Reactor de película líquida descendente para la sulfonación de ésteres metílicos con trióxido de azufre

Falling film reactor for methyl ester sulphonation with gaseous sulphur trioxide

Se realizó un conjunto de experimentos de sulfonación de dodecilbenceno (DDB) y ésteres metílicos (ME) derivados de la estearina hidrogenada de palma, con SO₃ gaseoso desorbido del óleum, en un reactor de sulfonación en película líquida descendente a escala banco de 40 cm de longitud y ½ pulgada de diámetro interno. Mediante titulaciones volumétricas se determinaron los porcentajes de materia sulfonada y contenido de ácido sulfúrico, así como el porcentaje de aceite libre mediante extracciones con éter de petróleo. La funcionalidad del reactor se verificó efectuando ensayos a condiciones reportadas por Gutiérrez y colaboradores para dodecilbenceno sulfonado (DDBS), para lo cual fueron determinadas las técnicas de análisis en el Laboratorio de Ingeniería Química (LIQ) de la Universidad Nacional de Colombia, sede Bogotá, con el acompañamiento de la empresa Química Básica Colombiana (Caloto, Cauca). Finalmente, se procedió a evaluar la influencia de diferentes variables de proceso sobre la sulfonación de la mezcla de ésteres metílicos. Los resultados obtenidos en el sulfonador se ajustaron por regresión lineal múltiple a ecuaciones empíricas, obteniendo expresiones que muestran de forma directa el efecto de variables como la relación molar SO₃/ME, concentración de SO₃ en la corriente gaseosa y flujo másico de ME.

Introducción

Los ésteres metílicos (ME) derivados de la estearina de palma co mo una alternativa oleoquímica permiten sintetizar compuestos  para las fábricas de detergentes, polímeros, recubrimientos, cosméticos, pinturas y otras sustancias (Ahmad et al., 2007), estableciéndose así la transformación del aceite de palma como una cadena productiva con múltiples aplicaciones a nivel industrial. Las propiedades biológicas de los ésteres metílicos sulfonados (MES) permiten desarrollar agentes tensioactivos de baja toxicidad al medio ambiente (Lewandowski, 2003; Lim et al.,  2001),  son  una  fuente renovable de materia prima, y con su  desarrollo se explota un recurso nacional generando conocimiento y fuentes adicionales de trabajo. Esta investigación se llevó a cabo bajo el amparo de la tesis doctoral titulada: “Producción de alfa sulfo estearato de metilo en un reactor de película” (Torres, 2009) con el objeto de profundizar el estudio de la sulfonación para lo  cual  se  implementó una planta a escala banco adaptando un reactor tubular que permitiera la absorción de SO₃ por parte de la mezcla de metil ésteres  en un reactor de película líquida descendente (FFR por su acróni  mo en inglés: Falling Film Reactor), como una etapa inicial pero teniendo como punto de llegada el aporte de una mejor  comprensión del proceso en especial para la industria palmífera nacional. Se diseñaron y construyeron los equipos de la planta de sulfona ción integrados para la generación y almacenamiento del agente sulfonante, seguido del contactor bifásico (FFR) y un tanque agita do para la digestión (Castañeda y Rivas, 2004), y finalmente el sistema de tratamiento de emisiones, acondicionados en una cabina de extracción ubicada en el Laboratorio de Ingeniería Química (LIQ).