Herramientas de Simulación Aplicadas a la Optimización Energética de Procesos en Ingeniería Química. Caso de estudio: Etapa de Esterificación en la Obtención de Biodiesel 2G

Abstract

En este trabajo se presenta el empleo de herramientas de simulación de ingeniería química aplicadas a la optimización energética de un caso de estudio: la obtención de biodiesel de segunda generación (2G) a partir de aceites vegetales usados (AVUs). Se diseña una red de intercambio de calor (RIC) para minimizar el uso de servicios requeridos en la etapa de esterificación catalítica de los AVUs. El proceso se simula por medio del software Aspen Plus para una capacidad de procesamiento de 680,7 kg/h de AVUs, considerando que los aceites vegetales usados están compuestos por una mezcla de 72,82% de aceite de girasol y 27,13% de aceite de soja, constituidos por sus triglicéridos mayoritarios trilinoleína y trioleína (78% y 22% para el girasol, 70% y 30% para la soja, respectivamente). Para obtener la RIC se aplica una superestructura constituida con todas las corrientes del proceso de esterificación, la cual se resuelve con el software GAMS. Asimismo, se analizan otras posibles alternativas de diseño como bomba de calor y/o ciclos Rankine orgánico. Mediante la aplicación de la RIC se logra disminuir el 28% en el uso de servicios externos.

This paper presents the use of chemical engineering simulation tools applied to the energy optimization of a case study: obtaining second generation biodiesel (2G) from waste vegetable oils (WCO). A heat exchange network (HEN) is designed to minimize the use of services required in the catalytic esterification stage of WCO. The process is simulated by mean of Aspen PlusTM software for a processing capacity of 680.7 kg/h of WCO, considering that they are composed of a mixture of 72.82% of sunflower oil and 27.13 of soybean oil, constituted these oils by the main triglycerides trilinolein and triolein (78% and 22% for sunflower oil; 70% and 30% for soybean oil, respectively). A superstructure with all streams of the esterification process is applied to obtain the heat exchange network (HEN), which is solved by GAMS TM software. Other possible design alternatives such as heat pumps and / or organic Rankine cycles are also analyzed. By mean of the application of HEN, a reduction of 28% in the use of external services is achieved.