Síntesis de redes de proceso para la producción de ésteres principales del alcohol isoamílico, componente principal del aceite Fusel, utilizando la metodología P-Graph

Abstract

El presente trabajo resume la síntesis de redes de proceso para los ésteres principales del alcohol isoamílico, componente principal del aceite fusel, utilizando la metodología P-graph. El estudio inició con el análisis del contexto y el proceso productivo del bioetanol en Colombia para, posteriormente, definir qué es el aceite fusel y la importancia de su componente mayoritario, el alcohol isoamílico, como precursor en la elaboración de ésteres con aplicaciones de sabores y fragancias. Posteriormente, se realizó una exploración inicial sobre cuáles de los ésteres de isoamilo reportados en la literatura tienen aplicaciones en sabores y fragancias para luego definir los ésteres principales del alcohol isoamílico como aquellos que presentan proveedores a nivel mundial reportados, rutas de síntesis reportadas a través de la reacción de Fisher y disponibilidad en el mercado en grandes cantidades. Una vez conocidos los ésteres principales del alcohol isoamílico, estos fueron clasificados mediante un análisis de factores multicriterio que permite calcular un índice acumulativo con base en aspectos económicos, ambientales y sociales. Posteriormente se realizó un análisis técnico y económico mediante el modelado y simulación de procesos convencionales y de destilación reactiva para aquellos ésteres de isoamilo que contaran con modelos de cinética química reportados en la literatura. Finalmente, con base en los resultados del análisis técnico económico, fue implementada y resuelta la metodología P-graph mediante la construcción y evaluación de una superestructura. Como resultados finales, se ilustran las redes de proceso obtenidas junto con sus respectivas rentabilidades las cuales fueron evaluadas bajo diversas condiciones de mercado

Abstract: This work summarizes the process network synthesis for the main esters of isoamyl alcohol, main component of fusel oil, using the P-graph methodology. The study began with the analysis of the bioethanol context and production process in Colombia and later the definition of fusel oil and the importance of its major component, isoamyl alcohol, as a precursor in the elaboration of esters with applications of flavors and fragrances. Subsequently, an initial research was conducted to identify which isoamyl esters reported in the literature have applications in flavors and fragrances to then define the main esters of isoamyl alcohol as those with reported global suppliers, synthesis routes reported through Fisher's reaction and market availability in large quantities. Once the main esters of isoamyl alcohol were known, they were classified through a multi-criteria factor analysis that allows calculating a cumulative index based on economic, environmental and social aspects. Later, a technical and economic analysis was carried out through the modeling and simulation of conventional and reactive distillation processes for those isoamyl esters that would have chemical kinetic models reported in the literature. Finally, based on the results of the technical and economic analysis, the P-graph methodology was implemented and solved through the construction and evaluation of a superstructure. As final results, the obtained process networks are illustrated with their respective profitability, which were evaluated under diverse market conditions.