Producción de Esteres Metílicos Sulfonados
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Producción de Esteres Metílicos Sulfonados
- MES -
María Alejandra EscobarFabian Leonardo EspinelWilliam Camilo Mejía
Esteres Metílicos (α) Sulfonados Moléculas compuestas por ácidos
carboxílicos grasos sulfonados en la posición α respecto al grupo carbonilo, un grupo alquilo y un catión unido al grupo sulfonico.
La cadena depende del ácido graso proveniente y comprende entre 12 y 18 carbonos.
Ruta química: etapasLa producción de MES tiene tres
etapas reactivas: I. Hidrogenación de aceitesII. Obtención de Esteres Metílicos por
técnica de esterificación.i. Esterificación directa de ácidos grasos ii. Trans-esterificación de grasas o
aceites. III. Obtención de los MES a partir de
Esteres Metílicos: Sulfonación
Producción de Esteres Metílicos
Ácidos Grasos
Metanol
Metanol
Esteres metílicos de ácidos grasos
Glicerol Vapor
Grasas y aceites
Purificación
Transesterificación Fat Splitting (Hidrolisis)
Esterificación Directa
Destilación fraccionada
Evaluación de esterificación
Ruta QuímicaAdecuación de materias primas: - Adecuación primaria- Hidrogenación
Producción de esteres metílicos
-Trans-esterificación
Producción de esteres metílico sulfonados. -Sulfonación
Hidrogenación
Reactor de lecho fijoVariables CondicionesT (°C) 121-132P (atm) 6,8Rendimiento AltoCatalizador NiCorrosión Reactor que resista
corrosión - acero SS-316
Catálisis ácida Catálisis alcalina Catálisis enzimática Condiciones supercríticas Ventajas Permite procesar
grasa con altos contenidos de agua y ácidos grasos libres
Los catalizadores son muy económicos y el costo de implementación no es significativo. Tiempos cortos de reacción. Si la catálisis es heterogénea las técnicas de separación se simplifican y disminuye su costo.
1. Elimina los problemas de la catálisis alcalina homogénea.2. Los desechos ocasionados por las enzimas son nulos.
1. Disminuyen costos de operación. 2. Aprovecha de la manera mas eficiente la energía y las materias primas que otras técnicas de esterificación.3. Tiempos cortos de reacción.
Desventajas 1. Tiempo de reacción elevado.
HOMOGENEA1. Se dificulta la separación del catalizador.2. Interferencia de ácidos grasos libres y agua en el producto3. Demasiada alcalinidad de los productos.
1. Las enzimas son costosas y el mercado colombiano de estas no es muy amplio.2. Para llegar a un porcentaje de recuperación de Ester de 98% se requieren 48 horas o más de reacción.
1. Los costos iniciales de inversión son muy elevados.
Estudios realizados con catalizadores.
Catalizadores: H2SO4, H2PO4, HCl y orgánicos sifonados.
HOMOGENEAMetoxido, NaOH, y KOH.El metoxido utiliza menos alcohol en la relación obtima de carga y no presenta solubilidad con el alcohol. El NaOH solubiliza con el metanol generando agua que colabora con el proceso de saponificación. El NaOH es menos costoso que el Monóxido y menos soluble que el KOH por tanto se escoge este.HETEROGENEA: Sobre NiMotóxido de Calcio, Ba(OH)2Ambos catalizadores son descartados por su alto costo y su toxicidad. Operar sobre níquel (Ni) favorece la conversión más que con estaño.
Enzimas de tipo lipasa Para obtener resultados comparables con la C. Homogénea alcalina es necesaria una relación de metanol: aceite de 41:1 (Demirbas, 2002)
Trans-esterificación1. Catálisis acida2. Catálisis alcalina3. Catálisis enzimática4. Proceso a condiciones
supercríticas
Selección del reactor
Trans-esterificaciónCinética asociada a procesos de trans-
esterificación (Narvaez 2004)
Destilación reactiva
SulfonaciónCaracterísticas del
reactorVariable\materia prima Mezclas de esteres C12/C18
Fracción de esteres C16/C18
SO3 en aire % w/w 6-7 7-8
T alimentación Ester °C 45-48 60-62
Temperatura alimentación SO3
°C 50-55 55-60
SO3/Ester, razón molar - 1.15:1/1.2-:1 1.15:1/1.2-:1
T agua enfriamiento reactor °C 55-60 70-80
T acido sulfonico °C 65-70 80-85
Tiempo digestión Min >40 >40
T de digestión °C 75-80 >85
T agua neutralización °C 50-55 60-65
Tiempo blanqueamiento H >3 >3
Diagrama de procesoentrada-salida
H2
Esterificación Sulfonación
Aceite o grasa
Ester Metilico
Sulfonado
HidrogenaciónNi
Grasas Hidrogenadas Esteres
metílico
-Esteres Metílicos-SO3
Glicerol
Diagrama de Proceso Aceite
de Palma
Metanol
Óleum
Reactor lecho fijo
Torre RD
Hidrogeno
P-1
Grasa Hidrogenadas
P-3
Mezclador agitado
NaOH
P-5
P-4
P-6
Recuperaciónde MeOH y NaOH
P-8
Separador
P-9
Glicerol
Nitrogeno
P-11
SO3/aire
Reactor de Película
Aire
Ester MetílicoSulfonado
Destilación reactiva Aceite de palma Metanol NaOH <1% w/w Entrada (Kmol) 0,3 1,19 0,03 Peso molecular (Kg/Kmol) 256 32 40 Entrada (Kg) 76,47 38,23 1,03 Ester Metílico Glicerol Aceite de palma residual Metanol residualSalida (Kmol) 0,29 0,29 0,01 0,17Peso molecular (Kg/Kmol) 283,69 92,1 256 32Salida (Kg) 80,32 26,78 2,02 5,57Sulfonación Ester Metílico SO3 Entrada (Kmol) 0,29 0,35 Peso molecular (Kg/Kmol) 283,69 80 Entrada (Kg) 80,32 27,92 α-EMS SO3 residual Ester Metílico residual Salida (Kmol) 0,28 0,05 0,01 Peso molecular (Kg/Kmol) 361,97 80 283,69 Salida (Kg) 100 4,11 4,12
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