Evaluación de diferentes tecnologías para la obtención de Acetato de Butilo, Resúmenes de Ingeniería de Procesos

¡Descarga Evaluación de diferentes tecnologías para la obtención de Acetato de Butilo y más Resúmenes en PDF de Ingeniería de Procesos solo en Docsity! Autoevaluación – I Evaluación de tecnologías para la producción de Acetato de Butilo Ingeniería de procesos I Giraldo Ortegón Aura María a a aumgiraldoor@unal.edu.co Ingeniería química Profesor: Carlos Ariel Cardona Álzate 29 de abril de 2020 Departamento de Ingeniería Química. Facultad de Ingeniería y Arquitectura El acetato de butilo es un compuesto orgánico considerado aromatizante y saborizante en lacas y alimentos. Es un líquido incoloro de olor característico, no corrosivo (no provoca daños irreversibles en contacto con superficies), que es miscible en solventes orgánicos y poco miscible en agua. Este compuesto se encuentra en diferentes tipos de frutas que junto a otras sustancias químicas imparte sabores característicos. [1] [2] Esta sustancia química, es considerada uno de los disolventes más utilizados en la industria química, ya que su consumo ha aumentado con los años y su impacto ambiental es bajo en comparación con otros solventes orgánicos [3]. Su importancia comercial se destaca en la industria del barniz, pintura, farmacéutica, cosmética, cuero y como intermediario en la manufactura de adhesivos. [4] Con formula molecular: C6H12O2, el acetato de butilo es sintetizado a partir de diversas materias primas y estas a su vez son transformadas por múltiples procesos a través de los cuales puede obtenerse el producto deseado. A continuación, se evaluarán diferentes tecnologías o métodos de obtención del acetato de butilo, teniendo en cuenta los criterios evaluados en (Alzate Cardona, Sánchez Toro, Pineda & Aya Arias) [5] y (Alzate Cardona, Montoya Rodríguez, & Quintero Suárez, 2004) [6], y a partir de esta evaluación se elegirá la tecnología más viable y favorable en los aspectos económicos y ambientales. La calificación se realizará en una escala de 1 a 3, en donde 1 es considerada la mejor calificación o la tecnología con mayor impacto y 3 es considerada como la calificación más baja o la tecnología con menor impacto. Además de lo anterior, el componente económico tendrá un porcentaje del 80% sobre el total de la evaluación y el componente ambiental un porcentaje del 20% sobre el total de la misma. 1. Destilación reactiva (DR): En esta tecnología, la reacción química y la destilación (separación de compuestos), se llevan a cabo en una sola unidad. Este sistema cuenta con una columna de destilación que está equipada con una zona central donde ocurre la reacción química y una zona superior e inferior donde se lleva a cabo la separación. En la Figura 1., es posible identificar esta columna de destilación reactiva. [3] Figura 1. Columna de destilación reactiva [3] A partir de la Figura 1., puede inferirse que el reactor se comporta como un reactor de lecho fijo compuesto por un catalizador que, de acuerdo al perfil de temperaturas, produce una distribución de reactantes y productos a lo largo de la columna en virtud de la diferencia de volatilidad, lo cual permite la separación. [3] Este proceso es considerado una operación simultanea utilizada en reacciones en fase liquida, pero que tiene restricciones en donde en ocasiones por el exceso de reactantes se conlleva a la aparición de subproductos y el sistema se ve obligado a recircular volúmenes grandes, lo que aumenta el costo del proceso. [3] De acuerdo a un ligero análisis bibliográfico, se encontró que este método puede llevarse a cabo con diferentes materias primas y reacciones, siendo una de ellas la siguiente:  El aceite de Fusel, es un residuo de la producción de alcohol etílico que generalmente es desechado y se pierde en grandes cantidades. Se ha planteado utilizar este desecho agroindustrial como materia prima para la producción de alcohol butílico y a partir de este último sintetizar el acetato de butilo por medio de una reacción de esterificación con el ácido acético en presencia de resinas de intercambio iónico, ya que estas exhiben una adsorción selectiva y constituyen un parámetro fundamental en el diseño de equipos que es la capacidad de intercambio. [3] Los experimentos y simulaciones llevadas a cabo en este artículo (Altomare, Labrador, Rodríguez, Morales, & Fernández, 2012) [3], permiten inferir que: El catalizador que se empleó presento propiedades muy adecuadas en cuanto a la temperatura de operación, tamaño de partícula y capacidad de intercambio iónico, así mismo al encontrarse en un medio ácido (por el ácido acético), no perdió su actividad catalítica y permitió que se llevará a cabo la experimentación sin tratamientos regenerativos, lo que conllevo a un mayor aprovechamiento de las propiedades de la resina, a un menor consumo de energía y una disminución del impacto ambiental. La máxima composición de acetato de butilo que se obtuvo, fue en la cima de la columna con un valor de 0.77 con una relación igual de alimentación para los dos reactivos (alcohol butílico y ácido acético), no se obtuvieron mayores conversiones debido a que la mezcla corresponde a una mezcla azeotrópica, pero si es modificada la relación de alimentación con un exceso de ácido acético, permite que haya un aumento en la conversión y producción de acetato de butilo, alcanzando aproximadamente una composición del 99% en el destilado. Esta tecnología también permite obtener un producto de alta pureza, en donde se evitan los tratamientos químicos o físicos posteriores a su obtención. [3] El consumo energético de este proceso se basa en la carga energética que recae en el rehervidor de la columna de destilación reactiva, el cual representa una gran disminución en el consumo energético frente a otros experimentos realizados con esta misma tecnología. [3] Debe tenerse en cuenta, que el arreglo del equipo de destilación reactiva puede variar, es decir, la zona reactiva no siempre debe encontrarse en el centro del reactor, pues ésta también puede localizarse en la parte inferior o superior de la columna, dependiendo del proceso a trabajar. De acuerdo a la literatura (Cardona, Marulanda , & Young , 2004) [7], en el cual también se evalúa un proceso de obtención de acetato de butilo por destilación reactiva, la zona de reacción es localizada en la parte inferior de la columna, obteniendo conversiones de alcohol butílico y ácido acético de 99.64 y 96.83 respectivamente. Para este proceso el consumo energético es una gran desventaja, pues aumenta de acuerdo al reflujo que debe realizarse en la columna. [7] En la Figura 2., se esquematiza la columna de destilación reactiva manejada en este proceso.