Resumen

Se evaluaron procesos híbridos de separación destilación-pervaporación mediante simulaciones realizadas por el acople entre el simulador comercial de procesos químicos Aspen Plus 7.3® con Excel 2007® y Matlab R2012b®, se tomó como caso de estudio la deshidratación del etanol debido a la importancia que tiene este compuesto para la industria del alcohol carburante. La evaluación de los procesos híbridos se centró en el consumo de energía y los resultados fueron comparados con los obtenidos en referentes bibliográficos para los procesos de separación no convencionales utilizados en la actualidad.

1. Introducción 

Los procesos de pervaporación constituyen una alternativa interesante para la deshidratación de componentes orgánicos, especialmente en la separación de soluciones azeotrópicas o con componentes de volatilidades cercanas como se muestra en [1]-[4]. La intensificación de procesos de destilación (PD) utilizando membranas proporciona una alternativa para las separaciones efectuadas comúnmente con la destilación azeotrópica (DA) y la destilación extractiva (DE) [5]. El uso de membranas para la intensificación de los PD permiten superar la limitación dada por el equilibrio de fases, evitando así el uso de solventes utilizados en DE y DA, y por consiguiente las exigencias de columnas de destilación adicionales para la recuperación de solventes en los procesos de DE y DA son innecesarias, logrando por medio de procesos híbridos (PH) de destilación con membranas disminuir los requerimientos de energía para la separación de las soluciones azeotrópicas llevados a cabo por procesos no convencionales (PNC) [5,6]. 

En el presente trabajo se sintetizan y simulan procesos de destilación-pervaporación (DP) para la deshidratación de soluciones de etanol-agua, también se compara el consumo de energía calculado en las simulaciones con los reportados en la literatura para procesos de DA y DE. El diagrama de flujo de los procesos híbridos se implementó en Aspen plus 7.3® utilizando subrutinas adicionales en Matlab R2012b® para los pervaporadores. El control del intercambio de información entre estos dos programas se llevó a cabo desde Excel 2007® según la metodología expuesta por [7]. Se eligió como objeto de estudio la producción de etanol carburante debido a que su producción tiene una prioridad ambiental, tecnológica y económica a nivel mundial, considerado como uno de los más prometedores combustibles del futuro obtenido de fuentes renovables [8]. Resultados parciales de este trabajo se encuentran en [9]. 

2. Materiales y métodos 

2.1 Proceso híbrido de destilación (PH) 

Los procesos intensificados del tipo DP permiten crear nuevas síntesis de procesos de separación para casos en los cuales su separación no es posible, es costosa o energéticamente no es viable [1]. La sinergia entre la destilación y el uso de membranas, aprovecha no solamente las ventajas propias de la destilación, por ejemplo ser un método eficaz tanto desde el punto de vista termodinámico como cinético para la separación de los componentes [10]; sino también superar las limitaciones condicionadas por el equilibrio de fases [11].

• Materias:Procesos químicos Pervaporación Etanol Destilación
• Subjects:Chemical processes Pervaporation Ethanol Distillation
• Palabras claves:Destilación, Pervaporación, Procesos híbridos, Simulación
• Keywords:Distillation, Pervaporation, Hybridprocesses, Simulation