WO2014118697A1 - Sistema de reacción para la producción de alquil esteres grasos empleando un reactor de película líquida operado en contracorriente. - Google Patents

Sistema de reacción para la producción de alquil esteres grasos empleando un reactor de película líquida operado en contracorriente. Download PDF

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Juan Guillermo CADAVID ESTRADA
Ruben Darío GODOY SILVA
Gerardo RODRIGUEZ NIÑO
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Definitions

  • the present invention relates to a reaction system for the production of fatty acid alkyl esters using packed reactors, particularly liquid film reactors, with scheme of flow of countercurrent feed streams, based on the alcohololysis of oils and fats, specifically palm oil and soybean methanolysis.
  • the present invention relates a reaction system for the production of alkyl esters of fatty acids using packed reactors, particularly liquid film reactors, with a flow scheme of countercurrent feed streams, based on the alcohololysis of oils and fats, specifically the palm oil and soybean methanolysis.
  • the reaction system consists of a falling liquid film reactor, which uses a semi-structured package for the generation of interfacial area.
  • the oil or grease is fed to the reactor independently, at the bottom of the reactor, and a mixture containing alcohol, glycerol and catalyst, which can be fed at an intermediate stage.
  • a second stream of the alcohol, glycerol and catalyst mixture can also be fed in proportions different from those of the first, either at an intermediate stage of the reactor or at the top thereof.
  • the volumetric fraction of packing in the reactor is between 2 and 50%, the operating temperature between 25 ° C and 180 ° C, depending on the alcohol used, the molar ratio of alcohol to oil or fat between 3: 1 and 10: 1, the catalyst can be any homogeneous basic used in alcohololysis, such as CH 3 ONa, CH 3 OK, NaOH, KOH, or mixtures thereof, in a proportion between 0.5% and 3% by weight with respect to the oil flow.
  • the conversion and performance of the liquid film reactor operated in Countercurrent, in a single reaction stage, are higher than 99.7% and 99.9%, respectively.
  • stirred tank reactors are used to contact the reactant phases: the alcoholic phase, which is a solution of the catalyst in the alcohol, and the oil phase, which initially consists of oil or fat
  • the alcoholic phase which is a solution of the catalyst in the alcohol
  • the oil phase which initially consists of oil or fat
  • tubular reactors with a static upstream mixer are used, and under conditions such that the flow rate is turbulent, Reynolds (Re) numbers greater than 2,300, although for a safe application a Re greater than 10,000 is recommended, which avoids the segregation of the reactive phases inside the reactor (Assmann, 1996).
  • the feeding scheme of the reactants and the configuration of the reactor shifts the chemical equilibrium towards the products, which increases the yield to fatty acid methyl esters and eliminates the need for intermediate separation and a second stage of reaction. This translates into an increase in process productivity. Disclosure of the invention
  • the present invention relates a reaction system for the production of alkyl esters of fatty acids by countercurrent alcohololysis and contains the following parts: a. It consists of a falling liquid film reactor (1) 1 , which uses a gasket for the generation of interfacial area. b. It consists of an oil or grease supply stream (10) which is fed to the bottom of the reactor (1 1) c. It consists of an optional first supply stream of a mixture containing alcohol, glycerol and catalyst (20) which can feed an intermediate stage of the reactor (21, 22, 23) d.
  • It consists of a second optional supply stream of a mixture containing alcohol, glycerol and catalyst (30) in different proportions to those of the first stream (20), which can feed an intermediate stage of the reactor (31) or the top of the reactor (32). and. It consists of an outlet of alkyl esters of fatty acids, alcohol and catalyst from the top of the reactor (40). F. It consists of an outlet through the bottom of the reactor (50), which contains glycerol, alcohol and catalyst. g. Optionally it has a continuous centrifuge (2) at the top of the reactor. h. Where the volumetric fraction of packing in the reactor is between 2 and 50%
  • metallic wires of axially aligned 0.05 to 3 mm diameter are used as packing, with contact area per unit of packing volume between 80000 and 1333 m 2 per m 3 of packing.
  • other semi-structured ones are used, which allow a flow pattern such as that described to can be packaged, continued.
  • the volumetric fraction of packaging can vary up to 75%.
  • Mass transfer occurs as follows: alcohol and the catalytically active species diffuse into the oil phase where the reaction occurs preferentially, although it also occurs at the interface and to a lesser extent in the alcoholic phase.
  • the glycerol formed in the oil phase or at the interface diffuses to the alcoholic phase, while the alkyl ester formed in the alcoholic phase or at the interface diffuses to the oil phase.
  • the fact that glycerol separates rapidly from the oil phase, where the reaction occurs to a greater extent causes the reaction to move towards the products, eliminating the need for a new reaction stage .
  • Figure 1 relates a preferred form of the proposed design (reaction system scheme including the liquid film reactor operated in countercurrent):
  • the reactor is identified as 1.
  • the pumps required for the process are indicated as 4, 5 and 6.
  • the oil feed is indicated as 10.
  • the oil inlet to the reactor corresponds to the current 1 1.
  • Stream 20 corresponds to a mixture of alcohol, glycerol and catalyst, which is fed in the intermediate zone of reactor 1 in streams 21, 22 and 23.
  • Stream 30 which is optional, is a mixture of alcohol, glycerol and catalyst, which is fed in the intermediate zone of reactor 1, in one or both streams 31 and 32.
  • the mixture of alkyl esters of fatty acids, alcohol and The catalyst is removed from the reactor in stream 40 or can be subjected to further separation in centrifuge 2, equipment from which a stream rich in alkyl fatty acid esters (43) and one containing the remaining glycerol (42) is obtained.
  • the reactor has an outlet from the bottom, where a stream (50) containing glycerol, alcohol and catalyst is extracted.
  • the centrifuge 3 can be used, which allows an additional separation of the fatty acid alkyl ester phase (51) that has been carried away by the glycerol rich phase (52).
  • Figure 2 shows the triglyceride alcohololysis reaction with alcohol to obtain alkyl esters of fatty acids.
  • Figure 3 relates an example of the application of the reaction system.
  • the data correspond to the experimental test 1 CC, whose conditions are defined in table 1 (profiles for the composition of the phase rich in methyl esters in the palm oil meta-analysis in a liquid film reactor operated in countercurrent.
  • the data correspond to the 1 CC reaction and were performed under the conditions reported in Table 1.
  • Figure 4 relates an example of the application of the reaction system.
  • the data correspond to the experimental test 2CC, whose conditions are defined in Table 1 (profiles for the composition of the phase rich in methyl esters in the palm oil meta-analysis in a liquid film reactor operated in countercurrent.
  • the data correspond to the 2CC and were performed under the conditions reported in Table 1.
  • Figure 5 relates an example of the application of the reaction system.
  • the data correspond to the experimental test 3CC, whose conditions are defined in Table 1 (profiles for the composition of the phase rich in methyl esters in the palm oil meta-analysis in a liquid film reactor operated in countercurrent.
  • the data correspond to the 3CC and were performed under the conditions reported in Table 1.
  • Table 1 shows the conditions of some of the palm oil meta-analyzes performed in a liquid film reactor operated in countercurrent at the bank level with a maximum capacity of 5 kg / h of oil. All reactions were done at 60 ° C, with sodium hydroxide as a catalyst with a concentration of 1% w / w with respect to palm oil flow fed. For each of the reactions, the profile of methyl esters, monoglycerides, diglycerides, triglycerides and methanol was determined
  • Figures 3 to 5 present the experimental concentration profiles obtained, and the profiles calculated by a model developed, adjusted and validated experimentally and statistically to simulate the behavior of the liquid film reactor operated in countercurrent, and which were described in detail by Cadavid ( 201 1).
  • Table 2 shows the compositions of the fatty acid methyl ester and glycerol streams, liquid film reactor effluents operated in countercurrent with a maximum capacity of 5 kg / h of oil, for the operating condition described below. for palm oil methanolysis. The conversion was 99.7%, the yield 99.9% and the productivity of 1.8 m 3 MS h -1 m -3 .
  • Feed point 1 76% Fraction by weight of glycerol in feed 1: 0.00
  • Table 3 shows the compositions of the streams rich in ethyl esters of soybean oil and glycerol, effluents from the liquid film reactor operated in countercurrent with a maximum capacity of 5 kg / h of oil, for the operating condition described then for ethanolysis of soybean oil.
  • the conversion was 99.0%, the yield 99.9% and the productivity of 1.1 m 3 EE h -1 m -3 .
  • the operating conditions were as follows:
  • Soybean oil flow 30.0 g min -1

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Abstract

La presente invención relaciona un sistema de reacción para la producción de alquil ásteres de ácidos grasos utilizando reactores empacados, particularmente reactores de película líquida, con esquema de flujo de las corrientes de alimentación en contracorriente, basado en la alcohólisis de aceites y grasas, específicamente la metanólisis de aceite de palma y de soya. El sistema de reacción consta de un reactor de película líquida descendente, que emplea un empaque semi-estructurado para la generación de área interfacial. Al reactor se alimentan, independientemente, el aceite o grasa, por el fondo del reactor, y una mezcla que contiene alcohol, glicerol y catalizador, que puede alimentarse en una etapa intermedia. También puede alimentarse, opcionalmente, una segunda corriente de la mezcla alcohol, glicerol y catalizador en proporciones diferentes a las de la primera, bien sea en una etapa intermedia del reactor o por encima del mismo. Los productos, una mezcla de alquil ásteres de ácidos grasos, alcohol y catalizador, y otra de glicerol, alcohol y catalizador, salen por la cima y el fondo del reactor, respectivamente. La fracción volumétrica de empaque en el reactor se encuentra entre 2 y 50%, la temperatura de operación entre 25 QC y 180 QC, dependiendo el alcohol que se use, la relación molar de alcohol a aceite o grasa entre 3:1 y 10:1, el catalizador puede ser cualquier básico homogéneo empleado en alcohólisis, como CH3OK, NaOH, KOH, o sus mezclas, en proporción entre 0.5% y 3% en peso respecto al flujo de aceite. La conversión y el rendimiento del reactor de película líquida operado en contracorriente, en una sola etapa de reacción, son superiores al 99.7% y al 99.9%, respectivamente.

Description

SISTEMA DE REACCIÓN PARA LA PRODUCCIÓN DE ALQUIL ESTERES DE ÁCIDOS GRASOS EMPLEANDO UN REACTOR DE PELÍCULA LÍQUIDA OPERADO EN CONTRACORRIENTE La presente invención relaciona un sistema de reacción para la producción de alquil ásteres de ácidos grasos utilizando reactores empacados, particularmente reactores de película líquida, con esquema de flujo de las corrientes de alimentación en contracorriente, basado en la alcohólisis de aceites y grasas, específicamente la metanólisis de aceite de palma y de soya.
Resumen
La presente invención relaciona un sistema de reacción para la producción de alquil ásteres de ácidos grasos utilizando reactores empacados, particularmente reactores de película líquida, con esquema de flujo de las corrientes de alimentación en contracorriente, basado en la alcohólisis de aceites y grasas, específicamente la metanólisis de aceite de palma y de soya. El sistema de reacción consta de un reactor de película líquida descendente, que emplea un empaque semi-estructurado para la generación de área interfacial. Al reactor se alimentan independientemente el aceite o grasa, por el fondo del reactor, y una mezcla que contiene alcohol, glicerol y catalizador, que puede alimentarse en una etapa intermedia. También puede alimentarse, opcionalmente, una segunda corriente de la mezcla alcohol, glicerol y catalizador en proporciones diferentes a las de la primera, bien sea en una etapa intermedia del reactor o por la cima del mismo. Los productos, una mezcla de alquil ásteres de ácidos grasos, alcohol y catalizador, y otra de glicerol, alcohol y catalizador, salen por la cima y al fondo del reactor, respectivamente. La fracción volumétrica de empaque en el reactor se encuentra entre 2 y 50%, la temperatura de operación entre 25 °C y 180 °C, dependiendo del alcohol que se use, la relación molar de alcohol a aceite o grasa entre 3:1 y 10:1 , el catalizador puede ser cualquier básico homogéneo empleado en alcohólisis, como CH3ONa, CH3OK, NaOH, KOH, o sus mezclas, en proporción entre 0,5% y 3% en peso respecto al flujo de aceite. La conversión y el rendimiento del reactor de película líquida operado en contracorriente, en una sola etapa de reacción, son superiores al 99,7% y al 99,9%, respectivamente.
Antecedentes de la Invención
Los fundamentos de la producción de alquil ásteres de ácidos grasos, específicamente los metil ásteres, fueron desarrollados en la década de 1940 y se describen en un conjunto de patentes de E- I. Du Pont y Colgate Palmolive (Van Gerpen, 2005). Los procesos más usados a nivel mundial emplean catalizadores alcalinos homogéneos, especialmente metóxidos de sodio o potasio, NaOH o KOH, por su alta actividad catalítica y bajo costo (Freedman et al., 1986). Sin embargo, los problemas asociados a la formación de jabones y geles, que dificultan la separación y reducen la productividad, exigen el uso de aceites y grasas con bajos contenidos de ácidos grasos libres y agua (Freedman et al., 1984; Ma y Hanna, 1999; Meher et al., 2006), lo que disminuye la rentabilidad del proceso, afectada en un gran porcentaje por el costo de las materias primas, que constituyen entre el 70% y el 95% de los costos de
producción (Zhang et al., 2003).
Para solucionar este inconveniente se han buscado catalizadores ácidos (Lotero, 2005) y básicos heterogéneos (Georgogianni et al., 2009) y enzimas (Li et al. ,2007), así como procesos que emplean co-solventes (Boocock, 2003) o cuyas condiciones de operación, temperatura y presión, son supercríticas para el alcohol (Marulanda et al., 2010). Sin embargo, a la fecha, los procesos que emplean catalizadores homogéneos son los más utilizados, a escala industrial, en la producción de biodiésel.
En los procesos que emplean catalizadores alcalinos solubles en el alcohol se usan reactores de tanque agitado para poner en contacto las fases reaccionantes: la fase alcohólica, 'que es una solución del catalizador en el alcohol, y la fase oleosa, que inicialmente está conformada por el aceite o la grasa. En otros procesos se emplean reactores tubulares con un mezclador estático aguas arriba, y en condiciones tales que el régimen de flujo sea turbulento, números de Reynolds (Re) superiores a 2,300, aunque para una aplicación segura se recomienda un Re mayor a 10,000, con lo cual se evita la segregación de las fases reaccionantes dentro del reactor (Assmann, 1996). La sinergia entre la formación de jabones por la reacción entre el catalizador y los ácidos grasos libres, y la agitación requerida para generar área interfacial para la transferencia de masa, genera emulsiones y geles que prolongan los tiempos de residencia en los equipos aguas abajo de los reactores, dificultan las etapas de separación, aumentan la pérdida de productos y la necesidad de reprocesamiento, y disminuyen la productividad (Freedman et al., 1986; Ma y Hanna, 1999, Meher et al., 2006; Demirbas y Karslioglu, 2007). Para solucionar este inconveniente, la patente C07 C 067/000 (Narváez y Sánchez, 2008), incorporada aquí únicamente como referencia, propuso el empleo de un reactor de película líquida descendente operado en ice-corriente. Este tipo de reactor se describe en las US Pat. No. 3,992,156 y US Pat. No. 3,758,404, y se usa para remover impurezas presentes en los hidrocarburos, ácido sulfhídrico y ácidos orgánicos de combustibles, como gasolina, Jet A, queroseno, etc. En estos equipos se genera área interfacial sin dispersar una fase dentro de la otra, lo que reduce el tiempo necesario para la separación de los productos en la alcohólisis de aceites y grasas, y permite la separación simultánea con la reacción.
En general, teniendo en cuenta el carácter reversible de la reacción, se requieren por lo menos dos etapas de reacción con una separación intermedia de las fases ricas en alquil ásteres de ácidos grasos y glicerol, para desplazar la reacción hacia los productos.
En esta invención, el esquema de alimentación de los reactantes y la configuración del reactor, desplaza el equilibrio químico hacia los productos, lo que incrementa el rendimiento hacia ásteres metílicos de ácidos grasos y elimina la necesidad de la separación intermedia y de una segunda etapa de reacción. Lo anterior se traduce en un incremento en la productividad del proceso. Divulgación de la invención
La presente invención relaciona un sistema- de reacción para la producción de alquil ásteres de ácidos grasos por alcohólisis en contracorriente y contiene las siguientes partes: a. Consta de un reactor de película líquida descendente (1 )1 , que emplea un empaque para la generación de área interfacial. b. Consta de una corriente de suministro de aceite o grasa (10) la cual se alimenta al fondo del reactor (1 1 ) c. Consta de una primera corriente opcional de suministro de una mezcla que contiene alcohol, glicerol y catalizador (20) la cual puede alimentar una etapa intermedia del reactor (21 , 22, 23) d. Consta de una segunda corriente opcional de suministro de una mezcla que contiene alcohol, glicerol y catalizador (30) en proporciones diferentes a las de la primera corriente (20), la cual puede alimentar una etapa intermedia del reactor (31 ) o la cima del reactor (32). e. Consta de una salida de alquil ásteres de ácidos grasos, alcohol y catalizador por la parte superior del reactor (40). f. Consta de una salida por la parte inferior del reactor (50), que contiene glicerol, alcohol y catalizador. g. Opcionalmente cuenta con una centrífuga continua (2) en la parte superior del reactor. h. Donde la fracción volumétrica de empaque en el reactor se encuentra entre 2 y 50%
1 Los números entre paréntesis corresponden a la identificación dada en la Figura 1 . i. Donde la temperatura en el reactor se mantiene en un intervalo entre 25 °C y 180 °C, dependiendo del alcohol que se use. j. Donde la relación molar de alcohol a aceite o grasa se encuentra entre 3:1 y 10:1 sumando las corrientes de suministro de alcohol, glicerol y catalizador. k. Donde el catalizador puede ser cualquier catalizador básico homogéneo empleado en alcoholisis, como CH3ONa, CH3OK, NaOH, KOH, o sus mezclas y se encuentran en un intervalo entre 0,5% y 3% respecto al flujo de aceite.
I. Donde, al menos una alimentación de alcohol, glicerol y catalizador (21 , 22, 23, 31 , 32) debe alimentar al reactor a una altura, h, entre 0 y 80% tomada desde la parte superior del reactor, siendo h=0 % la cima y h=100 % el fondo del reactor.
Las reacciones de alcoholisis para obtener alquil ásteres de ácidos grasos basan en la reacción de triglicéridos con alcohol que se muestra continuación:
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Figura 2. Alcohólisis de triglicéridos.
En el sistema de reacción se emplea como empaque hilos metálicos de 0,05 a 3 mm de diámetro alineados axialmente, con área de contacto por unidad de volumen de empaque entre 80000 y 1333 m2 por m3 de empaque. No obstante estructurados o lo anterior, emplearse otros semiestructurados, que permitan un patrón de flujo como el que se describe a pueden empaques, continuación. Por otra parte, la fracción volumétrica de empaque puede variar hasta el 75%. Teniendo en cuenta el material del empaque, la forma en que opera el reactor y el régimen de flujo, una de las fases fluye sobre el empaque y la otra fluye sobre ella sin dispersión. La transferencia de masa se da de la siguiente forma: el alcohol y la especie catalíticamente activa se difunden hacia la fase oleosa en donde ocurre preferencialmente la reacción, aunque también se da en la interfase y en menor extensión en la fase alcohólica. El glicerol formado en la fase oleosa o en la interfase se difunde a la fase alcohólica, mientras que el alquil éster formado en la fase alcohólica o en la interfase se difunde a la fase oleosa. Teniendo en cuenta el carácter reversible de la reacción, el que el glicerol se separe rápidamente de la fase oleosa, en donde ocurre la reacción en mayor extensión, hace que la reacción se desplace hacia los productos, eliminando la necesidad de una nueva etapa de reacción.
La conversión y el rendimiento del reactor de película líquida operado en contracorriente, en una sola etapa de reacción, son superiores al 99,7% y al 99,9%, respectivamente. La separación de las fases efluentes del reactor, comúnmente realizada por decantación, se elimina ya que la mayor parte de ella se da simultáneamente con la reacción, lo cual incrementa la productividad del proceso; ésta, es del orden de 1 ,8 m3 de alquil ésteres por hora por m3 de reactor.
Descripción de las Figuras
La figura 1 relaciona una forma preferida del diseño propuesto (esquema del sistema de reacción que incluye el reactor de película líquida operado en contracorriente):
El reactor se identifica como 1 . Las bombas necesarias para el proceso se señalan como 4, 5 y 6.
La alimentación de aceite se indica como 10. La entrada de aceite al reactor corresponde a la corriente 1 1 . La corriente 20 corresponde a una mezcla de alcohol, glicerol y catalizador, que se alimenta en la zona intermedia del reactor 1 en las corrientes 21 , 22 y 23. La corriente 20 siempre estará y se alimentará preferiblemente a una altura h entre 0% y 80% medida desde la parte superior del reactor. De esta forma h=0% corresponde a la parte superior del reactor 1 y h=100% al fondo del mismo.
La corriente 30, que es opcional, es una mezcla de alcohol, glicerol y catalizador, que se alimenta en la zona intermedia del reactor 1 , en una o las dos corrientes 31 y 32. La mezcla de alquil ésteres de ácidos grasos, alcohol y catalizador se retira del reactor en la corriente 40 o puede someterse a una separación adicional en la centrífuga 2, equipo del que se obtiene una corriente rica en alquil ésteres de ácidos grasos (43) y una que contiene el glicerol remanente (42). El reactor tiene una salida por la parte inferior, donde se extrae una corriente (50) que contiene glicerol, alcohol y catalizador. En cualquier caso puede emplearse la centrífuga 3 que permite una separación adicional de la fase rica en alquil ésteres de ácidos grasos (51 ) que haya sido arrastrada por la fase rica en glicerol (52).
La figura 2 muestra la reacción de alcohólisis de triglicéridos con alcohol para obtener alquil ésteres de ácidos grasos.
La figura 3 relaciona un ejemplo de la aplicación del sistema de reacción. Los datos corresponden al ensayo experimental 1 CC, cuyas condiciones se definen en la tabla 1 (perfiles para la composición de la fase rica en ésteres metílicos en la metanólisis del aceite de palma en un reactor de película líquida operado en contracorriente. Los datos corresponden a la reacción 1 CC y se realizaron bajo las condiciones reportadas en la tabla 1 . Datos experimentales:
Figure imgf000010_0004
EM
Figure imgf000010_0005
MG
Figure imgf000010_0001
DG (x) TG. Datos obtenidos con el modelo: (— ) EM, MG,
Figure imgf000010_0018
Figure imgf000010_0003
DG,
Figure imgf000010_0002
TG).
La figura 4 relaciona un ejemplo de la aplicación del sistema de reacción. Los datos corresponden al ensayo experimental 2CC, cuyas condiciones se definen en la tabla 1 (perfiles para la composición de la fase rica en ésteres metílicos en la metanólisis del aceite de palma en un reactor de película líquida operado en contracorriente. Los datos corresponden a la 2CC y se realizaron bajo las condiciones reportadas en la tabla 1 . Datos experimentales:
Figure imgf000010_0008
EM
Figure imgf000010_0009
MG
Figure imgf000010_0010
DG (x) TG. Datos obtenidos con el modelo: (— ) EM,
Figure imgf000010_0017
MG,
Figure imgf000010_0007
DG,
TG).
Figure imgf000010_0006
La figura 5 relaciona un ejemplo de la aplicación del sistema de reacción. Los datos corresponden al ensayo experimental 3CC, cuyas condiciones se definen en la tabla 1 (perfiles para la composición de la fase rica en ésteres metílicos en la metanólisis del aceite de palma en un reactor de película líquida operado en contracorriente. Los datos corresponden a la 3CC y se realizaron bajo las condiciones reportadas en la tabla 1 . Datos experimentales:
Figure imgf000010_0013
EM
Figure imgf000010_0014
MG
Figure imgf000010_0015
DG (x) TG. Datos obtenidos con el modelo: (— ) EM,
Figure imgf000010_0016
MG,
Figure imgf000010_0012
DG,
Figure imgf000010_0011
TG).
Ejemplos ilustrativos La tabla 1 muestra las condiciones de algunas de las metanólisis de aceite de palma realizadas en un reactor de película líquida operado en contracorriente a nivel de banco con una capacidad máxima de 5 kg/h de aceite. Todas las reacciones se hicieron a 60 °C, con hidróxido de sodio como catalizador con una concentración de 1 % p/p con respecto al flujo de aceite de palma alimentado. Para cada una de las reacciones se determinó el perfil de ésteres metílicos, monoglicéridos, diglicéridos, triglicéridos y metanol
Figure imgf000011_0001
Las Figuras 3 a 5 presentan los perfiles de concentración experimentales obtenidos, y los perfiles que calcula un modelo desarrollado, ajustado y validado experimental y estadísticamente para simular el comportamiento del reactor de película líquida operado en contracorriente, y que fueron descritos en detalle por Cadavid (201 1 ).
La Tabla 2 presenta las composiciones de las corrientes rica en metil ésteres de ácidos grasos y glicerol, efluentes del reactor de película líquida operado en contracorriente con una capacidad máxima de 5 kg/h de aceite, para la condición de operación que se describen a continuación para la metanólisis del aceite de palma. La conversión fue 99,7%, el rendimiento 99,9% y la productividad de 1 ,8 m3 EM h-1 m-3.
Las condiciones de operación fueron las siguientes:
Temperatura 60°C
Catalizador NaOH
Concentración de catalizador 1 % en peso respecto al aceite Flujo aceite de palma: 50,0 g min-1
Relación molar metanol a aceite de palma: 8,0 gmol g mol-1
Fracción de metanol por la alimentación 1 : 1 ,00
Punto de alimentación 1 : 76% Fracción en peso de glicerol en alimentación 1 : 0,00
Tabla 2. Composición de las corrientes obtenidas en la metanolisis de aceite de palma en el reactor de película liquida operado en contracorriente (porcentaje P/P)
Figure imgf000012_0001
La Tabla 3 presenta las composiciones de las corrientes rica en etil ásteres de aceite de soya y en glicerol, efluentes del reactor de película liquida operado en contracorriente con una capacidad máxima de 5 kg/h de aceite, para la condición de operación que se describe a continuación para la etanolisis del aceite de soya. La conversión fue 99,0%, el rendimiento 99,9% y la productividad de 1 ,1 m3 EE h-1 m-3. Las condiciones de operación fueron las siguientes:
Temperatura 60°C
Catalizador NaOH
Concentración de catalizador 1 % en peso respecto al aceite
Flujo aceite de soya: 30,0 g min-1
Relación molar etanol a aceite de palma: 7,0 gmol g mol-1
Fracción de etanol por la alimentación 1 : 1 ,00
Punto de alimentación 1 : 76%
Fracción en peso de glicerol en alimentación 1 : 0,00
Tabla 3. Composición de las corrientes obtenidas en la etanolisis de aceite de soya en el reactor de película líquida operado en contracorriente (porcentaje P/P)
Figure imgf000013_0001

Claims

REIVINDICACIONES
1 . Sistema de reacción para la producción de alquil ásteres de ácidos grasos por alcohólisis de aceites y grasas, operado en contracorriente CARACTERIZADO PORQUE a. Consta de un reactor de película líquida descendente (1 ), empacado con un haz de fibras metálicas de 0,05 a 3 mm de diámetro u otro tipo de empaque que permita el patrón de flujo que se describió anteriormente. b. Consta de una corriente de suministro de aceite (10) que se alimenta al fondo del reactor (1 1 ) c. Consta de una primera corriente de suministro de una mezcla que contiene alcohol, glicerol y catalizador (20) que puede alimentar una o más etapas intermedias del reactor (21 , 22, 23). d. Consta de una segunda corriente opcional de suministro de una mezcla que contiene alcohol, glicerol y catalizador (30) en proporciones diferentes a las de la primera corriente (20), que puede alimentar una o más etapas intermedias del reactor (31 ) o la cima del reactor (32). Esta segunda corriente siempre se alimenta el reactor arriba de la(s) alimentación(es) de la primera corriente. e. Consta de una salida por la que fluye una mezcla de alquil éster de ásteres de ácidos grasos, alcohol y catalizador, que se ubica en la parte superior del reactor (40) f. Consta de una salida por la que fluye una mezcla de glicerol, alcohol y catalizador, que se ubica en la parte inferior del reactor (50). g. opcionalmente cuenta con una centrífuga continua (2) para separar el glicerol remanente en la corriente de salida del reactor rica en alquil ésteres de ácidos grasos (40). h. Opcionalmente cuenta con una centrífuga continua (3) para separar los alquil ésteres de ácidos grasos que pudieron ser arrastrados por la corriente de salida del reactor rica en glicerol (50). i. Donde la fracción volumétrica de empaque en el reactor se encuentra entre 2 y 75% j. Donde la temperatura en el reactor se mantiene en un intervalo entre 20 °C y 180 °C dependiendo del alcohol empleado. k. Donde la relación molar de alcohol a aceite se encuentra entre 3:1 y 10:1 , sumando el alcohol en cualquiera de las corrientes de suministro de la mezcla alcohol, glicerina y catalizador
I. Donde el catalizador se escoge entre cualquier catalizador básico homogéneo empleado en alcohólisis, como CH3ONa, CH3OK, NaOH, KOH, o sus mezclas y se encuentran en un intervalo entre 0,5% y 3% respecto al flujo de aceite. m. Donde el reactor opera en contracorriente con una alimentación de alcohol, glicerol y catalizador (21 , 22, 23) ubicada a una altura h entre 0 y 80% tomada desde la parte superior del reactor, siendo h=0 % la cima y h=100% el fondo del reactor.
2. Sistema de reacción para la producción de alquil ésteres de ácidos grasos de la reivindicación 1 CARACTERIZADO PORQUE el aceite suministrado (10) es aceite de palma y el alcohol es metanol.
3. Sistema de reacción para la producción de alquil ésteres de ácidos grasos de la reivindicación 1 CARACTERIZADO PORQUE el aceite suministrado (10) es aceite de soya y el alcohol es etanol.
4. Sistema de reacción para la producción de alquil ásteres de ácidos grasos de la reivindicación 2 CARACTERIZADO PORQUE existen dos alimentaciones de la mezcla alcohol, glicerol y catalizador (21 ), a alturas de 28.4% y 36.4% h=0% tomada desde la parte superior del reactor, siendo h=0% la cima y h=100% el fondo del reactor.
5. Sistema de reacción para la producción de alquil ásteres de ácidos grasos de la reivindicación 3 CARACTERIZADO PORQUE existen dos alimentaciones de la mezcla alcohol, glicerol y catalizador (21 ), a alturas de 28.4% y 34.8% h=0% tomada desde la parte superior del reactor, siendo h=0% la cima y h=100% el fondo del reactor.
6. Sistema de reacción para la producción de alquil ásteres de ácidos grasos de la reivindicación 1 CARACTERIZADO PORQUE la fracción volumétrica de empaque es del 20%.
7. Sistema de reacción para la producción de alquil ásteres de ácidos grasos de la reivindicación 1 CARACTERIZADO PORQUE la fracción volumétrica de empaque está entre 5 y 15%
8. Sistema de reacción para la producción de alquil ésteres de ácidos grasos de la reivindicación 1 CARACTERIZADO PORQUE el número de Reynolds dentro del reactor es inferior a 4000.
9. Sistema de reacción para la producción de alquil ésteres de ácidos grasos de la reivindicación 1 CARACTERIZADO PORQUE el número de Reynolds dentro del reactor es inferior a 3000.
10. 10. Sistema de reacción para la producción de alquil ésteres de ácidos grasos de la reivindicación 1 CARACTERIZADO PORQUE el número de Reynolds dentro del reactor es inferior a 2400
11.1 1 .Sistema de reacción para la producción de alquil ásteres de ácidos grasos de la reivindicación 1 CARACTERIZADO PORQUE el tiempo de residencia en el reactor para una conversión superior al 99% (cambiar) y un rendimiento superior al 99% está entre 2 y 30 minutos para el aceite o la grasa y entre 3 y 60 minutos para la fase alcohólica
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