Fraccionamiento y purificación de aceites siliconados con gases licuados: estudio experimental de propiedades físicas

P. HEGEL; G. MABE

Bahía Blanca

Congreso; Congreso Argentino de Ingeniería Química 2017; 2017

Los aceites de siliconas presentan gran interés actualmente por su creciente número de aplicaciones en distintas áreas, como la producción de lubricantes, la obtención de refrigerantes para transformadores eléctricos, y en el desarrollo de productos farmacéuticos. En la producción de estos aceites siliconados, luego de la etapa de reacción es necesario realizar la separación del solvente, y el fraccionamiento de oligómeros no-deseados presentes en los productos de interés. Normalmente esta última etapa de separación de oligómeros es compleja porque se efectúa bajo alto vacío a temperaturas de ≈200 ºC o superiores, lo que implica altos costos por las condiciones extremas de operación, siendo difícil reducir el contenido de oligómeros en los aceites a menos de 2 % g/g cuando se procesan siliconas viscosas [1]. Así, se han propuesto tecnologías alternativas para el fraccionamiento y purificación de estas siliconas como la extracción en columnas rellenas empleando como agentes de separación CO2 [2], o hidrocarburos livianos (etano y propano) [3]. La ventaja de esta alternativa de separación radica en el uso de solventes no-tóxicos y de bajo impacto ambiental, que pueden eliminarse con facilidad de los productos de interés al final del proceso de separación (el CO2 y los hidrocarburos livianos son gaseosos a temperatura ambiente y presión atmosférica). En particular el uso de propano para el fraccionamiento de aceite de siliconas resulta interesante porque admite el fraccionamiento y remoción de oligómeros bajo condiciones operativas más moderadas de presión en comparación con CO2, siendo posible obtener bajos contenidos de oligómeros ( < 0.03 %g/g) a presiones de entre 40 bar a 130 bar y temperaturas de entre 50 ºC a 125 ºC [3]. El diseño apropiado de esta tecnología de separación con gases licuados a escala piloto o industrial requiere de datos confiables de equilibrio de fases, de comportamiento volumétrico y de propiedades termo-físicas de las mezclas bajo estudio en el rango de condiciones operativas del proceso de separación. En particular, propiedades como la densidad y la viscosidad de las mezclas líquidas formadas por aceite de siliconas y gases licuados son esenciales para el diseño de una columna rellena de fraccionamiento en el cálculo de la altura de la unidad de transferencia. Sin embargo, la complejidad de las mezclas bajo estudio hace difícil o poco confiable la predicción de estas propiedades físicas a partir de modelos teóricos. Así, el objetivo de este trabajo consiste en estudiar en forma experimental y teórica la variación de densidad y viscosidad de mezclas de aceites de siliconas y propano respecto de la temperatura, presión y composición de solvente en la mezcla. Se realizaron mediciones de densidad y viscosidad de mezclas fluidas oleosas con 10 % g/g a 50 % g/g de propano en un rango de presión entre 15 bar a 45 bar y temperatura de 40 ºC a 110 ºC. Las determinaciones de densidad se realizaron en una celda del equilibrio de volumen variable, donde se estudió el comportamiento volumétrico de las mezclas sintéticas de interés a partir de la medición de puntos de burbuja. Las mediciones de viscosidad se efectuaron en un viscosímetro de bola descendente para alta presión y temperatura. [1] Noll, W. Chemistry and technology of silicones. Elsevier, 2012. [2] Krukonis, V. Polymer News, 1985, Vol. 11, 7-16 [3] Heidlas, J., von Seyerl, J. US Patent 2002 0005344 A1