Evaluación energética y ambiental de una planta de deshidratación catalítica de bioetanol para la obtención de etileno en Colombia

• Villadiego Guerra, Jorge ^[1] ; Castellón Cerón, Liliana ^[1]
  1. [1] Universidad Tecnológica de Bolívar

     Universidad Tecnológica de Bolívar

     Colombia

     
• Localización: Ing-Nova, ISSN-e 2805-9182, Vol. 3, Nº. 2, 2024, págs. 141-157
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • Design and environmental assessment of a bioethanol catalytic dehydration plant to obtain ethylene in Colombia
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    En el presente trabajo se propone la evaluación de una planta de deshidratación catalítica de bioetanol enmarcada en el contexto nacional, considerando su desempeño energético y ambiental. Se realiza una comparación de los resultados obtenidos con el método de síntesis de etileno actual (el craqueo térmico) para determinar si la deshidratación catalítica constituye una alternativa admisible, estableciendo como parámetros la obtención de etileno con una pureza suficiente para polimerización (99.85-99.95% vol.), requerimiento principal que tiene el etileno en nuestro país y una producción de 40kton/anuales. Además, se implementó un análisis Pinch con el propósito de obtener un ahorro energético por medio del aprovechamiento de corrientes propias del proceso, disminuyendo los servicios de calentamiento y enfriamiento. Esto se realiza por medio del simulador de procesos Aspen Plus v.12 y el evaluador de impactos ambientales potenciales del EPA, WAR-GUI. Los resultados permitieron concluir que el método propuesto es una alternativa viable para la obtención de etileno dado que se presenta un rendimiento de 51.07% en peso, similar al que se encuentra para el craqueo térmico (51.24% de rendimiento en peso) con un valor de pureza de 99.5%, y la implementación de la red de integración calórica logró disminuir el consumo de energía en lo que refiere a servicios de enfriamiento y calentamiento aproximadamente en un 50% y 75% respectivamente. Las emisiones de dióxido de carbono son de aproximadamente 0,45 kg de CO2/ kg de etileno lo cual es menor comparadas con las que se generan del método de craqueo térmico, que según la literatura refiere de uno a dos kilogramos de CO2 por cada kilogramo de etileno producido.

  • English

    This paper proposes the evaluation of a bioethanol catalytic dehydration plant in the national context, considering its energy and environmental performance. A comparison of the results obtained with the current ethylene synthesis method (thermal cracking) is carried out to determine whether catalytic dehydration constitutes an acceptable alternative, establishing as parameters the obtaining of ethylene with sufficient purity for polymerization (99.85-99.95% vol.), the main requirement for ethylene in our country, and a production of 40kton/year. In addition, a Pinch analysis was implemented with the purpose of obtaining energy savings through the use of the process currents, reducing the heating and cooling services. This is done by means of the process simulator Aspen Plus v.12 and the EPA's potential environmental impact evaluator, WAR-GUI. The results allowed us to conclude that the proposed method is a viable alternative for obtaining ethylene given that it presents a yield of 51.07% by weight, similar to that found for thermal cracking (51.24% yield by weight) with a purity value of 99.5%, and the implementation of the caloric integration network managed to reduce energy consumption in terms of cooling and heating services by approximately 50% and 75%, respectively. Carbon dioxide emissions are approximately 0.45 kg of CO2/ kg of ethylene, which is lower compared to those generated by the thermal cracking method, which according to the literature refers to one to two kilograms of CO2 for each kilogram of ethylene produced.