Diseño de reactores de microcanales multiobjetivo para la síntesis de Fischer-Tropsch utilizando CFD, GENN y NSGA-II

Área de la Ciencia:

• Ingeniería Química
• Intensificación de Procesos
• Catálisis

Sus antecedentes:

• Los reactores de microcanales ofrecen una intensificación de procesos significativa en la síntesis de Fischer-Tropsch en comparación con los reactores de lecho fijo.
• La optimización de las variables geométricas es crucial para mejorar el rendimiento catalítico y la seguridad.

Objetivo del estudio:

• Evaluar sistemáticamente la influencia de las variables geométricas en el rendimiento del reactor de microcanales multitubular.
• Optimizar el diseño del reactor para maximizar el rendimiento de C5+ y minimizar el aumento máximo de temperatura.

Principales métodos:

• Acoplamiento de la dinámica de fluidos computacional (CFD) con un modelo sustituto de red neuronal con gradiente mejorado.
• Utilización de un algoritmo genético de ordenamiento no dominado-II para la optimización multiobjetivo.
• Análisis de la frontera de Pareto para equilibrar la seguridad térmica y la productividad.

Principales resultados:

• La configuración óptima redujo el aumento máximo de temperatura (ΔTmax) en 7,2 °C.
• La configuración óptima aumentó el rendimiento de C5+ (Y_C5+) en un factor de 1,86.
• Se logró una mejora sustancial en el rendimiento del reactor.

Conclusiones:

• El diseño optimizado del reactor de microcanales mejora significativamente la eficiencia y la seguridad de la síntesis de Fischer-Tropsch.
• Proporciona una base teórica y una referencia de diseño para la implementación a escala piloto e industrial.
• Demuestra la efectividad del acoplamiento modelo sustituto-CFD para la optimización del reactor.