Modelado de curvas de ruptura en la adsorción de agua sobre sílica gel y zeolita 4A

Resumen

Este artículo presenta el desarrollo de un modelo computacional para simular la adsorción de agua en un lecho empacado, comparando el desempeño de una zeolita 4A y una sílica gel tipo ‘A’. Se usó una variación de la isoterma de Langmuir para la zeolita 4A y la isoterma de Tóth para la sílica gel; se utilizó el modelo de fuerza motriz lineal (LDF) para la velocidad de adsorción, con un coeficiente total dependiente de la temperatura. El modelo está constituido por cinco ecuaciones diferenciales parciales asociadas con las variables: fracción molar de agua, temperatura, presión, velocidad superficial y carga adsorbida de agua. Para resolver el sistema se empleó el método de líneas (MOL) con el integrador ODE15S de Matlab®. Se evaluaron como variables de respuesta el intervalo de tiempo característico de la curva de ruptura, la asimetría, la temperatura máxima y la caída de presión, mediante un esquema factorial de dos niveles. El tipo de adsorbente es la variable que más influencia tiene en las variables de respuesta. A la zeolita corresponde la mayor velocidad de adsorción, comportamiento que puede explicarse si se observa la forma de su isoterma de adsorción, aunque presenta una menor capacidad de retención de agua y mayor resistencia a la transferencia de masa.