| TAZ-PFC-2011-197 |
Hacia un mecanismo de oxidación de metanol válido para alta y baja presión
Jiménez Roldán, María Vico
Zsély, István Gy (dir.)
Alzueta Anía, María U. (ponente)
Universidad de Zaragoza,
CPS,
2011
Departamento de Ingeniería Química y Tecnologías del Medio Ambiente, Área de Ingeniería Química
Ingeniero Químico
Resumen: Como ejemplo más común de biocombustibles siempre se han destacado los alcoholes y han sido objeto de considerable interés. El metanol es el alcohol más simple y a pesar existir estudios sobre su oxidación, no hay ningún mecanismo capaz de reproducir los datos experimentales en un amplio rango de condiciones. Debido al desarrollo de modelos jerárquicos, el mecanismo del metanol forma parte de los mecanismos de oxidación de alcoholes superiores, por lo que su conocimiento resulta de gran importancia. Este proyecto se apoya en los resultados obtenidos en dos trabajos desarrollados anteriormente en los que se proponen mecanismos para la conversión del metanol en diferentes condiciones y válidos respectivamente para presión atmosférica y para elevada presión. Estos mecanismos de oxidación describen la oxidación de metanol y la interacción con óxidos de nitrógeno. Ambos mecanismos funcionan de manera correcta bajo las condiciones en las que se desarrollaron pero fallan en el rango de presiones opuesto. Por lo tanto, es necesario el desarrollo de un nuevo mecanismo para la simulación del metanol en todo el rango de presiones. En base a estos dos mecanismos existentes se creó una primera versión de un mecanismo de oxidación de metanol común para los dos rangos de presión. Los mecanismos de partida comparten la mayor parte de las reacciones y sus parámetros de velocidad, sin embargo existen 28 reacciones diferentes entre ellos cuyos parámetros se calcularon de nuevo para incluirlos en el mecanismo común. Los resultados de la simulación de los tres mecanismos muestran las diferentes concentraciones de metanol, monóxido de carbono y dióxido de carbono obtenidas en comparación con los resultados experimentales disponibles. El análisis global de sensibilidad es una herramienta ampliamente utilizada para investigar los mecanismos de combustión de manera detallada. Para cada parámetro de velocidad de reacción del mecanismo común se estimaron sus límites de incertidumbre y se llevaron a cabo simulaciones de Monte Carlo para predecir las concentraciones máximas y mínimas que es posible obtener a diferentes temperaturas. Con el fin de identificar los coeficientes globales de sensibilidad y obtener las reacciones más sensibles globalmente susceptibles de ser modificadas para mejorar el rendimiento general del mecanismo se utilizó el método de la Representación de Modelos de Alta Dimensionalidad (HDMR: High Dimensional Model Representation). La reacción más importante de este mecanismo en todas las circunstancias investigadas fue la Reacción 121, CH3OH + HO2 = CH2OH + H2O2, que controla la concentración de metanol, monóxido de carbono y dióxido de carbono. Para mejorar el mecanismo de reacción, se revisaron los parámetros de velocidad de la misma con lo que se propuso un nuevo mecanismo de reacción. Se procedió a investigar el mecanismo mejorado mediante un nuevo análisis de sensibilidad, cuyos resultados se mejoraron significativamente lo que sugiere que las recomendaciones de los nuevos parámetros deben estar presentes en la actualización del mecanismo para la conversión del metanol.
Palabra(s) clave (del autor): mecanismo de oxidación de metanol ; alta y baja presión ; análisis de incertidumbre ; simulaciones de Monte Carlo ; análisis local de sensibilidad ; análisis global de sensibilidad ; HDMR
Tipo de Trabajo Académico: Proyecto Fin de Carrera
Notas: Proyecto realizado en inglés. En la universidad Eötvos Loránd de Budapest. Memoria disponible en castellano.
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