Destilación en la Producción de Biodiésel
Las columnas de destilación pueden aparecer en varios puntos del proceso de producción de biodiésel, por ejemplo en las etapas de separación y purificación. También puede emplearse evaporación simple o vaporización flash según las diferencias entre los puntos de ebullición de los componentes involucrados. La separación aprovecha las diferencias en el punto de ebullición entre los componentes que se desean recuperar. Comprender cómo los internos de la columna determinan dicha separación ayuda a los operadores a interpretar lo que observan a nivel de proceso y por qué el control del aporte y la extracción de energía es fundamental para un desempeño consistente.
Platos: Contacto Vapor–Líquido por Etapas
Las columnas de platos proporcionan contacto vapor–líquido por etapas. En cada plato, el líquido fluye sobre una superficie horizontal y sobre un vertedero antes de descender a través de un tubo de bajada, mientras que el vapor asciende a través de orificios en el fondo del plato. El íntimo contacto resultante impulsa la transferencia de masa entre las fases. La inundación, que ocurre cuando los caudales de líquido y vapor se desequilibran, es reconocible porque la caída de presión en la columna aumenta notablemente en su inicio. Un caudal de vapor demasiado bajo provoca el goteo, situación en la que el líquido cae a través de las perforaciones del plato en lugar de fluir sobre ellas, lo que reduce la eficacia de la separación.
Rellenos: Separación por Contacto Continuo
Las columnas de relleno ofrecen una alternativa a los platos. En lugar de un contacto por etapas, el relleno proporciona una superficie continua sobre la que descienden las películas de líquido mientras el vapor asciende. El grado de separación alcanzable depende de las volatilidades relativas de los componentes, la altura de relleno disponible y la razón de reflujo. La altura de relleno y el reflujo son consideraciones de diseño y operación con consecuencias para la separación, la carga hidráulica, el consumo de energía y el costo. La elección entre platos y relleno implica equilibrar el requerimiento de separación, la capacidad de procesamiento, la tolerancia a la caída de presión y las consideraciones de capital específicas de cada aplicación.
Operación del Rehervidor: El Motor Energético
El rehervidor suministra calor en la base de la columna para generar la corriente de vapor ascendente, mientras que el condensador extrae calor en la parte superior para producir el líquido de reflujo que desciende. Por lo tanto, los caudales de líquido y vapor dentro de la columna están directamente controlados por el aporte y la extracción de energía. El reflujo devuelve el líquido condensado del tope a la columna. La razón de reflujo relaciona ese caudal devuelto con el caudal del producto destilado, no es simplemente una cantidad. Modificar el reflujo afecta la carga interna, el consumo de energía y la separación dentro de los límites hidráulicos de la columna. Los controles de temperatura y presión en la sección de separación están reconocidos como variables críticas del proceso en la producción de biodiésel.
Consideraciones sobre la Recuperación y el Reciclado del Metanol
El metanol es el alcohol preferido para la producción de biodiésel en parte porque, a diferencia del etanol, no forma un azeótropo con el agua, lo que hace que su recuperación sea más sencilla y menos intensiva en energía. El metanol recuperado se recicla para reducir el costo operativo y el impacto ambiental. La fase de biodiésel tras la separación del glicerol puede contener aún metanol residual. La guía de producción describe la recuperación térmica y, en las rutas de lavado húmedo, la transferencia del metanol remanente hacia el agua de lavado. Los sistemas de recuperación reales varían. El metanol residual puede reducir significativamente el punto de inflamación del combustible terminado, por lo tanto, la especificación de punto de inflamación de la norma ASTM D 6751 también limita de manera efectiva el contenido de alcohol residual a un nivel muy bajo.
Calidad del Producto y Tratamientos Posteriores a la Destilación
La guía de producción describe la destilación al vacío y la evaporación como posibles operaciones de refinación. Su idoneidad depende del material de entrada y del producto deseado. El agua disuelta puede permanecer tras la separación del agua visible, su presencia no debe confundirse con el resultado de una prueba de agua libre y sedimentos. El secado apropiado y la verificación analítica dependen de la especificación de producto aplicable. La temperatura y el tiempo de residencia también son relevantes, ya que una exposición térmica excesiva puede degradar el combustible. Un cambio de color por sí solo no establece de manera inequívoca un mecanismo químico, y una etapa de destilación no demuestra por sí misma el cumplimiento total de las especificaciones del producto.
Destilación metanol-agua
A presión atmosférica (101.325 kPa absolutos), el metanol y el agua no forman un azeótropo, a diferencia del etanol y el agua. La destilación fraccionada puede enriquecer el metanol sin un límite de pureza azeotrópico. La pureza sigue dependiendo del diseño y la operación de la columna, deben utilizarse datos validados de equilibrio líquido-vapor a la presión real.