Optimización de una columna de destilación extractiva para la producción de etanol anhidro

Abstract

This thesis focuses on dehydration through simulating the process of extractive distillation using glycerol azotrópico anhydrous ethanol, ethylene glycol and furfural as separating agents. The simulations were performed with the process simulator Aspen Plus, Aspen Tech version 11.1. The simulated process involves a distillation column, a dehydration and solvent recovery. In this paper the comparison of different solvents (ethylene glycol, glycerol and furfural) are shown to dehydrate ethanol. The number of plates, the location of the feed streams and reflux ratio of each of the columns: Starting from a mixture of ethanol diluted in water different alternatives are developed, a study variables are considered search is performed In order to minimize the total annual operating costs to achieve a current with a 99% ethanol molar concentration. To calculate the total annual costs is considered the contribution of the investment cost (columns and heat exchangers) and the total cost of energy required and the investment pays for a period of three years. With ethylene glycol, glycerol and furfural can dehydrate ethanol, achieving a better separation with the first one and it is the one with the lowest total annual cost compared to info:eu-repo/semantics/other solvents, however, should not be ruled out that glycerol is used as It is natural and perhaps in the future the cost decrease considerably.

El presente trabajo abordara sobre la deshidratación a través de la simulación del proceso de destilación extractiva de etanol anhidro azotrópico utilizando glicerol, etilenglicol y furfural como agentes de separación. Las simulaciones fueron realizadas con el simulador de procesos Aspen Plus, de Aspen Tech versión 11.1. El proceso simulado involucra una columna de destilación, una deshidratadora y una de recuperación de solvente. En este trabajo se muestran la comparación de diferentes solventes (etilenglicol, furfural y glicerol) para deshidratar el etanol. Partiendo de una mezcla diluida de etanol en agua se desarrollan las diferentes alternativas, se realiza un estudio donde se consideran como variables de búsqueda: el número de platos, la localización de las corrientes de alimentación y relación de reflujo de cada una de las columnas con el objetivo de minimizar los costos totales anuales de operación para lograr una corriente con una concentración 99% molar de etanol. Para el cálculo de los costos totales anuales se considera la aportación del costo de inversión (columnas e intercambiadores de calor) y el costo total de energía requerida y se amortiza la inversión para un periodo de tres años. Con etilenglicol, furfural y glicerol es posible deshidratar el etanol, lográndose una mejor separación con el primero de ellos y además es el que presenta menor costo total anual comparado con los demás solventes, sin embargo, no se debe descartar que se use glicerol ya que es de origen natural y quizá en un futuro su costo disminuya considerablemente.