Diseño de reactores de prepolimerización y polimerización para la producción de ácido poliláctico en una planta industrial

Prepolymerization and polymerization reactor design for polylactic acid production in an industrial plant

Este estudio tuvo como propósito el diseño de los reactores de prepolimerización y polimerización de ácido poliláctico. Tal diseño incluye el desarrollo de los modelos cinéticos de estas reacciones, el dimensionamiento de la estructura general de estos y sus componentes principales, y la simulación del comportamiento de los fluidos en ambos reactores.

Se realizaron estudios cinéticos con datos secundarios, los cuales permitieron definir el proceso de producción y las condiciones de operación adecuadas. A través de la cinética de reacción se establecieron parámetros tales como el tiempo y el avance de reacción. Por su parte, se dimensionaron el reactor y los sistemas de agitación y de transmisión de calor. Para la simulación de los reactores de prepolimerización y polimerización se utilizó el software computacional COMSOL Multiphysics en el modo de aplicación de máquina rotatoria en 3D con un solucionador dependiente del tiempo. Se creó la geometría con los cálculos hechos del diseńo estructural de los reactores y se establecieron tanto el modelo matemático a emplear como las condiciones iniciales y de contorno.

La reacción de policondensación no catalizada de ácido L-láctico es de segundo orden, con una constante de velocidad de 0,1895 L/mol*h y la polimerización por rompimiento de anillo sigue un comportamiento de reacción de primer orden, con una constante de velocidad aparente de 0,4228 h^-1. Las velocidades máximas de los fluidos en agitación en los reactores simulados se obtuvieron en las regiones cercanas a las aspas, con velocidades de 3 m/s en el reactor de prepolimerización y 1 m/s en el de polimerización. Además, se visualizaron cambios en las viscosidades y los patrones de flujos y se determinó que en el segundo reactor la agitación es más homogénea que en el primero, aunque con velocidades más bajas.

Síntesis y caracterización del poli(ácido L-láctico) por policondensación directa obtenido del fermento de desechos agroindustriales de banano (Musa acuminata AAA variedad Cavendish cultivar Gran naine) en Costa Rica

Synthesis and characterization of poly (L-lactic Acid) by direct polycondensation from agroindustrial waste of banana (Musa acuminata AAA, cavendish cultivar Gran naine Variety) in Costa Rica

En Costa Rica se generan un gran número de residuos agroindustriales de banano que contienen carbohidratos fermentables, los cuales pueden ser utilizados para obtener ácido L–láctico. Este documento describe la síntesis del poli(ácido L–láctico), un polímero biodegradable quiral, por policondensación directa del ácido láctico en tres etapas: en primer lugar una concentración de 14 a 77%, una segunda de oligomerización a 150°C utilizando una presión inicial de 850 mbar, seguido por gradiente de vacío 850 a 25 mbar en 6 horas, y una etapa final de polimerización a 170°C y octoato de estańo (II) como catalizador a 25 mbar constantes.