Optimización económica de un esquema para la recuperación IBE usando un sistema de destilación azeotrópica-extractiva con biodiesel como extractante
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Date
2023-08-25
Authors
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Publisher
Universidad Santiago de Cali
Abstract
Biobutanol is an alternative to fossil-based fuels, it has environmental benefits and it has better properties than ethanol. Biobutanol is produced by ABE (acetone-butanol-ethanol) or IBE (isopropanol-butanol-ethanol) fermentation. Acetone has caused corrosion on engine parts. Therefore, IBE fermentation is preferable for use as fuel. However, purifying IBE implies high energy consumption. This study includes biodiesel as an additional separating agent in azeotropic-extractive distillation to purify IBE. This scheme does not need extractant regeneration by producing biodiesel-IBE blends directly. Eight biodiesel types are evaluated, including vegetable oils, used cooking oil, and microalgae. The effect of biodiesel type and proportion on process costs and energy requirements are investigated using Aspen Plus and MATLAB®. Machine learning methods are applied to develop optimization surrogate models and identify the most significant operating variables. The optimization minimizes total recovery cost, energy intensity and water loss intensity. The results show that the energy requirements with this scheme are reduced up to 1.3 MJ/kg with energy integration.
Description
El biobutanol es una alternativa a los combustibles fósiles, tiene beneficios ambientales y posee mejores propiedades que el etanol. El biobutanol se produce mediante fermentación ABE (acetona-butanol-etanol) o IBE (isopropanol-butanol-etanol). La acetona ha causado corrosión en las partes del motor. Por tanto, la fermentación IBE es preferible para su uso como combustible. Sin embargo, purificar IBE implica un alto consumo de energía. Este estudio, incluye biodiesel como extractante adicional en la destilación azeotrópica-extractiva para purificar IBE. Este esquema, no necesita regeneración de extractantes al producir mezclas biodiesel-IBE directamente. Se evalúan ocho tipos de biodiésel, incluyendo de aceites vegetales, aceite de cocina usado y microalgas. Se Investiga el efecto del tipo y la proporción de biodiésel en los costos y los requisitos energéticos del proceso utilizando Aspen Plus y MATLAB®. Se aplican métodos de aprendizaje automático para desarrollar modelos sustitutos de optimización e identificar las variables operativas más importantes. La optimización minimiza los costos de recuperación total, intensidad energética e intensidad de pérdida de agua. Los resultados muestran que los requerimientos de energía con este esquema se reducen hasta 1,3 MJ/kg con integración energética.
Keywords
Biodiesel-Biobutanol, Purificación IBE, Modelos sustitutos, Optimización multiobjetivo
Citation
Dauquí Gutiérrez, M. (2023). Optimización económica de un esquema para la recuperación IBE usando un sistema de destilación azeotrópica-extractiva con biodiesel como extractante. Universidad Santiago de Cali.