METANOL COMO ADITIVO OXIGENADO.NAFTAS REFORMULADAS

VELIZ JONATAN HERNAN; GRAMAJO MONICA BEATRIZ

corrientes

Congreso; XXI jornada de jovenes investigadores AUGM; 2013

unne y augm

Importantes modificaciones en composición se realizaron en las naftas para motores de combustión interna. Estos cambios se introdujeron para ajustarlas a las normativas que deben cumplir para que conduzcan a una mejor calidad del aire y acompañar la evolución de los motores. Dichas normativas incluyen limitaciones en el contenido máximo de: azufre, benceno y aromáticos en general, olefinas, gomas, plomo y componentes livianos (butanos), así como la eliminación del plomo tetraetilo usado antiguamente como antidetonante. A tal fin, la USA-EPA (USA-Environmental Protection Agency) impuso el requerimiento del 2% en masa de oxigeno en gasolina o naftas reformuladas. Diversos compuestos oxigenados pueden emplearse para lograr estos requerimientos siendo los principales alcoholes y éteres, porque presentan alto poder antidetonante, evitando el uso de agentes tóxicos alquilados y proporcionando gasolinas con alto octanaje. Adicionalmente, tales compuestos oxigenados pueden obtenerse de materias prima que no incluya al petróleo y, consecuentemente, extiende las fuentes comerciales de combustibles no renovables. A tal fin pueden emplearse los siguientes compuestos oxigenados: Metanol (MeOH), Etanol (EtOH), Isopropanol (IPA), Alcohol tert-Butílico (TBA), 2-Butanol (SBA), Alcohol isobutílico (IBA), Metil tert-butil éter (MTBE), Metil tert-amil éter (TAME), Etil tert-butil éter (ETBE), Diisopropil éter (DIPE). Los más difundidos y que están actualmente en uso en varias partes del mundo son el MTBE y ETBE, siendo el MTBE el más empleado en América y ETBE en la Unión Europea. Sin embargo, el MTBE (así como ETBE, en menor medida) presenta el inconveniente de su relativamente elevada solubilidad con agua, que provoca contaminación de aguas superficiales y subterráneas. Por ello la EPA recomienda emplear Alcoholes. La presión de vapor Reid (RVP) de los alcoholes es menor que el de la gasolina. Podría esperarse entonces que la adición de alcohol disminuya la RVP de la mezcla. Sin embargo, ésta aumenta debido a que el alcohol es más polar que los hidrocarburos de la gasolina, lo cual limita su aplicación. Además, la alta solubilidad de los alcoholes en agua puede provocar la disminución del contenido de oxigeno en las naftas reformuladas, en caso que importante cantidad de agua esté presente en los tanques de almacenaje de combustibles. A pesar de ello, por su alto octanaje y su producción económica, metanol y etanol son oxigenados alternativos apropiados para ser adicionados a las naftas. Aunque el etanol es recomendado por EPA, el metanol es atractivo porque puede producirse económicamente a partir de gas natural, carbón y otros materiales orgánicos. Por ello, será objeto de estudio en este Trabajo. Uno de los inconvenientes que presenta el metanol es su miscibilidad parcial con hidrocarburos saturados, no así con aromáticos u olefinas. Es bien conocido que la miscibilidad de un compuesto en una dada mezcla se modifica por el agregado de otro. Por ello, esta miscibilidad parcial depende de la presencia de hidrocarburos aromáticos, siendo completamente miscible si la concentración de estos últimos es elevada. Sin embargo, el contenido de aromáticos está siendo cada vez más reducido debido a su potencial efecto cancerígeno. Por tanto, si disminuyera suficientemente en el futuro, la mezcla (gasolina + metanol) podría presentar miscibilidad parcial con el consiguiente inconveniente para ser empleada como combustible en motores de combustión interna. Por ello, es imprescindible obtener resultados experimentales de equilibrio líquido-líquido de sistemas compuestos por metanol y diferentes hidrocarburos representativos de las gasolinas, de manera de establecer el intervalo de concentraciones de aromáticos que evite la separación de fases. Adicionalmente, los datos obtenidos son necesarios para el diseño de plantas industriales y en la simulación de procesos. En este trabajo, el equilibrio liquido-liquido del sistema ternario metanol+ tolueno+ metilciclohexano fue estudiado a 278.15, 283.15, 288.15, 293.15, 298.15 y 303.15 K. El efecto de la temperatura sobre el sistema se discute. Todos los productos químicos fueron cuantificados por cromatografía usando un detector de conductividad térmica. Los datos de la línea de unión se correlacionaron satisfactoriamente por el método Othmer y Tobias, y los puntos de pliegue para las seis temperaturas se estimaron. Los datos experimentales para el sistema ternario se comparan con los valores calculados por las ecuaciones NRTL y UNIQUAC, y por el modelo predictivo, UNIFAC por medio del método de contribución de grupos. Se encuentra que los datos obtenidos por los modelos NRTL y UNIQUAC proporcionan una buena correlación de la curva de solubilidad a estas seis temperaturas. Finalmente, se encuentra que el modelo UNIFAC predice una región de inmicibilidad mayor que el observado experimental. Los coeficientes de distribución también se analizaron a través de las curvas de distribución. Desde los resultados del LLE, se concluye que la solubilidad mutual del metanol en metilciclohexano es más grande que la del metilciclohexano en el metanol para todas las temperaturas. Este sistema ternario también muestra que la solubilidad aumenta conforme aumenta la temperatura. Consecuentemente, esta mezcla podría ser utilizada como una gasolina reformulada de verano ya que no muestran una separación de fases. La solubilidad en este sistema ternario es sensible al cambio en un rango pequeño de temperatura. Los modelos UNIQUAC y NRTL muestran bajos valores para ambos residuales, particularmente para el residual F, aunque m es alto a 303.15 K debido a las bajas concentraciones en algunos compuestos en ambas fases. Además, teniendo en cuenta ambos residuales, las ecuaciones NRTL y UNIQUAC son precisas, excepto a 303.15 K. Además, los datos de regresión usando el modelo de contribución de grupos UNIFAC muestra una desviación considerable con respecto a los resultados experimentales, desde que predice una región de inmicibilidad mucho más grande que la observada experimentalmente para todas las temperaturas estudiadas aquí.