Número Óptimo de Etapas de Equilibrio en un Proceso de Destilación Extractiva Etanol-Agua-Etilenglicol

Abstract

Este trabajo aborda el diseño óptimo de un proceso de producción de etanol anhidro mediante destilación extractiva utilizando etilenglicol como solvente. El proceso cuenta con dos torres de destilación, una extractiva donde se separa el etanol y otra de recuperación a partir de la cual se recircula el solvente. Se propone un modelo matemático de optimización mixto entero no lineal (MINLP) basado en una superestructura que embebe todas las configuraciones atractivas y factibles tecnológicamente. El modelo propuesto permite determinar el número óptimo de etapas de equilibrio, la ubicación de la alimentación y las condiciones óptimas de operación de ambas torres en simultáneo. El modelo se implementó en GAMS, y los resultados obtenidos fueron validados satisfactoriamente con aquéllos arrojados por simuladores comerciales (HYSYS). Un caso de aplicación es presentado para mostrar la capacidad del modelo y discutir los resultados.

This paper deals with the optimal design of a production process of anhydrous ethanol by extractive distillation using ethylene glycol as a solvent. The process has two distillation towers, an extractive where ethanol is separated and a recovery from which the solvent is recycled. A mixed integer nonlinear programing (MINLP) model based on a superstructure that embeds all the attractive and technologically feasible configurations is proposed. The proposed model allows to determine the optimal number of equilibrium stages, the feed location and optimal operating conditions of both towers simultaneously. The model is implemented in GAMS, and the results were successfully validated with those thrown by commercial simulators (HYSYS). A case of application is presented to show the ability of the model and discuss the results.