Se presenta un nuevo proceso de producción de biodiésel basado en la transesterificación no-catalítica con metanol supercrítico, realizado en dos etapas, con separación intermedia de glicerina y con recuperación de calor.
La reacción se lleva a cabo en reactores tubulares a temperaturas mayores a 250 °C; la separación de glicerina en decantadores y la recuperación de calor en intercambiadores de doble tubo y evaporadores flash adiabáticos.
En primer lugar se realiza un screening de parámetros de proceso (relación metanol: aceite, temperatura de reacción, presión de trabajo, etc.) con objeto de ver los rangos de los mismos que permiten el cumplimiento de las condiciones de norma.
El objetivo del trabajo es mostrar la factibilidad técnico-económica de este nuevo proceso sugerido y su aplicabilidad al procesamiento continuo de triglicéridos, con costo operativo mucho menor al proceso supercrítico de una etapa y con algunas ventajas respecto de los procesos subcríticos catalizados por base ó ácido:
1. No necesita de la pre-neutralización de los ácidos grasos libres de la alimentación ya que éstos y los glicéridos reaccionan con velocidades equivalentes en condiciones supercríticas.
2. La homogeneidad de fase elimina los problemas difusivos.
3. El proceso tolera grandes porcentajes de agua en la alimentación a diferencia de los procesos catalíticos que requieren de la eliminación del agua en la alimentación y en etapas intermedias para prevenir la desactivación del catalizador.
4. Se eliminan etapas de proceso para remover el catalizador.
Las reacciones de transesterificación son generalmente reversibles y acompañadas por pequeños efectos de calor que con otras reacciones de esterificación. Las reacciones son conducidas en fase líquida, usualmente en presencia de un catalizador.
Con catalizadores, la temperatura común de reacción se trata de 100 ° C (212 ° F); sin un catalizador, se trata por regla general de 250 ° C (480 ° F). Una excepción principal es el intercambio dirigido de éster en grasas, lo cual es conducido en temperaturas alrededor de 50 ° C (120 ° F).
La temperatura inferior deja la cristalización de los glicéridos saturados. Una presión de 1 atm (105 pascales) es normal, y la reacción es orientada para conversiones superiores usando un exceso del alcohol o ácido desplazador.
Las constantes de equilibrio, y así la conversión de equilibrio, pueden ser predichas a partir de los datos para la formación de los éster reactantes y de los productos. Considerar la reacción de alcoholisis (1). RCOOR' + R''OH → RCOOR'' + R'OH (1)
Las reacciones conduciendo a la formación de los dos ésteres a partir del ácido apropiado y el alcohol son mostrados en (2) y (3).RCOOH' + R'OH → RCOOR' + H2O (2)
RCOOH + R''OH → RCOOR'' + H2O (3)
Las respectivas constantes de equilibrio de concentración son: (4)
La constante de equilibrio para la reacción de alcoholisis se obtiene de la razón de las constantes de equilibrio (K3/K2) para las dos reacciones de esterificación. Si R" es un alcohol con una constante de equilibrio de esterificación grande con relación a R' para el mismo ácido. RCOOH, será obtenido un valor grande para K1. La reacción será esencialmente irreversible.
