Simulación y evaluación económica del proceso de producción de biodiésel a partir de aceite de palma, empleando reactores de película líquida-líquida operados en contracorriente y co-corriente

Abstract

La producción de biodiésel implementando reactores de película descendente (LLFR) ha sido investigada previamente. Este tipo de reactor mejora la transferencia de masa sin implementar medios dispersantes, adicionalmente incrementa la productividad del proceso. En este trabajo, un proceso continuo de producción de biodiésel implementando reactores LLFR operados con dos patrones de flujo, co-corriente y contracorriente fueron estudiados. Utilizando un simulador comercial Aspen Plus® V8.4, se realizó la simulación del proceso de producción en tres diferentes capacidades 40,000, 80,000 y 120,000 t/a. La evaluación económica de estos procesos fue estudiada y comparada respecto al proceso convencional. Al comparar este último frente a los procesos de co-corriente y contracorriente, estos procesos presentan una mayor rentabilidad, reducen los costos de inversión en un 30% y 40% respectivamente. Los costos de producción son reducidos en un 10% y 5% respectivamente. El proceso de contracorriente reduce los costos de operacionales un 11%, al incrementar la capacidad de 40,000 t/a a 120,000 t/a. Mientras el proceso co-corriente, al incrementar la capacidad de la planta en ese mismo rango los costos operacionales se reducen en 8.4%. Los costos de producción en el proceso de contracorriente para las capacidades evaluadas se encuentra en el rango de 0.40 a 0.45 USD$/kg de biodiésel producido y en el proceso de co-corriente este rango se encuentra entre 0.41 a 0.47 USD$/kg de biodiésel. El proceso de contracorriente presenta una mejor perspectiva económica para ser desarrollado a escala industrial.

Abstract. Biodiesel production in Liquid-Liquid Film Reactors (LLFR) has been previously investigated to generate mass transfer without dispersion increasing the productivity of the process. In this work, a continuous biodiesel process using LLFR in two different flow patterns, co-current and counter-current, was studied in the commercial simulator ASPEN PLUS ® V8.4, at three different production capacities: 40.000, 80.000 and 120.000 t/y. Economic assessment for these processes was performed and compared with the conventional production process. If compared with the latter, co-current and counter-current LLFR processes showed higher profitability, 30% and 40% less investment cost, respectively, and 10% and 5% less production cost, respectively. Using the counter-current process, the increase in plant capacity between 40.000 and 120.000 t/y reduced the operational cost in 11%. While the co-current process, the increase in plant capacity between 40.000 and 120.000 t/y reduce the operational cost in 8.4%. The production cost for biodiesel in counter-current process for all capacities evaluated were in the range from 0, 40 to 0,45 USD $/ kg of biodiesel produced and in co-current process were in the range from 0,41 to 0,47 USD $/ kg of biodiesel. The process that uses counter-current LLFR has the best economic perspective for develop in industrial scale.