Diciembre de Investigador Principal: Luis Eduardo Jaimes Reatiga Profesor Asociado Ingeniería en Energía

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1 VICERRECTORÍA ACADÉMICA DIRECCIÓN GENERAL DE INVESTIGACIONES VI convocatoria interna de proyectos de investigación RESULTADO 2 PROYECTO I Descripción del modelo de simulación de la producción de Biodiesel a partir de aceites de fritura reciclado, usando software HYSYS. Investigador Principal: Luis Eduardo Jaimes Reatiga Profesor Asociado Ingeniería en Energía Diciembre de 2013 Página 1

2 1. RESUMEN DEL DESARROLLO DE LA SIMULACION El desarrollo de la simulación de la producción de biodiesel, aprovechando el residuo que queda del aceite usado de cocina, se llevo a cabo utilizando el software HYSYS V.8.0, teniendo como datos la obtenida experimentalmente en el proyecto Estudio experimental de las condiciones optimas para la producción de biodiesel a partir de aceite de frituras reciclados en los restaurantes de Bucaramanga (Diego Miguel Osma Lobo-2013). Para la concepción de las bases del modelo se realizo una amplia recopilación de referencias bibliográficas sobre este tipo de simulaciones y se llevo a cabo en estado estable para posteriormente escalar a tamaño industrial. 2. METODOLOGIA Y PROCEDIMIENTO DE LA SIMULACION Modelos bibliográficos Modelo a implementar -Datos de ensayo laboratorio Selección de paquete termodinámico Condiciones iníciales del proceso Simulación final (resultados) Diseño del diagrama de simulación PFD Procedimiento a. Selección de 2 modelos de simulación tomados de referencia bibliográfica. b. Acopio de datos para la simulación, tomados de los resultados experimentales obtenidos del proyecto de grado del estudiante Diego Miguel Osma. c. Selección del paquete termodinámico para la simulación. d. Diagramación del proceso en la plantilla del software. e. Selección de operaciones de simulación del proceso. f. Ejecución de la simulación y obtención de resultados finales. g. Sensibilización de variables 3. EQUIPOS Y SOFTWARE UTILIZADO EN LA SIMULACION Para la simulación se uso software licenciado académico HYSYS versión 8.0 que la UNAB posee y está disponible en el laboratorio Planta Piloto de la facultad de Ingenierías. Página 2

3 4. SIMULACION 4.1. VARIABLES DEL PROCESO Los datos para las variables y condiciones de proceso son las que a continuación se presenta en el diagrama. VARIABLES DE PROCESO INDEPENDIENTES DEPENDIENTES FIJAS - T (temperatura) - TC (tipo de catalizador) - A (masa de aceite) Condiciones: T = 60 C TC = Basicas (NaOH) A = 0.25 Litro MANIPULABLES - t (tiempo de reaccion) - M (masa de catalizador) - A:AOH (relacion aceite:alcohol Rangos: t = 30 a 120 minutos M = 0.5% a 1.1% (de A) A:AOH = 1:3 a 1:10 %E Comparacion de resultados de simulacion con los experimentales RESULTADOS (de la simulacion) - RENDIMIENTO(%Rend.) -CONVERSION (%Conv.) Rend = 60% 95% Conv > 96.5% Valores de Referencia (NTC 5444) El resultado de rendimiento de la reacción de transesterificacion y la conversión a FAME s de la experimentación se compara con los obtenidos en la simulación para calcular error de resultados PFD (PROCESS FLOW DIAGRAM) DE LA SIMULACION EN ESTADO ESTABLE Las unidades de proceso a simular se determinaron de acuerdo al proceso base propuesto para la producción usandose unidades como mezcladores, separadores, reactor principal y bombas principalmente. La operación fundamental a simular es el reactor de la transesterificacionr donde se define la conversión y la estequiometria del proceso y que se presenta el pantallazo a continuación. Página 3

4 El diagrama del proceso (PFD) simulado en el software HYSYS es el siguiente. Página 4

5 4.3. RESULTADOS DE LA SIMULACION Y COMPARACION CON LOS RESULTADOS EXPERIMENTALES DE LABORATORIO Se usa como condiciones de simulación las que mejor resultados dieron en la fase experimental. Los resultados de la simulación se presentan en la siguiente tabla y se hace una comparación con los resultados obtenidos experimentalmente tomados del trabajo de grado base de la simulación. #Simulac. (prueba experim.) Condiciones de las variables de la simulación Cantidad de Aceite Tiempo de reacción (hora) %wt catalizador Relación molar Rendimiento del proceso Experimental Simulación % Error 1 (b) 0.5 % 1:6 0, % 228 gr 1 2 (ac) 1% 1:7 0, % El tiempo de reacción evaluado fue de 1 hora para los dos casos, ya que la simulación se hizo en estado estable y la base de simulación de las variables flujo fue bajo este tiempo ANALISIS DE RESULTADOS DE LA SIMULACION De acuerdo a los resultados obtenidos en la experimentación y los obtenidos en la simulación, se observa que el modelo de simulación propuesto responde numéricamente a los obtenidos en el laboratorio dando un margen de error del 1%. También, los resultados de conversión son similares a los obtenidos en laboratorio, dando márgenes del 2% de error máximo. 5. CONCLUSIONES - Se logro simular el proceso propuesto de simulación de la producción de Biodiesel en HYSYS reproduciendo las condiciones reales de laboratorio realizadas en trabajo de grado previo. - La sensibilización del cambio de condiciones de las variables respondió positivamente y dando los otros valores que se obtuvieron experimentalmente. - Esta simulación permitirá usarla como base para otras simulaciones con aceites similares de composición. Página 5