Diseño básico de una planta multipropósito a escala piloto para la producción de anhídrido acético y ácido sórbico a partir de la síntesis de cetena

Basic design of a pilot-scale multipurpose plant for the production of acetic anhydride and sorbic acid from ketene synthesis

Este trabajo presenta el diseño básico de una planta multipropósito para producir anhídrido acético y acido sórbico a partir de cetena obtenida por deshidratación de ácido acético en reactores monolíticos tipo espuma funcionalizados con sílice. Esta tecnología surge como alternativa a la síntesis de cetena mediante ruptura térmica de ácido acético, la cual involucra altos consumos de energía y aditivos tóxicos. La capacidad de la planta fue el resultado de los análisis del mercado de consumo de la cetena y de su cadena de valor industrial a nivel nacional. El diseño de la planta se basó en el concepto de la integración de procesos, mediante la modificación, en conjunto, de los diagramas de flujo de los procesos tradicionales de los diferentes productos y la utilización de la cetena como reactivo común.

INTRODUCCIÓN

La síntesis de cetena a escala industrial mediante la ruptura térmica de ácido acético es un proceso de reacción no catalítica, que presenta desventajas tales como: uso de grandes cantidades de reactivos y disolventes tanto tóxicos como corrosivos, alto consumo de energía, y bajos niveles tanto de conversión como de selectividad hacia la cetena. Barteau y otros demostraron que es posible obtener cetena en monolitos espuma funcionalizados con sílice a partir de ácido acético, con una alta conversión (85%) y una alta selectividad hacia la cetena (90%). Adicionalmente, esta tecnología tiene como ventaja la posibilidad de la utilización del monolito como un sistema modular que proporciona una gran versatilidad en el montaje y operación del reactor.

El uso potencial de la alternativa tecnológica mencionada es promisoria para la producción de cetena dados los altos rendimientos mencionados. En consecuencia se hace necesario transformar el conocimiento del proceso realizado en el laboratorio hasta nivel piloto, lo cual exige un proceso de escalado que integre la producción de cetena en busca de la obtención de los productos principales comercialmente hablando: anhídrido acético y ácido sórbico. Este escalado no tiene precedentes técnicamente hablando para monolitos espuma, ni para la síntesis de cetenas.

CADENA DE VALOR INDUSTRIAL DE LA CETENA

Los principales productos comerciales que se obtienen a partir de la cetena son anhídrido acético y ácido sórbico, los cuales representan cerca del 95% del consumo total de cetena a nivel mundial. Estas sustancias se emplean principalmente como aditivos en la fabricación industrial de medicinas, alimentos, perfumes, plásticos, fibras sintéticas, explosivos, herbicidas, impermeabilizantes y otros agentes químicos.