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Título de Acceso Abierto

Optimización energética de redes de intercambio de calor: aplicación a la síntesis del proceso de producción de biodiesel a partir de aceites vegetales usados

María Fernanda Laborde Ana M. Pagano Medardo Serna gonzález

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Resumen/Descripción – provisto por el repositorio digital

En esta Tesis Doctoral se realizó la síntesis y análisis del proceso de esterificación y transesterificación con metanol para la obtención de biodiesel a partir de aceites vegetales usados (AVUs). Para realizar los diseños y análisis de alternativas tecnológicas se utilizó la herramienta de simulación que constituye el software Aspen Plus®, utilizando el paquete de propiedades NRTL. Los AVUs se consideraron compuestos principalmente por trilinoleina, trioleina y ácido oleico provenientes del aceite de soja y de girasol. Se estimó una composición de estos triglicéridos de un 75% y 25% para el aceite de girasol y de un 66% y 34% para el aceite de soja, respectivamente, con una acidez libre del 5-6% p/p (expresada en ácido oleico). Para la síntesis de la planta se utilizó un caudal másico de AVUs de 680,7 kg/h. La planta diseñada puede tratar AVUs con un máximo de 14,66% de ácidos grasos libres (AGL). Se diseñaron dos opciones de Redes de Intercambio de Calor (RIC) para el proceso completo de obtención de biodiesel. Opción 1: Aplicar redes de intercambio de calor al proceso de Esterificación y al de Transesterificación por separado, Opción 2: Aplicar integración energética al proceso completo de obtención de biodiesel. La RIC se diseñó, en ambos casos, a partir de dos metodologías diferentes: el método Punto de Pliegue y un modelo de programación no lineal entera mixta. Ambos diseños aportan un ahorro energético de aproximadamente 12%. Se analizó la posibilidad de incorporar una Bomba de Calor y/o un Ciclo Rankine Orgánico; estas alternativas no fueron factibles debido a las temperaturas de la fuente y el sumidero de calor. La mejor alternativa de diseño de Red de Intercambio de Calor se seleccionó mediante un análisis económico diferencial entre las alternativas con y sin RIC. Ambas opciones con integración de calor presentaron un valor VAN mayor que aquellas en las que no se aplicó integración energética, debido fundamentalmente a la disminución en los costos operativos. El valor de VAN para las opciones 1 y 2 fue de US$ 29.821.901 y US$ 26.004.006, respectivamente. Por lo tanto, la Opción 1 resultó ser la alternativa tecnológica económicamente más conveniente.

Palabras clave – provistas por el repositorio digital

Metanol; Biodiesel; Aceites vegetales usados; Aspen Plus; Optimización energética; Ingeniería; Software; AVUs; Química; Proceso de esterificación; Proceso de transesterificación; Redes de Intercambio de Calor; RIC