Producción de acetato de fusel por destilación reactiva (2020)
En este trabajo se investigan las trayectorias directas de procesos de destilación reactiva (DR) para la síntesis de acetatos a partir de la esterificación de ácido acético con aceite de fusel (AF). El problema se encuentra limitado a una descripción aproximada donde el AF se considera como una mezcla de alcohol isoamílico + agua + etanol. Esta versión simplificada del problema puede ocurrir aproximadamente en la práctica. En este contexto el objetivo principal del trabajo consistió en diseñar un proceso de DR para la producción de acetato de fusel. Los objetivos específicos son: a) desarrollar un modelo termodinámico adecuado para predecir los equilibrios de fases líquido – vapor y líquido – líquido – vapor del sistema multicomponente a partir de la información experimental (generada y recopilada en la literatura) de los subsistemas binarios y ternarios; b) desarrollar un modelo cinético apropiado para describir la esterificación directa del ácido acético con aceite de fusel en fase líquida; c) sintetizar a nivel conceptual alternativas de proceso para la tecnología de DR; y d) calcular los tamaños de los equipos y el costo total anualizado para alternativas de proceso técnicamente factibles. Desde el punto de vista experimental, se generó información nueva en dos casos: a) para el equilibrio líquido – vapor de las mezclas binarias de acetatos; y b) datos de velocidad de reacción para la esterificación de ácido acético con alcohol isoamílico (y con mezclas de alcohol isoamílico y etanol) utilizando la resina Amberlyst 70 como catalizador. La información experimental se utilizó para correlacionar y validar los modelos termodinámico y cinético. Desde el punto de vista teórico se desarrolló la caracterización termodinámica completa del sistema multicomponente reactivo, y se usaron los planos de fases reactivos para sintetizar estructuras de proceso que se caracterizaron utilizando los estados estacionarios de máxima conversión. Se encontró que es posible implementar un proceso de DR con alimentos en la proporción estequiométrica, altas conversiones (~99%) y alta recuperación de los acetatos (≥99%).