Alternativa de purificación de biodiésel obtenido por transesterificación de aceite de palma con metanol supercrítico

Abstract

En estudios recientes sobre la producción de biodiésel obtenido por transesterificación de aceite de palma con metanol, se han diseñado reactores que trabajan a condiciones supercríticas en ausencia de un catalizador, con resultados de conversiones superiores al 96%. Sin embargo, a la salida del reactor también hay glicerol (coproducto) y metanol (reactivo en exceso). Este proceso se lleva a cabo a condiciones de alta presión y alta temperatura, lo que se traduce en un proceso costoso de alto gasto energético. En los procesos de producción de biodiésel tradicionales es necesario suministrar energía a las corrientes de salida de los reactores para facilitar su separación. En el caso del glicerol, si se considera como materia prima de productos como ácido oxálico o acido succínico o glutarico, que se emplean para fabricar plásticos, es necesario proporcionarle energía para su transformación. Con base en esto, se propone generar una alternativa de aprovechamiento de la energía de la corriente de salida del reactor supercrítico, para la separación del producto, coproducto y materia prima en exceso y, de ser posible, la posterior transformación del coproducto (glicerol) en un producto de mayor valor agregado. Para evaluar las alternativas de aprovechamiento de la energía de la corriente de salida se realizaron varios diseños conceptuales del proceso a nivel simulación utilizando el programa Aspen PlusTM. Debido a que el biodiésel y el aceite de palma son mezclas de varios compuestos, la predicción de sus propiedades son objeto de estudio con el fin de que sean válidas a las condiciones de presión y temperatura que se tienen en los procesos supercríticos, por lo que se trabajo con la ecuación de estado de Peng Robinson para los procesos a condiciones supercríticas y UNIFAC para los procesos de separación. Dentro de las alternativas evaluadas se encontró que empleando columnas de destilación es menor el gasto de energía (545 kW/t biodiésel) y es menor la cantidad de equipos empleados para alcanzar el objetivo, adicionalmente, se plantearon dos opciones con el glicerol, una de estas fue purificarlo a grado USP y otra fue mezclarlo con metanol y llevarlos a condiciones necesarias para introducirlos a un proceso de producción de aditivos para diesel (6:1 metanol/ glicerol, 1500 psi y 320 °C).

Abstract. Recent studies on the production of biodiésel produced by palm oil transesterification with methanol, reactors operating at supercritical conditions in the absence of a catalyst are evaluated, with conversions greater than 96%. However, the reactor effluent contains glycerol (coproduct) and methanol (excess reagent). This process is carried out at conditions of high pressure and high temperature, which results in a costly and high energy demandant process. In the production process of biodiésel by traditional methods, it is necessary to provide power to the output currents of the reactors to facilitate separation, or in case of glycerol, considering raw material product as oxalic acid or succinic or glutaric acid, intermediates in plastic manufacture, it is necessary to provide energy for processing. Based on this, it is propose to generate an alternative energy efficiency of the output current of the supercritical reactor for the separation of the product, co-product and excess raw materials and, if possible, further processing co-product (glycerol) in a product with higher added value. To evaluate the use of alternative energy output current process several conceptual designs were performed at level simulation using Aspen Plus ™ software. Since biodiésel and palm oil are mixtures of several compounds , the prediction of its properties are being studied so that they are valid at the conditions of pressure and temperature taken into the supercritical processes. In this work the equation of state of Peng Robinson for supercritical processes and UNIFAC conditions for separation processes are used. Among the alternatives evaluated, distillation columns is less energy demandant (545 kW/t biodiésel) and use less equipments. Additionally, two options were raised with glycerol, one of these was produce USP grade purity and other was mixed with methanol and reach necessary conditions to introduce into a process of producing additives for diesel (6:1 methanol / glycerol, 1500 psi and 320 °C).