Deshidratación del etanol

Ethanol dehydration

El objetivo de esta revisión es presentar los procesos de deshidratación del etanol y sus características más importantes, además de las principales variables de operación y algunos criterios utilizados en el diseño del esquema de separación. Se ha hecho una diferenciación entre los procesos que involucran operaciones equilibrio líquido-vapor para la separación y aquellos que lo hacen a través de diferencias de tamaño molecular. Finalmente se presenta una comparación de los tres principales procesos aplicados a nivel industrial, resaltando sus fortalezas y debilidades desde el punto de vista operativo, de consumo energético y de servicios industriales.

Introducción

El desarrollo de tecnologías que permitan la producción de compuestos oxigenados con el fin de aumentar el octanaje de las gasolinas, reducir las emisiones contaminantes a la atmósfera y mejorar la eficiencia de la combustión, ha propiciado la aplicación de diferentes métodos de deshidratación del etanol, debido a que éste es uno de los compuestos más atractivos porque proviene de una materia prima biológica renovable, no es corrosivo ni tóxico y, además, mejora el desempeño de las gasolinas.

A través de los métodos convencionales de destilación es posible obtener etanol con concentraciones cercanas a la composición azeotrópica (96% en peso); sin embargo, para que el etanol pueda ser mezclado con la gasolina es necesario que su contenido de agua sea muy bajo, con el fin de evitar la formación de dos fases líquidas en la mezcla. La primera alternativa puesta en consideración para superar el punto azeotrópico consiste en modificar las condiciones de operación de la destilación, las cuales abarcan desde la aplicación de alto vacío hasta la adición de solvente; dichas modificaciones varían los coeficientes de actividad de la mezcla. Posteriores a las técnicas de destilación, que involucran operaciones líquido-vapor, se han introducido otras que utilizan los principios de adsorción y permeación: entre ellas se destacan la utilización de zeolitas y membranas de pervaporación, y como propuestas alternas se encuentran los procesos híbridos que combinan diferentes técnicas y procesos.

En la elección de la técnica más conveniente, se tienen en cuenta principalmente el consumo energético y demás costos de operación, además de los costos de inversión inicial.

Procesos de deshidratación por destilación

Los problemas de azeotropía de la mezcla etanol-agua han exigido la consideración de diferentes alternativas para eliminar o superar el azeótropo. Esta búsqueda ha generado opciones que se han encaminado fundamentalmente a la reducción del consumo energético demandado por la operación de deshidratación del alcohol. Las técnicas de destilación y sus modificaciones abarcan desde la operación al vacío hasta la adición de solventes de separación para modificar o eliminar la condición de azeotropía del sistema.