Etanol

EVALUACIÓN DE LA DESHIDRATACIÓN DE ALCOHOL CARBURANTE MEDIANTE SIMULACIÓN DE PROCESOS EVALUATION OF FUEL ETHANOL DEHYDRATION THROUGH PROCESS SIMULATION
JULIÁN ANDRÉS QUINTERO1*, MARÍA ISABEL MONTOYA1*, ÓSCAR JULIÁN SÁNCHEZ2†* CARLOS ARIEL CARDONA3*

PALABRAS CLAVE:
Evaluación energética, alcohol carburante, deshidratación, destilación.

RESUMEN
La deshidratación de etanol juega un papelcrucial en el proceso de obtención de alcohol carburante en especial cuando se consideran los costos del proceso global. Para la etapa de recuperación del producto proveniente de caldos de fermentación se han propuesto varias tecnologías las cuales comprenden generalmente una destilación convencional seguida de una etapa de deshidratación que se realiza por métodos como la destilación azeotrópica,la destilación extractiva, la destilación al vacío y la adsorción con tamices moleculares. En este trabajo se evaluó el efecto que tiene el tipo de sistema de separación sobre los costos de producción de etanol mediante el uso de simuladores de procesos. Entre las configuraciones estudiadas se encontró que el esquema de deshidratación con mejor desempeño correspondió a la adsorción con tamicesmoleculares que aunque exhibe altos costos de capital (US$ 12.809.706) en comparación con la destilación azeotrópica y la destilación extractiva (US$ 9.547.963 y 9.525.920 respectivamente), es el más eficiente energéticamente consumiendo 2.325,5 kcal/kg de producto, frente a 2.555,3, 2.958,6 y 3.682,7 kcal/kg para la destilación extractiva, destilación azeotrópica y destilación a vacío,respectivamente. Además, la deshidratación con tamices moleculares no involucra el uso de sustancias como solventes o arrastradores (benceno, ciclohexano, etilenglicol) que permanecen en las corrientes de residuo o quedan como trazas en el producto obtenido, siendo un proceso más limpio y amigable con el medio ambiente.

KEY WORDS:
Energetic evaluation, capital costs, fuel ethanol, dehydration, distillation____________ Recibido para evaluación: Abril 18 de 2007. Aprobado para publicación: Junio 20 de 2007 1 2 3 *
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Ingenieros Químicos, Estudiantes de Maestría en Ingeniería Química, Universidad Nacional de Colombia Sede Manizales. Ingeniero Químico, M.Sc. en Biotecnología, Candidato a Doctor en Ingeniería, Universidad Nacional de Colombia Sede Manizales; Profesor Asociado Departamento deIngeniería, Universidad de Caldas. Ingeniero Químico, M.Sc. en Ingeniería Química de la Síntesis Orgánica, Doctor en Ingeniería Química, Profesor Asociado Departamento de Ingeniería Química, Universidad Nacional de Colombia Sede Manizales. Grupo de Investigación en Procesos Químicos, Catalíticos y Biotecnológicos. Universidad Nacional de Colombia sede Manizales Grupo de Investigación en Alimentos yAgroindustria, Departamento de Ingeniería, Universidad de Caldas

Correspondencia: Julián Quintero, e-mail: jaquinteros@unal.edu.co

Facultad de Ciencias Agropecuarias Vol 5 No. 2 Agosto 2007

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ABSTRACT
Ethanol dehydration plays a crucial role during fuel ethanol production process, especially when costs of the overall process are considered. For product recovery step from fermentationbroth, several technologies have been proposed. These technologies include conventional distillation followed by dehydration methods like azeotropic distillation, extractive distillation vacuum distillation, and adsorption with molecular sieves. In this work, the effect that the type of separation system has on ethanol production costs was evaluated using process simulators. Among the studiedconfigurations, adsorption with molecular sieves was the dehydration scheme with the best performance despite its higher capital costs (US$ 12.809.706) compared to azeotropic and extractive distillation (US$ 9.547.963 and 9.525.920, respectively). From energy viewpoint, adsorption using molecular sieves requires 2,325.5 kcal/kg of product, while 2,555.3, 2,958.6, and 3,682.7 kcal/kg are required for...