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PROCESOS DE EXTRACCIÓN EN LÍQUIDOS IÓNICOS:
SIMULACIÓN DEL PROCESO
III Reunión de la Red Temática de Líquidos Iónicos
Santiago de Compostela, septiembre de 2005
Grupo de Equilibrio entre Fases y Procesos de Separación
Universidad de Santiago de Compostela
Esquema de la Esquema de la presentación:presentación:
Simulación de una columna de extracción Simulación de una columna de extracción para el proceso de separación para el proceso de separación limoneno/linalool (HYSYS)limoneno/linalool (HYSYS)
Simulación de una columna de extracción Simulación de una columna de extracción para el proceso de separación ETBE/etanol para el proceso de separación ETBE/etanol (ChemCad)(ChemCad)
Simulación del proceso completo de Simulación del proceso completo de separación ETBE/etanol (ChemCad)separación ETBE/etanol (ChemCad)
ConclusionesConclusiones
Columna de extracciónColumna de extracción
Separación Separación limoneno/linaloollimoneno/linalool
(HYSYS)(HYSYS)
Datos y esquemaDatos y esquema
Unidad “Extractor”Unidad “Extractor”
Presión atmosférica Presión atmosférica (caída de presión (caída de presión despreciable)despreciable)
Temperatura: 298.15 KTemperatura: 298.15 K
Definición del líquido Definición del líquido iónico (iónico (new new componentcomponent))
Coeficientes NRTL, a Coeficientes NRTL, a partir de datos ELLpartir de datos ELL
Alimentación: 75 kg/h Alimentación: 75 kg/h LiM, 25 kg/h LiOHLiM, 25 kg/h LiOH
LiM+LiOH
[emim][OMs]
Corriente rica en LiM
Corriente rica en líquido iónico, con
LiOH
Definición del líquido iónicoDefinición del líquido iónico
NN +S
O
O
O_
Metanosulfonato de Metanosulfonato de etilmetilimidazolioetilmetilimidazolio
• Peso molecular: 206.26
• Densidad específica: 1.244
• Punto de ebullición normal Temperatura de descomposición
• Punto de fusión: 60.8 F
• Capacidad calorífica DSC
• Presión de vapor Coeficientes de Antoine (Psat=0)
% Extracción =
msoluto, extracto
msoluto, alimentación
x 100
% Prod Ext =msoluto, extracto
msoluto, extracto + msoluto,inerte
x 100
Porcentaje de extracciónPorcentaje de extracción
Porcentaje de producto Porcentaje de producto extraidoextraido
Análisis de la evolución de estos valores con la variación en el número de etapas teóricas de la columna de extracción (N) y en la relación disolvente/alimentación (S/F)
0
20
40
60
80
100
13
57
911
1315
0.250.50
0.751.00
1.25
%E
XT
N
S/F
0
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40
60
80
100
13
57
911
1315
0.250.50
0.751.00
1.25
%E
XT
N
S/F
0
20
40
60
80
100
1
3
5
7
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1113
15
0.250.50
0.751.00
1.25
%E
XT
N
S/F
2-aminoetanol
1,3-propanodiol dietilenglicol
0
20
40
60
80
100
1
3
5
7
9
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15
0.250.50
0.751.00
1.25
%E
XT
N
S/F
1,2-propanodiol
0
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40
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80
100
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1.25
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XT
N
S/F
butanodiol
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911
1315
0.250.50
0.751.00
1.25
%E
XT
N
S/F
etilenglicol
0
20
40
60
80
100
13
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911
1315
0.250.50
0.751.00
1.25
%E
XT
N
S/F
[emim][OMs]
% % ExtracciónExtracción
60
70
80
90
100
13
57
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0.250.50
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1.25
%P
RO
D E
XT
N
S/F
60
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80
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1315
0.250.50
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1.25
%P
RO
D E
XT
N
S/F
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RO
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S/F
60
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1
3
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7
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%P
RO
D E
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1.25
%P
RO
D E
XT
N
S/F
60
70
80
90
100
13
57
911
1315
0.250.50
0.751.00
1.25
%P
RO
D E
XT
N
S/F 60
70
80
90
100
13
57
911
1315
0.250.50
0.751.00
1.25
%P
RO
D E
XT
N
S/F
2-aminoetanol
1,3-propanodiol dietilenglicol
1,2-propanodiol
butanodiol
etilenglicol
[emim][OMs]
% Prod. Ext.% Prod. Ext.
Columna de extracciónColumna de extracción
Separación ETBE/etanolSeparación ETBE/etanol
(ChemCad)(ChemCad)
ETBE + etanol
[emim][OMs]
Corriente rica en ETBE
Corriente rica en líquido iónico, con
etanol
Datos y esquemaDatos y esquema
Unidad “Extractor”Unidad “Extractor”
Presión atmosférica Presión atmosférica (caída de presión (caída de presión despreciable)despreciable)
Temperatura: 298.15 KTemperatura: 298.15 K
Definición del [emim]Definición del [emim][OMs] ([OMs] (new new componentcomponent))
Coeficientes NRTL, a Coeficientes NRTL, a partir de datos ELLpartir de datos ELL
40
50
60
70
80
90
100
0.10
0.15
0.20
0.25
0.30
0.35
0.40
23
45
67
Ext
ract
ion
per
cent
age
S/F
Stages
40
50
60
70
80
90
100
0.10
0.15
0.20
0.25
0.30
0.35
0.40
23
45
67
Ext
ract
ion
per
cent
age
S/F
Stages
% % ExtracciónExtracción
ETBE: 9000 kg/hETBE: 9000 kg/h Etanol: 1000 kg/hEtanol: 1000 kg/h
ETBE: 7500 kg/hETBE: 7500 kg/h Etanol: 2500 kg/hEtanol: 2500 kg/h
AlimentacióAlimentación:n:
AlimentacióAlimentación:n:
50
60
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90
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0.10
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0.30
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Ext
ract
ed p
roduct
per
cent
age
S/F
Stages
50
60
70
80
90
100
0.10
0.15
0.20
0.25
0.30
0.35
0.40
23
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67
Ext
ract
ed p
roduct
per
cent
age
S/F
Stages
% Prod. Ext.% Prod. Ext.
ETBE: 9000 kg/hETBE: 9000 kg/h Etanol: 1000 kg/hEtanol: 1000 kg/h
ETBE: 7500 kg/hETBE: 7500 kg/h Etanol: 2500 kg/hEtanol: 2500 kg/h
AlimentacióAlimentación:n:
AlimentacióAlimentación:n:
Proceso completoProceso completo
Separación ETBE/etanolSeparación ETBE/etanol
(ChemCad)(ChemCad)
ETBE: 9000Etanol: 1000
Columna de extracciónColumna de extracción
Presión: 1 atmPresión: 1 atm Temperatura: 298.15 Temperatura: 298.15
KK Número de etapas: 5Número de etapas: 5 Relación S/F: 0.40Relación S/F: 0.40
Todos los valores corresponden a
caudales, expresados en
kg/h
[emim][OMs]:4000
ETBE: 8771.1Etanol: 0.2[emim][OMs]: 105.7
ETBE: 228.9Etanol: 998.2[emim][OMs]: 3894.3
Recuperación de líquido Recuperación de líquido iónicoiónico
Retirada de líquido iónico de las corrientes de Retirada de líquido iónico de las corrientes de salida de la columna extractorasalida de la columna extractora
La misma secuencia aplicada para la corriente de La misma secuencia aplicada para la corriente de cabezas y la corriente de colascabezas y la corriente de colas
BOMBA
CAMBIADOR
VÁLVULA CÁMAR
A FLASH
Integración de extractor y líneas Integración de extractor y líneas de recuperación de líquido iónicode recuperación de líquido iónico
[emim][OMs]
etanol+(ETBE)
[emim][OMs]+(etanol)
ETBE+(etanol)
[emim][OMs]+(etanol)
ETBE + etanol
Aprovechamiento Aprovechamiento energéticoenergético
Recirculación de líquido Recirculación de líquido iónicoiónico
Proceso completo: caja Proceso completo: caja negranegra
10000 kg/hETBE, 90%Etanol, 10%
8746 kg/hETBE, 99.64%Etanol, 0.36%1254 hg/hEtanol, 77.24%ETBE, 22.76%
¡Problema!
¿Problema?
Integración de los procesos Integración de los procesos de reacción y purificaciónde reacción y purificación
PU
RIF
ICA
CIÓ
N
REA
CC
IÓN
IsobutenIsobutenoo
EtanoEtanoll
ETBE, ETBE, 99.6499.64%%
EtanolEtanol++
ETBEETBE
ConclusionesConclusiones
Posible extensión del uso de los Posible extensión del uso de los paquetes de software convencionales paquetes de software convencionales a la simulación de procesos con a la simulación de procesos con presencia de líquidos iónicos.presencia de líquidos iónicos.
Necesidad de un mayor conocimiento Necesidad de un mayor conocimiento de propiedades termofísicas y de de propiedades termofísicas y de equilibrio de líquidos iónicos, para equilibrio de líquidos iónicos, para avanzar en la fiabilidad de los avanzar en la fiabilidad de los resultados.resultados.
PROCESOS DE EXTRACCIÓN EN LÍQUIDOS IÓNICOS:
SIMULACIÓN DEL PROCESO
III Reunión de la Red Temática de Líquidos Iónicos
Santiago de Compostela, septiembre de 2005
GRACIAS POR SU ATENCIÓN
Grupo de Equilibrio entre Fases y Procesos de Separación
Universidad de Santiago de Compostela