Innovación en el proceso de síntesis de dimetil éter en una etapa con secuestro de co2

Resumen

En esta Tesis se ha estudiado la reacción de síntesis de dimetil éter (DME) en una etapa, que integra en el mismo reactor la síntesis de metanol y la deshidratación de éste a DME, centrando la atención en innovaciones en las diferentes fases de estudio propias del desarrollo secuencial de un proceso catalítico: catalizador, modelado cinético y diseño del reactor, con la perspectiva de que el proceso sea eficaz tanto para el secuestro del CO2 co-alimentado con el gas de síntesis, como para la obtención de DME.Se ha estudiado el equilibrio termodinámico del proceso y se han hecho innovaciones en el catalizador proponiendo nuevas funciones, metálicas (en la incorporación de ZrO2 y MnO) y ácidas (silicoaluminofosfatos).Se ha comparado el comportamiento cinético de los catalizadores atendiendo a criterios de actividad, rendimiento y selectividad de DME y secuestro de CO2, para realizar un completo estudio paramétrico del proceso (diferente temperatura, presión, tiempo espacial, relación CO2/CO, relación H2/COx, tiempo de reacción) que ha permitido: i) establecer el intervalo de condiciones de operación más adecuado para la obtención DME; ii) máximo secuestro de CO2, y; iii) establecer un esquema cinético.El modelo cinético se ha utilizado en la simulación del reactor de lecho fijo isotermo, determinando mapas de operación (con la temperatura y tiempo espacial como coordenadas) en los que se cuantifica el rendimiento de DME y el secuestro de CO2 y que permiten conocer las condiciones de operación requeridas para obtener valores determinados de estos índices de reacción. La utilización del modelo cinético como herramienta para la simulación ha permitido estudiar diferentes estrategias de diseño del reactor encaminadas a la mejora del secuestro del CO2 y de la producción de DME: i) estableciendo perfiles longitudinales de temperatura; ii) mediante recirculación de la corriente de productos; iii) disponiendo una membrana externa, de permeabilidad selectiva para el H2O, y con diferentes alternativas para el barrido de la corriente de la región de permeado. Los resultados se han comparado con los del reactor de lecho fijo convencional, valorando las perspectivas de aplicación de estas mejoras.