Diseño y simulación de una planta para la producción de biodiésela partir de Jatropha curcas L. en el departamento de Bolívar

[摘要] Resumen En los últimos años los biocombustibles han sido estudiados como una alternativa frente al uso decombustibles fósiles. Dentro de las recientes fuentes de producción de biodiésel se destaca la Jatropha curcas L. (J. curcas) cuyo aceite no es comestible, tiene buenos rendimientos, presentando con esto mayores ventajas que las materias primas tradicionales. En el presente trabajo se desarrolló un diseño conceptual y simulación del proceso de producción de biodiésel a partir del aceite de J. curcas, mediante la simulación de sus etapas en el software HYSYS®. Para este estudio, se trabajó con 11000kg/h de aceite como materia prima, se tuvo en cuenta una etapa de esterificación debido los altos contenidos de ácidos grasos libres (FFA) presentes en este aceite y se emplearon diversos modelos termodinámicos, lo cual permitió obtener un biocombustible con una composición mayor al 98% (masa) en metilésteres. En cuanto a las propiedades fisicoquímicas del aceite y biodiésel obtenido por la simulación y correlaciones para la estimación de propiedades, se apreció concordancia con los datos experimentales reportados por diferentes autores, así como por normas ASTM D6751 y el Estándar Europeo EN-12214 que regulan sus características. Estos resultados permitieron identificar a la J. curcas como una alternativa viable para la producción de biocombustibles, y su posible implementación a escala industrial en el departamento de Bolívar, al no poner en riesgo la seguridad alimenticia y propiciar la producción de biocombustibles enColombia a partir de fuentes vegetales no comestibles. Palabras clave: biocombustibles, Jatropha curcas L, simulación, propiedades fisicoquímicas. Conceptual design and simulation of a biodiesel production plant from Jatropha curcas L. in the department of BolivarAbstract In recent years biofuels have been studied as a good alternative instead of fossil fuels. Jatropha curcas L oil (J. curcas) is a feedstock used to produce biodiesel which does not affect food security, has good yields and more advantages than traditional oils. Therefore, in this work, a conceptual design of a biodiesel production from J. curcas was developed by simulation, using HYSYS® software. A case study was proposed to produce biodiesel from 11000kg/h of Jatropha oil. Sequential stages of esterification and transesterification were studied due to high content of free fatty acid (FFA) in the oil. Thermodynamic data of the components was obtained from several models, which allowed to obtain a biofuel with high content of methyl esters over 98% (mass). Oil and biodiesel properties estimated by simulations and theoretical correlations showed a good fit with experimental data reported by different authors, and international standards for biodiesel such us ASTM D6751 and EN-12214 that helps to identify the J. curcas as a viable alternative to produce biofuels, also it could be suggested a commercial scale implementation in the department of Bolivar, because alimentary food would not been affected and it encourages to produce biodiesel from alternative resources in Colombia.Keywords: biofuels, Jatropha curcas L, simulation, physicochemical properties. Desenho e simulação de uma planta para a produção de biodiesel a partir de pinhão-manso (Jatrophacurcas L.) no departamento de BolivarResumo Nos últimos anos, os biocombustíveis têm sido estudados como alternativa aos combustíveis fósseis.Das fontes de produção de biodiesel, a Jatropha curcas L (J. curcas) destaca-se entre estas, cujoóleo não é comestível, além tem bons rendimentos, mostrando com isso vantagens sobre as materiasprimas tradicionais. O presente trabalho desenvolveu um desenho conceitual e simulação do processode produção de biodiesel a partir de óleo de J. curcas, simulando as etapas do processo no softwareHYSYS®. Para o estudo foi considerado 11000kg/h de óleo e uma etapa de estirifição devido ao elevado teor de ácido graxo livre (FFA) presentes no óleo. Também, foram empregados variadados modelos termodinâmicos o que permitiu a obtençâo de um biocombustivel com uma composiçâo superior a 98% (em massa) em metil ésteres. Em quanto às propiedades físico-químicas do óleo e biodiesel obtidos pela simulação e as correlações para estimar as propriedades, estas concordaram com os dados experimentais relatados por diferentes autores bem como as normas ASTM D6751 e os Estándares Europeos EN-12214 que regem as características. Estes resultados permitiram a identificaçâo da J. curcas como uma alternativa viável de produçâo de biocmbustíveis e uma possível implemetaçâo em escala industrial no departamento de Bolívar, sem comprometer a segurança alimentar e promover a produçâo de biocombutsíveis na Colômbia de fontes vegetais nâo comestíveis. Palabras-chave: biocombustíveis, Jatropha curcas L, Simulação, propriedades físico-química.

[学科分类] 工业化学