Operation parameters of a small scale batch distillation column for hydrous ethanol fuel (HEF) production

Parámetros de funcionamiento de una columna de destilación diferencial en pequeña escala para la producción de etanol hidratado combustible (EHC)

La destilación diferencial aplicada a la producción de etanol hidratado combustible (EHC) a pequeña escala todavía requiere condiciones de operación que aseguren la calidad del producto destilado y la productividad óptimas. El objetivo de esta investigación es validar estadísticamente la destilación diferencial mediante el empleo de la metodología de superficie de respuesta (MSR). Parámetros operacionales y de productividad se han formulado con el objetivo de garantizar el cumplimiento de la calidad de los requisitos legales para la concentración del producto destilado, además de proporcionar información de apoyo para el control de la producción de EHC a pequeña escala. El control de las temperaturas del rehervidor y deflegmador, mantenidos dentro del intervalo de 97,5 a 99,5 °C y de 60 a 70°C, respectivamente, en combinación con una relación de reflujo variable fueron satisfactorios en la obtención de una concentración del producto destilado en conformidad con las normas legales, así como una alta productividad. Los resultados de este estudio pueden contribuir al montaje de un sistema de control de destilación diferencial simplificado y de bajo costo.

Introducción

La producción de etanol hidrocombustible (HEF) a pequeña escala (a escala de granja) es una importante contribución a los esfuerzos por sustituir los combustibles fósiles y permitir la autosuficiencia energética de los pequeños agricultores. En este sentido, la calidad del HEF producido es de gran importancia en su comercialización a terceros consumidores, ya que sus estándares están regulados por la legislación federal. Más allá de las cuestiones de competitividad y de la búsqueda permanente de una mayor eficiencia, la garantía de calidad del etanol combustible es crucial. En Brasil, dicha regulación es realizada por la Agencia Nacional de Petróleo, Gas Natural y Biocombustibles (ANP), que establece que la concentración de etanol del HEF debe estar entre el 92,5 y el 93,8% en peso (95,1 a 96,0% v/v), según lo establecido por la resolución Nº 07 de la ANP (ANP, 2014).

La destilación por lotes es una tecnología asequible empleada en la producción a pequeña escala porque tiene flexibilidad operativa, manejando diferentes flujos y concentraciones de alimentación (Kister, 1992; Flodman & Timm, 2012), lo cual es una característica clave de la producción a pequeña escala. Sin embargo, este sistema operativo tiene algunos problemas inherentes a su naturaleza dinámica, lo que dificulta su control y optimización (Flodman & Timm, 2012). Así, ha sido difícil obtener HEF a partir de la destilación por lotes de acuerdo con los estándares de calidad requeridos, especialmente en lo que respecta a la concentración de etanol del producto superior.