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Síntesis del biodiesel en condiciones
supercríticas
2010
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Fuidos supercríticos

• Definición es una sustancia que se encuentra a
  unas condiciones operativas de presión y
  temperatura superiores a las de su punto crítico.
  Técnicamente un fluido supercrítico (FSC) es un
  gas pero no un vapor. El término gas se entiende
  como aquella fase que se confine en un volumen
  dado. Mientras que un vapor se define como un
  gas cuya temperatura es inferior a la crítica.
  Esta es una definición propuesta por Thomas
  Andrews en 1869 y continúa siendo aceptada hoy
  día. Se puede decir que un fluido supercrítico se
  encuentra en mitad del camino entre un gas y un
  líquido.

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Fluidos supercríticos
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Propiedades de fluidos supercríticos
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Propiedades de fluidos supercríticos
Propiedad Gas FSC Líquido
Densidad (kg/m3) 1 100-800 1000
Viscosidad (cP) 0.01 0.05-0.1 0.5-1.0
Difusividad (mm2/s) 1-10 0.01-0.1 0.001
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• Teniendo en cuenta estas características, los FSC
  se convierten en disolventes ideales puesto que
  su enorme difusividad les permite penetrar
  perfectamente a través de matrices porosas y su
  capacidad de solvatación modulable les permite
  una gran versatilidad y selectividad según las
  condiciones de presión y temperatura a las que se
  sometan.

• Extracción (especialmente de productos
  naturales) no deja residuos, se obtienen
  extractos de alta pureza y no requiere altas
  temperatura.
• Precipitación obtención de cristales con
  morfología muy uniforme y alta pureza y libres de
  residuos de disolvente.
• Como medio de reacción la existencia de una sola
  fase permite una óptima transferencia de masa y
  de energía.

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Propiedades críticas de diferentes fluidos.
Fluido Temperatura CríticaC Presión Crítica bar Densidad Críticakg/m3
Etileno 9.3 50.4 220
Xenón 16.6 58.4 120
Dióxido de Carbono 31.1 73.8 470
Etano 32.2 48.8 200
Óxido Nitroso 36.5 71.7 450
Propano 96.7 42.5 220
Amoníaco 132.5 112.8 240
I-Propanol 235.2 47.6 270
Metanol 239.5 81.0 270
Agua 374.2 220.5 320
Tolueno 318.6 41.1 290
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• Proceso de producción de biodiesel
• Transesterificación de triglicéridos con metanol
• a)Catalizadores( catálisis homogénea)
• -Álcalis(la mayoría) NaOH, KOH, CH3ONa
• -Ácidos H2SO4
• b)Post-tratamientoslavado con H2O de las fases
• -Recuperación del catalizador
• -Eliminación de productos de saponificación
  generados
• Resultado Generación de efluentes
  contaminantes

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• c)Materias Primas
• Ácidos grasos gt 0,5 Provocan
• -Consumo de catalizador
  Conversión de reacción baja
• -Formación de jabones
  Dificultan la separación de la glicerina y
• 
  hay que eliminarlos
• H2O Provoca
• -Hidrólisis de los triglicéridos con liberación
  de ácidos grasos y consumo de catalizador.
• d) Características de la reacción
• Estequiometrícamente
• -3 moles de metanol/mol de aceite 3
  moles de ésteres 1mol de glicerina
• Por tratarse de una reacción de equilibrio
• -61 moles de metanol/mol de aceite

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Biodiesel por un proceso supercrítico

• Proceso sin usar catalizadores es el que utiliza
  un elevado ratio de alcohol aceite(421). Bajo
  condiciones supercríticas(350 a 400ºC y presiones
  gt 80 atm) la reacción se completa en 4 min.

Estéres
Metanol
Triglicéridos
Reactor Supercrítico
Alcohol
Sales
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Diagrama básico del proceso de FSC Internacional
Society for the Advancement of supercritical
fluids. Francia
Proceso de FSC
Presión
Calentamiento
FSC
Compresión
Descompresión
Separación
Condensación
Temperatura
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Beneficios del proceso supercrítico

• -No necesita uso de catalizadores
• -No se forman jabones
• -No es necesario el lavado de las fases
• Ni para recuperar el catalizador
• Ni para eliminar los productos de la
  saponificación
• -No se generan efluentes contaminantes
• Proceso respetuoso con el medio ambiente
• -Se obtienen elevados rendimientos de biodieselgt
  95
• -Se tratan satisfactoriamente aceites o grasas
  con elevado contenido de H2O

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Beneficios del proceso supercrítico
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Obtención de biodiesel con metanol supercrítico
Jatropha curcas (jatropa, piñón manso) especie
rústica y de gran plasticidad fenotípica, que
posee alto porcentaje de aceite fácilmente
extraíble. Su biodiesel es de gran calidad y de
fácil obtención.

• Mezcla metanol aceite es homogénea
• c)Materias Primas
• -Aceites vegetales refinados (lt0,06 de H2O)
• Soja, Colza, Girasol,Algodón.
• Inconveniente son caros y compiten con la
  alimentación
• Necesidad de buscar fuentes de triglicéridos más
  baratas y que no compitan con la alimentación.
• -Ac. de semillas no comestibles. Jatropa
• -Ac. vegetales de frituras
• Inconveniente elevado contenido de H2O

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Curva de burbuja y rocío para una mezcla
MeOH-Ác.Linoleico Con UNISIM
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Reactores

• Acción de co-solventes (propano,heptano,CO2)
• -Temperatura de reacción 280C
• -Presión de operación 10-20 MPa
• -Proporción molar metanol/aceite 24
• -Proporción molar co-solvente/ metanol 0,05
• Uso de reactores tubulares
• -Reactor microtubo di0,76 mm a Tcte.
• Aumenta el rendimiento del Biodiesel a cualquier
  temperatura
• -Reactor tubular con calentamiento gradual
• Menor descomposición térmica de las cadenas
  grasas
• Condición de reacción P32 MPa, MeOH/aceite40,
  t25min.
• T100?320C
• -Reactor tubular con condiciones más severas
• Condición de reacción P30 MPa, MeOH/aceite9,
  t6min.
• T400C
• Descomposición térmica de parte de ésteres
  metílicos de lt PM(C4-C14) mejora µ del Biodiesel
• lt costo de bombeo-precalentamiento y recuperación
  del MeOH en exceso ya que la cantidad es lt
• -Nuestro reactor tubular
• P12 MPa-320C Diámetro interno 3,87mm-Largo
  32m-Caudal másico13g/min-t26min.

Verificación de conversión UNISIM
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Muchas gracias
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Poliuretano
Glicerina