Esterificación entre el ácido láctico y el alcohol butílico para la obtención del lactato de N-Butilo mediante destilación reactiva

Abstract

La destilación reactiva es una operación unitaria que combina la reacción y la separación en un solo equipo, la cual la convierte en una propuesta económica y energéticamente viable. En este trabajo se estudia el proceso de producción del lactato de n-butilo por medio de la destilación reactiva, desde los fundamentos de la operación, como el equilibrio de fases y la cinética de reacción, hasta un diseño completo a partir de un enfoque conceptual. Se evaluó información experimental del equilibrio de fases y se describieron adecuadamente las interacciones de la mezcla cuaternaria usando un modelo de coeficientes de actividad para la fase líquida (NRTL, α=0,3), mientras que para la fase vapor se asumió ideal. Una expresión cinética con base en ecuaciones pseudo-homogéneas se empleó para describir el proceso de esterificación con un catalizador heterogéneo. Posteriormente, se desarrolló el diseño conceptual del proceso de destilación reactiva, empleando simultáneamente el equilibrio de fases y la cinética previamente seleccionada utilizando el simulador Aspen Plus. Finalmente, con un caso base de una simulación rigurosa de la operación, se estudió la optimización y el control del proceso de destilación reactiva, para obtener las condiciones de operación más adecuadas para la producción del lactato de n-butilo a escala industrial. (Texto tomado de la fuente)

Reactive distillation is a unitary operation that combines reaction and separation into a single unit, thus making this technology an economic and energy-efficient proposal. This work studies the reactive distillation process for the production of n-butyl lactate, from the fundamentals of the operation, such as phase equilibria and reaction kinetics, to a complete design using a conceptual approach. Equilibrium data of the experimental phase was evaluated and the quaternary mixture interactions were accurately described using a model of activity coefficients for the liquid phase (NRTL, α=0,3), while the vapor phase was assumed to be ideal. A kinetic expression based on pseudo-homogeneous equations was used to describe the esterification process with a heterogeneous catalyst. Subsequently, the conceptual design of the reactive distillation process was developed using simultaneously the previously selected phase equilibrium and kinetics with the Aspen Plus simulator. Finally, with a base case of a rigorous simulation of the operation, optimization and control of the reactive distillation process were studied to obtain the best operating conditions for n-butyl lactate production at industrial scale.