	spa
dc.type.redcol	https://purl.org/redcol/resource_type/TP	spa
dc.type.version	info:eu-repo/semantics/updatedVersion	spa
dspace.entity.type	Publication