EVALUACIÓN ECONÓMICA DE LA SEPARACIÓN MEDIANTE DESTILACIÓN DE ?· Tabla 35. Temperatura de burbuja…

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    19-Aug-2018

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<ul><li><p>EVALUACIN ECONMICA DE LA SEPARACIN MEDIANTE </p><p>DESTILACIN DE SOLUCIONES ACUOSAS DILUIDAS EN ETANOL </p><p>Autora: Mara del Carmen Aguilar Laorden </p><p>Tutor: ngel Luis Villanueva Perales </p><p>Departamento de Ingeniera Qumica y Medioambiental Escuela Tcnica Superior de Ingenieros </p><p>Universidad de Sevilla </p></li><li><p>AGRADECIMIENTOS A mis padres, porque gracias a ellos ha sido posible llegar hasta aqu. A ngel Villanueva por confiar en m y dedicarme su tiempo para la realizacin de este proyecto. A mis amigos y compaeros de clase por acompaarme en este camino. </p></li><li><p>CONTENIDO </p></li><li><p>ii </p><p>CONTENIDO </p><p>NDICE DE TABLAS...................................................................................................... v </p><p>NDICE DE FIGURAS ................................................................................................. viii </p><p>1. OBJETIVO Y ALCANCE ......................................................................................... 11 </p><p>2. ANTECEDENTES ..................................................................................................... 13 </p><p>2.1. Marco del etanol como biocombustible............................................................... 14 </p><p>2.2. Procesos para la obtencin de bioetanol a partir de biomasa lignocelulsica ..... 18 </p><p>2.2.1. Proceso biolgico ......................................................................................... 18 </p><p>2.2.1.1. Pretratamiento........................................................................................ 19 </p><p>2.2.1.2. Transformacin en monmeros bsicos ................................................ 20 </p><p>2.2.1.3. Conversin a etanol ............................................................................... 21 </p><p>2.2.2. Proceso termoqumico .................................................................................. 21 </p><p>2.2.2.1. Pretratamiento........................................................................................ 22 </p><p>2.2.2.2. Transformacin en gas de sntesis ......................................................... 22 </p><p>2.2.2.3. Conversin a etanol ............................................................................... 23 </p><p>2.2.3. Proceso hbrido ............................................................................................. 23 </p><p>2.2.3.1. Conversin a etanol ............................................................................... 23 </p><p>2.3. Procesos para la obtencin de bioetanol a partir de otras fuentes renovables..... 23 </p><p>3. TCNICAS USADAS PARA LA DESHIDRATACIN DEL BIOETANOL......... 27 </p><p>3.1. Procesos basados en el equilibrio lquido-vapor ................................................. 27 </p><p>3.1.1. Destilacin a vaco........................................................................................ 27 </p><p>3.1.2. Destilacin azeotrpica ................................................................................ 28 </p><p>3.1.3. Destilacin extractiva ................................................................................... 31 </p><p>3.2. Procesos basados en la diferencia de tamao molecular ..................................... 34 </p><p>3.2.1. Tamices moleculares .................................................................................... 34 </p><p>3.2.2. Separacin con membranas .......................................................................... 37 </p><p>3.3. Procesos hbridos................................................................................................. 38 </p><p>3.3.1. Destilacin simple en columna de fraccionamiento ..................................... 40 </p><p>3.3.2. Destilacin simple en columna de fraccionamiento con recompresin de </p><p>vapor ....................................................................................................................... 40 </p><p>3.3.3. Destilacin doble efecto con reparto de la alimentacin.............................. 41 </p><p>3.3.4. Destilacin doble efecto sin reparto de la alimentacin ............................... 42 </p></li><li><p>iii </p><p>3.4. Mejoras de los procesos de fermentacin para reducir el consumo de la </p><p>deshidratacin de etanol ............................................................................................. 43 </p><p>3.4.1. Fermentacin extractiva ............................................................................... 43 </p><p>3.4.2. Fase de separacin inducida ......................................................................... 44 </p><p>4. METODOLOGA....................................................................................................... 47 </p><p>4.1. Alternativas seleccionadas para el estudio .......................................................... 47 </p><p>4.2. Destilacin simple en columna de fraccionamiento............................................ 48 </p><p>4.2.1. Simulacin.................................................................................................... 49 </p><p>4.2.2. Diseo de equipos......................................................................................... 52 </p><p>4.2.3. Costes ........................................................................................................... 60 </p><p>4.3. Destilacin simple en columna de fraccionamiento y precalentamiento de la </p><p>alimentacin................................................................................................................ 65 </p><p>4.3.1. Simulacin.................................................................................................... 65 </p><p>4.3.2. Diseo de equipos......................................................................................... 70 </p><p>4.3.3. Costes ........................................................................................................... 74 </p><p>4.4. Destilacin doble efecto con reparto de la alimentacin..................................... 79 </p><p>4.4.1. Simulacin.................................................................................................... 79 </p><p>4.4.2. Diseo de equipos......................................................................................... 86 </p><p>4.4.3. Costes ........................................................................................................... 90 </p><p>4.5. Destilacin doble efecto sin reparto de la alimentacin ...................................... 94 </p><p>4.5.1. Simulacin.................................................................................................... 95 </p><p>4.5.2. Diseo de equipos....................................................................................... 103 </p><p>4.5.3. Costes ......................................................................................................... 107 </p><p>4.6. Destilacin doble efecto con precalentamiento y sin reparto de la alimentacin</p><p>.................................................................................................................................. 110 </p><p>4.6.1. Simulacin.................................................................................................. 111 </p><p>4.6.2. Diseo de equipos....................................................................................... 118 </p><p>4.6.3. Costes ......................................................................................................... 121 </p><p>5. ANLISIS DE RESULTADOS Y CONCLUSIONES ........................................... 125 </p><p>5.1. Anlisis de resultados ........................................................................................ 125 </p><p>5.2. Conclusiones...................................................................................................... 128 </p><p>REFERENCIAS ........................................................................................................... 131 </p></li><li><p>iv </p><p>ANEXO A. CLCULO DE COSTES ......................................................................... 134 </p><p>A.1. Costes de inversin........................................................................... 134 </p><p>A.1.1. Costes de equipos ............................................................... 135 </p><p>A.1.2. Otros costes de inversin .................................................... 144 </p><p>A.2. Costes de operacin .......................................................................... 146 </p></li><li><p>v </p><p>NDICE DE TABLAS </p><p>Tabla 1. Ventajas e inconvenientes de las tecnologas usadas para la deshidratacin del etanol .............................................................................................................................. 39 </p><p>Tabla 2. Resultados del balance de materia para la columna simple ............................. 50 </p><p>Tabla 3. Resultados de las simulaciones para la configuracin destilacin simple en columna de fraccionamiento........................................................................................... 51 </p><p>Tabla 4. Coeficientes para el clculo de la viscosidad de la mezcla etanol-agua........... 54 </p><p>Tabla 5. Espaciamiento entre platos en funcin del dimetro de la columna ................ 55 </p><p>Tabla 6. Resultados del diseo para la configuracin destilacin simple en columna de fraccionamiento .............................................................................................................. 59 </p><p>Tabla 7. Costes de los equipos para la configuracin destilacin simple en columna de fraccionamiento .............................................................................................................. 61 </p><p>Tabla 8. Capital de inversin para la configuracin destilacin simple en columna de fraccionamiento .............................................................................................................. 62 </p><p>Tabla 9. Costes de operacin para la configuracin destilacin simple en columna de fraccionamiento .............................................................................................................. 63 </p><p>Tabla 10. Costes de capital, de operacin y totales para la configuracin destilacin simple en columna de fraccionamiento .......................................................................... 64 </p><p>Tabla 11. Resultados de las simulaciones para la configuracin destilacin simple en columna de fraccionamiento y precalentamiento de la alimentacin............................. 68 </p><p>Tabla 12. Factor de correccin DTLM para intercambiador de precalentamiento de destilacin en columna simple segn configuracin ...................................................... 73 </p><p>Tabla 13. Resultados del diseo para la configuracin destilacin simple en columna de fraccionamiento y precalentamiento de la alimentacin ................................................ 73 </p><p>Tabla 14. Costes de los equipos para la configuracin destilacin simple en columna de fraccionamiento y precalentamiento de la alimentacin ................................................ 75 </p><p>Tabla 15. Capital de inversin para la configuracin destilacin simple en columna de fraccionamiento y precalentamiento de la alimentacin ................................................ 76 </p><p>Tabla 16. Costes de operacin para la configuracin destilacin simple en columna de fraccionamiento y precalentamiento de la alimentacin ................................................ 77 </p><p>Tabla 17. Costes de capital, de operacin y totales para la configuracin destilacin simple en columna de fraccionamiento y precalentamiento de la alimentacin ............ 79 </p><p>Tabla 18. Anlisis de sensibilidad del sistema doble efecto para un coeficiente de reparto de la alimentacin de 0,65.................................................................................. 83 </p><p>Tabla 19. Resultados de las simulaciones para la configuracin destilacin doble efecto con reparto de la alimentacin........................................................................................ 84 </p><p>Tabla 20. Continuacin de resultados de las simulaciones para la configuracin destilacin doble efecto con reparto de la alimentacin................................................. 85 </p><p>Tabla 21. Resultados del diseo para la configuracin destilacin doble efecto con reparto de la alimentacin............................................................................................... 89 </p></li><li><p>vi </p><p>Tabla 22. Costes de los equipos para la configuracin destilacin doble efecto con reparto de la alimentacin............................................................................................... 91 </p><p>Tabla 23. Capital de inversin para la configuracin destilacin doble efecto con reparto de la alimentacin........................................................................................................... 92 </p><p>Tabla 24. Costes de operacin para la configuracin destilacin doble efecto con reparto de la alimentacin........................................................................................................... 93 </p><p>Tabla 25. Costes de capital, de operacin y totales para la configuracin destilacin doble efecto con reparto de la alimentacin ................................................................... 94 </p><p>Tabla 26. Presin de operacin de la columna de agotamiento para el sistema doble efecto sin reparto de la alimentacin .............................................................................. 96 </p><p>Tabla 27. Condicin termodinmica de la alimentacin para la columna de agotamiento........................................................................................................................................ 98 </p><p>Tabla 28. Variables especificadas en las simulaciones de destilacin doble efecto sin reparto de la alimentacin............................................................................................. 100 </p><p>Tabla 29. Resultados de las simulaciones para la configuracin destilacin doble efecto sin reparto de la alimentacin....................................................................................... 102 </p><p>Tabla 30. Continuacin de resultados de las simulaciones para la configuracin destilacin doble efecto sin reparto de la alimentacin................................................ 102 </p><p>Tabla 31. Resultados del diseo para la configuracin destilacin doble efecto sin reparto de la alimentacin............................................................................................. 106 </p><p>Tabla 32. Costes de los equipos para la configuracin destilacin doble efecto sin reparto de la alimentacin............................................................................................. 108 </p><p>Tabla 33. Capital de inversin para la configuracin destilacin doble efecto sin reparto de la alimentacin......................................................................................................... 108 </p><p>Tabla 34. Costes de operacin para la configuracin destilacin doble efecto sin reparto de la alimentacin......................................................................................................... 109 </p><p>Tabla 35. Temperatura de burbuja de la alimentacin a la columna de agotamiento con precalentamiento........................................................................................................... 111 </p><p>Tabla 36. Temperatura final de la alimentacin a la columna de agotamiento con precalentamiento.......................</p></li></ul>