Modelo termodinámico para la predicción del equilibrio entre fases en biorrefinerías

GONZÁLEZ PRIETO, MARIANA; SÁNCHEZ, FRANCISCO A.; PEREDA, SELVA

Bahía Blanca

Congreso; IX Congreso Argentino de Ingeniería Química (CAIQ2017); 2017

PLAPIQUI - AAIQ

El desarrollo de simuladores de proceso para biorrefinerías requiere de un modelo termodinámico capaz de predecir el comportamiento de fases de mezclas de hidrocarburos, compuestos organo-oxigenados y agua. Además, el diseño de mezclas de combustible / biocombustibles también requiere el soporte de un modelo termodinámico para predecir las propiedades de los productos finales. Este tipo de mezclas son altamente no ideales debido a la presencia de efectos de asociación y solvatación. Por otra parte, los procesos termoquímicos a temperaturas extremas y/o procesos a alta presión son ampliamente utilizados en conversión primaria de biomasa y en etapas sucesivas. Esto hace más complejo el desafío, ya que el modelo que se utilice para realizar exploración de ventanas operativas y diseño conceptual de procesos debe usar una tabla única de parámetros, para describir al menos cualitativamente, en un amplio rango de temperatura y presión, los típicos equilibrios multifásicos de sistemas no ideales. El modelo a contribución grupal GCA-EoS ya ha demostrado tener una excelente capacidad predictiva para representar el comportamiento de fases de mezclas complejas que contienen productos naturales y biocombustibles. Este modelo tienen en cuenta interacciones especificas de tipo puente hidrogeno o de solvatación a través de una contribución asociativa equivalente a la empleada en la familia de modelos de la SAFT. La posibilidad de describir este tipo de fuerzas especificas junto al enfoque de contribución de grupos otorgan un gran potencial al modelo para el estudio de la mezclas descriptas más arriba. Respecto a los biocombustibles, el modelo ha sido ampliamente utilizado para el desarrollo de unidades de purificación de bioetanol y biodiesel, biocombustibles de primera generación. Cabe destacar que en los últimos años, varias contribuciones coinciden en que el 2,5-dimetilfurano (DMF) tiene un gran potencial como aditivo de combustible derivado de azúcares. Más recientemente, también surgieron vías de síntesis de poliéteres, conocidos como OMEs, también a partir de biomasa. En este trabajo se revisan plataformas de valorización de biomasa que identifiquen las necesidades presentes de un modelo termodinámico adecuado para biorefinerías. Asimismo, se discuten enfoques de modelado que resultan convenientes para la predicción del equilibrio de fases de sistemas en los que se carece de datos experimentales. Por último, en forma específica se muestra la extensión de la GCA-EoS para representar el equilibrio de fase de los derivados de furano (entre ellos el DMF) y de compuestos encontrados en bio-oils, producto de pirolisis de residuos lignocelulósicos. De esta manera se actualizan las capacidades de la GCA-EoS para la predicción del equilibrio de fases a biocombustibles de segunda generación.