Modelagem e simulação de reator fluidizado trifasico aplicado ao processo de hidroversão de oleos pesados

Esta dissertação apresenta a modelagem e simulação de um reator que opera em leito fluidizado trifásico (gás-liquido-sólido) com arraste de sólidos, para promover a hidroconversão de óleos pesados, em condições severas de temperatura e pressão. A simulação é realizada em duas etapas: inicialmente determinam-se os parâmetros fluidodinâmicos e, a seguir, calcula-se a conversão decorrente do craqueamento do óleo pesado no reator, com a produção de fiações mais leves como gasóleo, diesel, nafta e gases. O modelo fluidodinâmico para as fases gás e lama (fase pseudo-homogênea) é desenvolvido a partir das equações fundamentais da conservação da massa e quantidade de movimento. O modelo é unidimensional na direção radial, representa dispersão no leito através de um modelo turbulento de ordem zero e considera o escoamento desenvolvido.A simulaçãofluidodinâmicafornece a queda de pressão no leito e os perfis radiais de fiação volumétrica, viscosidade efetiva (dispersão) e velocidade de cada fase. O perfil de velocidade da lama mostra o padrão de recirculação na coluna. Os perfis radial e axial de concentração no reator, conversão de óleo pesado e a distribuição de produtos na saída do reator são determinados através da simulação da reação de craqueamento térmico. As simulações mostram uma grande influência da temperatura e do tempo de residência do liquido na conversão obtida e revelam que a reação praticamente não interfere na fluidodinâmica do reator. O modelo desenvolvido representa o reator com elevado grau de mistura, característico de leitos fluidizados. A comparação com informações da literatura mostra que os resultados da simulação apresentamum comportamento consistenteThis work considers a computational fluid dynamics approach for a slurry bubble column reactor with solid transport, applied for the hydroconversion ofheavy oils under severe operational conditions of temperature and pressure. Simulationsare carried out in two steps: first the fluidynamic parameters are obtained and then the oil cracking conversion is determined, which leads to the production of lighter fractions such as gasoil, diesel, naphtha and gases. It is presented a pseudo-two-phase one-dimensional fluid model (gas and slurry), based on the continuity equation and the momentum balances, which considers fu11ydeveloped axial flow. A zero order turbulence model takes into account the mixing in the bed. Fluid-dynamic simulation results give the pressure drop in the bed as well as the radial distribution of gas and slurry for the holdup, eft'ective viscosity (dispersion) and velocity. The slurry velocity profile indicates. That there is recirculaton inside the reactor. Radial and axial concentration profiles in the reactor, heavy oil conversion and product distribution in the stream that leaves the reactor are obtained by the simulation of a thermal cracking reaction. Results show that there is a considerable influence of temperature and liquid residence time in the conversion and that it can be considered that in this case reaction does not interfere in the dynamics of the bed. It is obtained a high degree of mixture in the reactor for the model presented, which is typical of fluidized beds. Comparison with experimental data availableshows a good behaviou