Análisis de riesgo en procesos de deshidratación de bioetanol

Abstract

In this work, individual risk is evaluated for an optimized process to dehydrate bioethanol via azeotropic distillation, having as a product an isooctane- ethanol fuel type E10. On the other hand, a dehydration process through extractive distillation is also optimized and a comparison is made in terms of total annual costs, dioxide emissions and risk. Both azeotropic and extractive distillation are suitable to dehydrate azeotropic mixtures that present low concentration of ethanol. The simulator Aspen Plus is used as tool to design separation sequences to have a production of 200 million liters of ethanol, according to Mexican Government bidding in 2016. Three different compositions in the stream leaving the fermentation step are considered in this study. Thus, a process is designed for each composition. The entrainers used for the separation processes are Isooctane for the azeotropic distillation and glycerol for the extractive distillation. The sequences are optimized using a metaheuristic algorithm, Tabu search. The objective function is the minimization of annual cost. Azeotropic distillation is found as best process to dehydrate ethanol to obtain gasohol, since it presents the lowest risk as long as the minimum cost. The product of this separation design, an isooctane-ethanol blend, can be used directly in vehicles. The TAC’s for the three azeotropic distillation schemes with compositions of 5, 12 y 22 weight % in the feed are 20 026 770, 14 211 546 y 12 256 502 US$/y. The estimated individual risk is 0.061 m/y as fatal distance

Se presenta proyecto de investigación para cuantificar riesgo en proceso optimizado de deshidratación de bioetanol mediante destilación azeotrópica para la obtención de un biocombustible tipo E10. Para evaluar las ventajas del proceso propuesto por comparación, se optimiza proceso convencional de deshidratación mediante destilación extractiva. Estos dos tipos de destilación son viables para la separación de mezclas azeotrópicas agua-etanol con muy bajas concentraciones de alcohol. Se utiliza el simulador Aspen Plus como herramienta para el diseño de los esquemas de separación para una producción de bioetanol de 200 millones de litros, de acuerdo a una licitación del gobierno mexicano de 2016. Se hace estudio considerando tres composiciones a la salida del fermentador, se diseña un esquema para cada caso de mezcla. Se seleccionan isooctano para la destilación azeotrópica y glicerol para la destilación extractiva. Se proponen los esquemas de separación y se minimizan los costos anuales totales mediante un algoritmo metaheurístico, la búsqueda Tabú. Se concluye que el método de deshidratación para producción de gasohol con menor costo total anual (TAC) y menor riesgo es la destilación azeotrópica con isooctano, con la cual se obtiene una mezcla binaria etanol-isooctano que se puede usar directamente como combustible. Los TACs para los tres esquemas de destilación azeotrópica con composiciones de 5, 12 y 22% masa en las alimentaciones son 20 026 770, 14 211 546 y 12 256 502 US$/año. El riesgo individual estimado es de 0.061 m/año de distancia fatal.