Effect of the heat transfer on supercritical CO2 extraction of solid substrates: Modeling and quantification of the impact at industrial level
| dc.catalogador | gjm | |
| dc.contributor.advisor | Valle Lladser, José Manuel del | |
| dc.contributor.author | Toledo Cayuleo, Felipe Rodrigo | |
| dc.contributor.other | Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería | |
| dc.date.accessioned | 2024-08-06T14:53:52Z | |
| dc.date.available | 2024-08-06T14:53:52Z | |
| dc.date.issued | 2024 | |
| dc.description | Tesis (Doctor in Engineering Sciences)--Pontificia Universidad Católica de Chile, 2024. | |
| dc.description.abstract | La modelación y simulación de la extracción de sustratos sólidos con CO2 supercrítico es una herramienta útil para optimizar extracciones, escalar resultados y diseñar plantas industriales. Sin embargo, los modelos de transferencia de masa para este proceso incluyen suposiciones que pueden ajustarse en extracciones de laboratorio, pero que es difícil controlar a grandes escalas. El objetivo de esta tesis fue evaluar el efecto de relajar la suposición de temperatura constante durante el proceso y cuantificar su impacto en extracciones en plantas industriales. Esta tesis presenta un programa de simulación de plantas con múltiples extractores y un modelo de transferencia de masa y calor que estima perfiles de temperaturas durante las etapas de despresurización, presurización y extracción, los cuales son considerados en el cálculo de las curvas de rendimiento de extracción. El simulador de plantas industriales mostró la importancia del número de extractores y el tiempo de ciclo para evaluar la productividad de estas plantas. Un modelo unidimensional para la transferencia de calor en estado estacionario fue ajustado con datos de extracciones (en un extractor de 1 litro) con gradientes de temperaturas impuestos (a 48 MPa, con CO2 a 40 °C con la pared del extractor a 60 °C y viceversa). Al aplicar los perfiles de temperatura calculados en el modelo de transferencia de masa, las curvas de extracción simuladas coinciden con los datos experimentales de la extracción con gradientes impuestos. El modelo de transferencia de calor fue expandido para considerar un sistema transiente y variaciones axiales y radiales de temperatura, junto con las etapas de despresurización y presurización. Una nueva correlación para estimar la transferencia de calor por convección pared-fluido fue ajustada con datos experimentales de despresurización, y su uso fue validado en el modelo por medio de la simulación y comparación con datos experimentales de las etapas de presurización y extracción. Finalmente, este modelo general de transferencia de calor y masa fue aplicado en la simulación de una planta industrial con dos extractores (volumen de 1 m3) para evaluar el efecto de los gradientes de temperatura formados durante las etapas de reacondicionamiento en las curvas de extracción. Para una extracción a 48 MPa, con el CO2 y el fluido de servicio en contacto con la cara externa del extractor a 60 °C, las diferencias entre el caso no isotérmico y el isotérmico no superan un 9%, incluso variando velocidad superficial del CO2 y el tamaño de partícula. Estas diferencias aumentan significativamente hasta un 36% cuando las condiciones del proceso aumentan a 70 MPa y 80 °C, cuando el tiempo de extracción es de 10 minutos. | |
| dc.fechaingreso.objetodigital | 2024-08-06 | |
| dc.format.extent | xv, 127 páginas | |
| dc.fuente.origen | SRIA | |
| dc.identifier.doi | 10.7764/tesisUC/ING/87281 | |
| dc.identifier.uri | https://do.org/10.7764/tesisUC/ING/87281 | |
| dc.identifier.uri | https://repositorio.uc.cl/handle/11534/87281 | |
| dc.information.autoruc | Escuela de Ingeniería; Valle Lladser, José Manuel del; S/I; 57259 | |
| dc.information.autoruc | Escuela de Ingeniería; Toledo Cayuleo, Felipe Rodrigo; S/I; 223142 | |
| dc.language.iso | en | |
| dc.nota.acceso | contenido completo | |
| dc.rights | acceso abierto | |
| dc.subject.ddc | 620 | |
| dc.subject.dewey | Ingeniería | es_ES |
| dc.subject.ods | 13 Climate action | |
| dc.subject.odspa | 13 Acción por el clima | |
| dc.title | Effect of the heat transfer on supercritical CO2 extraction of solid substrates: Modeling and quantification of the impact at industrial level | |
| dc.type | tesis doctoral | |
| sipa.codpersvinculados | 57259 | |
| sipa.codpersvinculados | 223142 |