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

20

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

9

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

1113

15

0.250.50

0.751.00

1.25

%E

XT

N

S/F

1,2-propanodiol

0

20

40

60

80

100

13

57

911

1315

0.250.50

0.751.00

1.25

%E

XT

N

S/F

butanodiol

0

20

40

60

80

100

13

57

911

1315

0.250.50

0.751.00

1.25

%E

XT

N

S/F

etilenglicol

0

20

40

60

80

100

13

57

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

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

60

70

80

90

100

1

3

5

7

9

1113

15

0.250.50

0.751.00

1.25

%P

RO

D E

XT

N

S/F

60

70

80

90

100

1

3

5

7

9

1113

15

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

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

70

80

90

100

0.10

0.15

0.20

0.25

0.30

0.35

0.40

23

45

67

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

45

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