Macroscopic and population balances for the simulation of surface reactions

• Carolina Cruz ^[1] ; Daniel Barragán ^[1]
  1. [1] Universidad Nacional de Colombia

     Universidad Nacional de Colombia

     Colombia

     
• Localización: DYNA: revista de la Facultad de Minas. Universidad Nacional de Colombia. Sede Medellín, ISSN 0012-7353, Vol. 89, Nº. 224, 2022, págs. 66-75
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Balances macroscópicos y poblacionales para la simulación de reacciones en la superficie
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• Resumen
  • español

    En este trabajo presentamos el modelamiento y simulación computacional de la oxidación del monóxido de carbono, proceso que tomamos como referente para analizar la importancia de describir la dinámica de los sitios activos en el rendimiento del proceso catalítico. Utilizamos el formalismo de los procesos de transporte y los balances poblaciones para desarrollar un modelo realístico que involucra el intercambio de calor, la transferencia de masa y de momentum, la reacción química y la desactivación del catalizador. El modelo propuesto se resuelvenuméricamente y se hace un análisis comparativo de los resultados entre la aproximación de pseudo estado estacionario isotérmico y el estado no-estacionario no-isotérmico para el ciclo catalítico. Los resultados obtenidos muestran la importancia de considerar en el modelola interfase de manera explícita, ya que la dinámica temporal de la reacción y de los sitios activos influyen de manera significativa en el rendimiento del proceso catalítico.

  • English

    Modeling and computational simulation of the carbon monoxide oxidation process, taken as a key system to analyze the importance of thedynamic description of active sites into the process yield, are presented in this work. To this aim, the formalism of transport phenomenaand population balances are used to implement a realistic model that involves heat exchange, transfer of mass and momentum, chemicalreaction, and catalyst deactivation. The model is solved numerically, and the analysis is made by comparing isothermal pseudo-steady stateapproximation with non-isothermal non-steady state assumption for the catalytic cycle. The results show the advantage of considering theinterface explicitly into the model since temporary changes of the reactive complex as well as the active sites of the catalyst have a greatinfluence over the reaction yield. By considering this fact, the reaction description is made in a more proper way.