Simulation of the acrylic acid production process through catalytic oxidation of gaseous propylene using ChemCAD® simulator

Simulación del proceso de producción del ácido cítrico a través de la oxidación catalítica del propileno gaseoso empleando el simulador ChemCAD®

En el siguiente trabajo se lleva a cabo la simulación del proceso de producción del ácido acrílico (AA) polimérico empleando el simulador de procesos ChemCAD® versión 5.2.0, con el fin de obtener resultados de balance de masa en todas las corrientes de proceso, así como también para conocer los parámetros de diseño más importantes del equipamiento usado. Se llevaron a cabo dos estudios de sensibilidad: 1) influencia de la temperatura de operación de la torre de absorción en la cantidad de AA a obtener por el fondo de la columna, y 2) influencia de la presión de trabajo de la columna recuperadora sobre la cantidad de ácido acético a obtener en este equipo. Por el fondo de la columna recuperadora se obtiene una corriente líquida conteniendo AA con 99,90% de pureza, mientras que en la columna de ácidos el AA se obtiene con una pureza del 99,86%. Se recomienda que la torre de absorción opere a una temperatura cercana a los 20 °C, mientras que la columna recuperadora deberá operar bajo condiciones de vacío con el fin de reducir las pérdidas tanto de AA como de ácido acético.

INTRODUCCIÓN

El ácido acrílico (CH2=CHCOOH; punto de fusión: 13,5 °C; punto de ebullición: 141 °C; densidad: 1 045 g/L) es un líquido incoloro miscible en agua, etanol, benceno, cloroformo y acetona 1. Actualmente se produce en dos formas comerciales: grado técnico (~ 94% de pureza) y grado glacial (98-99,5% de pureza), y se utiliza como materia prima principal para obtener una amplia gama de productos útiles, como polímeros superabsorbentes, detergentes, productos químicos para el tratamiento del agua, adhesivos, dispersantes, selladores, pinturas, lubricantes, revestimientos superficiales, modificadores de plásticos y agentes oxidantes para la industria textil 1-2.

Se obtiene a escala industrial mediante varios procesos químicos de alto consumo energético 2-3, siendo los más importantes los siguientes 1) Hidratación catalítica del acetileno en presencia de dióxido de carbono, un alcohol y carbonilo de níquel como catalizador; y 2) Hidrólisis del acrilonitrilo. Sin embargo, el proceso de producción más utilizado actualmente a escala comercial consiste en la oxidación catalítica del propileno gaseoso mediante la aplicación de dos etapas del proceso (2:

Oxidación catalítica del propileno a acroleína:

​$2CH_2 = CHCH3 + O_2 → 2CH_2 CHCHO - H_2O$​