El butadieno es un producto químico básico importante y se utiliza, por ejemplo, para preparar cauchos sintéticos (homopolímeros de butadieno, caucho de estireno-butadieno o caucho de nitrilo) o para preparar terpolímeros termoplásticos (copolímeros de acrilonitrilo-butadieno-estireno).
El butadieno también se convierte en sulfolano, cloropreno y 1,4-hexametilendiamina (a través de 1,4-diclorobuteno y adiponitrilo).
El butadieno se puede preparar a partir de hidrocarburos saturados mediante un proceso de refinado o mediante procesos de craqueo térmico (craqueo a vapor), en cuyo caso se utiliza típicamente nafta como materia prima.
La purificación del butadieno a partir de corrientes de hidrocarburos C4 mezcladas requiere separar compuestos con propiedades físicas y químicas muy próximas, especialmente butanos, butenos, butadieno, acetilenos C4, agua y otros hidrocarburos.
Corrientes C4 utilizadas como alimentación
La fracción C4 que se utilizará como mezcla de partida en los presentes procesos es una mezcla de hidrocarburos que tiene predominantemente cuatro átomos de carbono por molécula.
Las fracciones C4 se obtienen, por ejemplo, en la preparación de etileno y/o propileno mediante craqueo térmico o catalítico de una fracción del petróleo, como el gas licuado del petróleo, la nafta ligera o el gasóleo.
Las fracciones C4 también se pueden obtener por deshidrogenación catalítica (deshidrogenación oxidativa y/o no oxidativa) de n-butano y/o n-buteno.
Las fracciones C4 resultantes generalmente incluyen butanos, n-buteno, isobuteno, 1,3-butadieno y pequeñas cantidades de hidrocarburos C3 y C5, así como butinos, en particular 1-butino (etilacetileno) y butenina (vinilacetileno).
El contenido de 1,3-butadieno es generalmente de 5 a 80% en peso.
Por ejemplo, un horno de craqueo o una unidad de CATADIENE puede contener de un 15 a un 17% de butadieno, en peso.
Otras corrientes de alimentación de C4 mezcladas pueden contener cantidades mayores o menores de butadieno.
La corriente de hidrocarburos C4 mezclada puede proporcionarse mediante por lo menos uno de craqueo, deshidrogenación oxidativa y deshidrogenación no oxidativa a la corriente de hidrocarburos C4que comprende butano en uno o más reactores de deshidrogenación para producir una corriente de gas producto que comprende butano, buteno y butadieno.
| Componente o fracción | Función en el proceso |
|---|---|
| Butanos | Se mantienen esencialmente en la fase gaseosa y pueden formar parte del refinado. |
| Butenos | Se separan progresivamente del butadieno y pueden reciclarse al proceso de producción. |
| 1,3-butadieno | Se absorbe preferentemente en el disolvente selectivo y se recupera como producto crudo. |
| Acetilenos C4 | Pueden concentrarse y enviarse a una unidad de hidrogenación selectiva o reciclarse a un horno de craqueo. |
Función del disolvente selectivo
Los disolventes son productos líquidos que pueden disolver o dispersar otros materiales.
Con respecto al primer punto, la extracción con disolventes es un proceso industrial de separación sólo superado en importancia por la destilación fraccionada.
Las extracciones líquido-líquido son frecuentes como proceso de purificación cuando la destilación fraccionada no es posible.
En todos estos casos se trata de buscar un disolvente que sea selectivo y con un coeficiente de distribución tan alto como sea posible.
Los disolventes de extracción no deben reaccionar con los componentes del sistema y deben de ser fáciles de recuperar por destilación.
Naturalmente también hay que tener cuenta la Ti, la toxicidad y el olor.
Los disolventes selectivos pueden incluir butirolactona, nitrilos como acetonitrilo, propionitrilo, metoxipropionitrilo, cetonas como acetona, furfural, amidas alifáticas inferiores sustituidas con N-alquilo, tales como dimetilformamida, dietilformamida, dimetilacetamida, dietilacetamida, N-formilmorfina, amidas cíclicas sustituidas con N-alquilo (lactamas) como N-alquilpirrolidonas, especialmente N-metilpirrolidona (NMP).
En algunas realizaciones, también es posible usar mezclas de estos extractantes entre sí, por ejemplo de NMP y acetonitrilo, mezclas de estos extractantes con codisolventes y/o éteres de terc-butilo, p. ej. metil terc butil éter, etil terc butil éter, propil terc butil éter, n- o isobutil terc butil éter.
En la columna de preabsorción, el disolvente selectivo debe presentar una afinidad mayor por el butadieno que por los butanos y los butenos.
La destilación extractiva de la corriente de C4 mezclada en la columna 6 de preabsorción se puede operar de manera que los componentes de la corriente de C4 mezclada por la que el disolvente selectivo tiene una afinidad menor que por el butadieno, en particular los butanos y los butenos, permanece esencialmente en la fase gaseosa, mientras que el butadieno y otros hidrocarburos por los que el disolvente selectivo tiene una afinidad mayor que por el butadieno se absorben prácticamente por completo por el disolvente selectivo.
Principio de la preabsorción y la extracción
Procesos típicos para recuperar butadieno de corrientes de C4 mezcladas incluyen procesos de destilación extractiva, que pueden incorporar el uso de disolventes selectivos.
Los procesos de recuperación de butadieno suelen utilizar sistemas de destilación extractiva de 3 o 4 columnas para separar una corriente de C4 mezclada en tres fracciones de producto, incluida una corriente de ligeros/butano/butenos (producto de refinado 1 ), un producto de butadieno crudo, que puede enviarse a un sistema de destilación convencional para una purificación adicional, y una corriente de acetilenos C4 concentrados, que puede enviarse a una unidad de hidrogenación selectiva o reciclarse a un horno de craqueo.
Las realizaciones aquí descritas se refieren a la recuperación de butadieno a partir de una corriente de hidrocarburos mixtos.
Más específicamente, las realizaciones descritas en el presente documento, proporcionan la recuperación de una corriente de butadieno en crudo a partir de una corriente de hidrocarburo C4 mezclada utilizando una columna de preabsorción de butadieno, que puede integrarse con una columna de destilación extractiva, permitiendo la recuperación eficiente de butadieno.
Un disolvente selectivo y una corriente de C4 mezclada que incluye butanos (n-butano y/o isobutano), butenos (1-buteno, 2-buteno y/o isobuteno) y butadienos (1,2-butadieno y/o 1,3 -butadieno) puede alimentarse a través de las líneas de flujo 2 y 4, respectivamente, a una columna 6 de preabsorción de butadieno.
En algunas realizaciones, la columna 6 de preabsorción puede ser un absorbedor de columna simple, recargado y sometido a reflujo (no ilustrado).
En la columna 6 de preabsorción, la corriente de C4 mezclada se pone en contacto en el interior de manera apropiada con el disolvente selectivo, lo que da como resultado que al menos una parte del butadieno se absorba en el disolvente selectivo.
El disolvente selectivo también puede absorber una porción de los butenos y/o butanos.
El disolvente selectivo y el butadieno extraído pueden recuperarse como una fracción de cola de la columna 6 de preabsorción a través de la línea de flujo 8.
La fracción de cola, incluido el butadieno absorbido, puede alimentarse después a través de la línea de flujo 8 a una unidad de extracción 12 de butadieno para ponerlo en contacto con un disolvente selectivo adicional alimentado a través de la línea de flujo 14 a través de los internos apropiados para separar aún más el butadieno del butano y los butenos y para la separación del butadieno del disolvente selectivo.
Por ejemplo, la unidad de extracción 12 de butadieno puede incluir una columna de lavado principal, un rectificador y una columna de lavado posterior (no ilustrada).
También se pueden usar otras configuraciones para unidades de extracción de butadieno.
Columna de preabsorción de butadieno
Más específicamente, las realizaciones descritas en el presente documento se refieren a la recuperación de una corriente de butadieno en crudo a partir de una corriente de hidrocarburo C4 mezclada utilizando una columna de preabsorción de butadieno que puede integrarse con una columna de destilación extractiva para la recuperación eficiente de butadieno.
Con referencia ahora a la Figura 2, se ilustra un diagrama de flujo del proceso simplificado de un preabsorbedor de butadieno de acuerdo con las realizaciones descritas en este documento.
Una corriente 32 de C4 mezclada puede alimentarse a un sistema de vaporización 34, que puede incluir un tambor de vaporización 35 y uno o más intercambiadores de calor (vaporizadores de alimentación) 36, 38 para vaporizar la alimentación de C4 mezclada.
Se puede tomar una descarga intermitente (40) del tambor de vaporización 35 para eliminar los pesados que de otra manera se acumularían en el tambor.
El vaporizado de C4 se recuperan a través de la línea de flujo 42 y se alimentan a la cola del preabsorbedor de butadieno 48, donde se ponen en contacto con una porción del disolvente frío y magro que se alimenta a través de la línea de flujo 46.
La cabeza de preabsorción 47 tienen una mayor concentración de butanos y butenos, junto con algo de agua; también pueden estar presentes concentraciones de trazas de 1,3-butadieno.
La cabeza del preabsorbedor 47 se condensa en el condensador 54, que puede ser un condensador total o parcial, y se drena en el acumulador 56.
Se elimina una porción de C4 mezclados y el disolvente de la columna por medio de la corriente 22 y se alimenta a un recalentador 52.
El recalentador 52 proporciona un tráfico de vapor adicional (24) en el preabsorbedor de butadieno 48, lo que mejora la separación de hidrocarburos (es decir, destilación extractiva).
En algunas realizaciones, la columna de preabsorción de butadieno se puede operar de manera que la concentración de butadieno con respecto a los hidrocarburos C4 totales en la primera fracción de cola sea al menos 40 por ciento en peso.
En el proceso que se ilustra en la Figura 1, el 1,3-butadieno absorbido se concentra en relación con los butanos y butenos absorbidos en la fracción de cola 8.
Los C4 absorbidos se alimentan luego a una columna de lavado principal preabsorbidos en el disolvente selectivo, por lo tanto, hace que las separaciones requeridas en la columna de lavado principal y en el rectificador sean menos difíciles, debido a la mayor concentración de 1,3-butadieno, y más eficientes, ya que la alimentación ya está saturada.
Columna de lavado principal y rectificación
En un aspecto, las realizaciones descritas en el presente documento se refieren a un proceso para recuperar butadieno de un fracción C4.
La unidad de extracción de butadieno comprende una columna de lavado principal y una columna de rectificación/lavado posterior.
La fracción de cola del preabsorbedor se pone en contacto con un disolvente adicional que comprende el disolvente orgánico y el agua en la columna de lavado principal para recuperar una fracción de cabeza que comprende el buteno y al menos una porción del agua y una segunda fracción de cola que comprende el disolvente orgánico y el butadieno.
El butadieno del disolvente orgánico se separa luego en la columna de rectificación/lavado posterior para recuperar la fracción de disolvente y la fracción de butadieno en crudo.
La unidad de extracción 12 de butadieno también incluye una columna de lavado principal para poner en contacto la fracción de cola con un disolvente adicional que comprende el disolvente orgánico y agua para recuperar una fracción de cabeza que comprende el buteno y al menos una porción del agua y una segunda fracción de cola que comprende el disolvente orgánico y butadieno; y una columna de rectificación/lavado posterior para separar el butadieno del disolvente orgánico para recuperar la fracción de disolvente y la fracción de butadieno en crudo.
El resto de los butanos y butenos se eliminan después en la columna de lavado principal como un producto destilado.
Se pueden recuperar tres fracciones de producto de la unidad de extracción 12 de butadieno, que incluye una fracción de butano/buteno 16 (refinado 1B), una fracción de disolvente selectivo 18 y una fracción de butadieno en crudo 20.
| Fracción | Contenido o destino |
|---|---|
| Fracción de butano/buteno 16 | Refinado 1B. |
| Fracción de disolvente selectivo 18 | Disolvente recuperado para su reutilización. |
| Fracción de butadieno en crudo 20 | Producto que puede enviarse a un sistema de destilación convencional para una purificación adicional. |
En algunas realizaciones, las fracciones de refinado 1A y 1B (fracción 16 de butano/buteno y fracción 10 de cabeza) se pueden combinar y reciclar a un proceso de craqueo o proceso de deshidratación para la producción de butadieno adicional.
Las fracciones combinadas de refinado 1 pueden ser una corriente gaseosa que incluye una cantidad mejorada de n-butano y 2-buteno en relación con la alimentación de C4.
Desorción y recuperación del disolvente
La desorción del disolvente es la etapa en la que el butadieno se separa del disolvente selectivo cargado, permitiendo recuperar por separado el producto y el disolvente para su recirculación.
La recuperación del disolvente implica el proceso de recogida de disolventes usados procedentes de las distintas actividades industriales, su mantenimiento y su reutilización en actividades posteriores.
El funcionamiento de los sistemas de recuperación de disolventes se basa en la separación y purificación, donde los contaminantes del disolvente usado se eliminan mediante diversos métodos, como la destilación, la evaporación y la adsorción.
El disolvente recuperado puede emplearse de nuevo para el mismo proceso o para procesos adaptados.
Los sistemas de recuperación de disolventes suelen combinarse con las operaciones de producción existentes como un sistema de circuito cerrado.
Durante la operación de producción, el disolvente utilizado se extrae del sistema al final, se purifica y se devuelve al sistema.
La desorción puede apoyarse en la reducción de la presión, el suministro de calor controlado y el contacto adecuado entre las fases, porque estos factores modifican el equilibrio entre el butadieno absorbido y el disolvente.
La destilación de disolventes es un proceso de separación utilizado para purificar o recuperar contaminantes de disolventes industriales.
Se basa en la diferencia de puntos de ebullición entre los componentes de la mezcla.
La destilación es un proceso físico, no químico.
Durante la destilación, el líquido se calienta hasta su punto de ebullición; los vapores generados por la ebullición se condensan y vuelven al estado líquido.
Para disolventes con altos puntos de ebullición o sensibilidad térmica, se utiliza la destilación al vacío.
La solución habitual más sostenible y económica para la recuperación de disolventes orgánicos es la destilación.
La materia prima se introduce en un recipiente donde se mantiene el vacío para así reducir su temperatura de ebullición y reducir el calor aplicado para calentar el compuesto.
Dependiendo del nivel de contaminantes en la materia prima inicial, se pueden ajustar la temperatura y la presión del vacío para conseguir el objetivo de recuperar el disolvente.
Los residuos de destilación son las impurezas y contaminantes que quedan tras la recuperación del disolvente.
Estos residuos pueden incluir resinas, polímeros, metales o compuestos químicos no volátiles.
El material no destilado (concentrado) es posible que pueda ser valorizado energéticamente.
Métodos complementarios de recuperación
Existen varios enfoques o métodos para este proceso de recuperación y los factores definitorios incluyen el tipo de disolvente utilizado, los contaminantes presentes en el disolvente y el nivel de pureza de apertura.
Destilación
En este caso, el disolvente residual que contiene los contaminantes en saturación se calienta y el disolvente se evapora en el punto de ebullición.
El vapor condensado del disolvente se recoge y se enfría y se recupera el disolvente limpio mientras que las impurezas se quedan atrás.
Por ejemplo, los disolventes de bajo punto de ebullición se recuperan mejor mediante destilación.
Evaporación
El disolvente utilizado en la destilación se calienta con el objetivo de eliminar los contaminantes, pero en este caso no se lleva a cabo la recuperación del disolvente.
Esto se debe principalmente a que las tecnologías de vapor se utilizan sobre todo para tratar residuos líquidos y reducir el peso.
Adsorción
Este método encapsula el disolvente usado que contiene contaminantes en materiales adsorbentes como carbón activado o tamices moleculares para su limpieza.
El material adsorbente capta y retiene las impurezas para poder recibir el disolvente tratado.
Mediante una torre de adsorción utilizando carbón activo como relleno y otra torre de desorción, es posible recuperar y concentrar ciertos disolventes orgánicos.
La eficiencia de recuperación, que puede alcanzar el 95%, depende de la concentración del disolvente, la clase de contaminantes que arrastre y la temperatura del efluente.
Separación química
Los métodos de separación química hacen reaccionar el disolvente con las impurezas y aíslan el disolvente de las impurezas dependientes.
Estas medidas suelen tomarse cuando los métodos de separación física dan pocos resultados o ninguno, o cuando la impureza que hay que eliminar es similar químicamente al disolvente.
Extracción con un segundo disolvente
Este proceso consiste en una modificación que utiliza un segundo disolvente para extraer el disolvente necesario de las garras de las impurezas.
Después, los dos disolventes se separan por sus solubilidades mutuas.
Precipitación química
En este método, se añade un reactivo químico al disolvente usado en un reactor de vidrio para hacer que los contaminantes se sedimenten de la solución.
Los contaminantes se sedimentan y pueden separarse del disolvente limpio.
Variables que determinan la eficiencia
Características del disolvente
Las características del disolvente orgánico, incluidas las físicas y químicas, como el punto de ebullición, la volatilidad o velocidad de disolución y la estabilidad, son fundamentales.
Cada disolvente tiene sus propias peculiaridades, como su punto de ebullición, su solubilidad o su facilidad de evaporación, entre otras.
El poder disolvente varía con la temperatura y en una mezcla de disolventes rara vez es el promedio de los valores de los componentes individuales.
La velocidad de evaporación depende entre otros factores de la temperatura y de la presión de vapor del disolvente.
En el caso de mezclas de disolventes esta cuestión se complica por el comportamiento no ideal de la mezcla que da lugar a la formación de azeótropos.
Características de los contaminantes
Factores como la naturaleza de los contaminantes, el nivel de contaminación, la solubilidad de los contaminantes y sus propiedades químicas son también muy importantes.
El proceso más competitivo para la recuperación de los disolventes orgánicos dependerá de la composición de los mismos y de los posibles contaminantes disueltos que arrastren.
A fin de garantizar que el disolvente orgánico tenga algo de valor para el cliente, Condorchem Envitech realiza un ensayo inicial de laboratorio para evaluar el índice de recuperabilidad del disolvente.
Configuración del equipo
La configuración del sistema del equipo de recuperación mejor el sistema de destilación influye en la eficiencia de la recuperación.
Los aspectos importantes en su diseño incluyen la capacidad del sistema, el uso de materiales adecuados resistentes a la corrosión y parámetros de funcionamiento adecuados, como la temperatura y los niveles de vacío.
Es importante elegir adecuadamente los equipos y tecnologías de recuperación de disolventes para garantizar la máxima eficacia y rentabilidad del proceso de recuperación.
Capacidad y escalabilidad: Del mismo modo, el sistema de recuperación de disolventes también debe tener el tamaño adecuado para contener el volumen previsto de disolvente usado.
Configuración de la aplicación: The application setting determines the type of equipos de recuperación de disolventes that can be utilised, as in the case of industrial or laboratory.
Integración del proceso y reciclaje
Para aumentar la recuperación de butadieno de tales procesos, se puede usar un prefraccionador independiente convencional para aumentar la concentración de butadieno de la alimentación diluida por destilación convencional.
Otro método propuesto para aumentar la recuperación de butadieno ha sido incorporar un sistema de depuración/extracción independiente para procesar el gas de alimentación, concentrando el butadieno en el gas de alimentación mediante la eliminación de una porción de los butanos/butenos.
Además, las unidades de extracción de butadieno pueden estar parcialmente desatascadas o expandidas reemplazando las bandejas existentes (válvula o tamiz) con empaquetamiento aleatorio (por ejemplo, IMTP® High Performance Random Packing disponible de Koch-Glitsch LP, Wichita, KS), o reemplazando el empaquetamiento existente con empaquetamiento de mayor eficiencia (por ejemplo, Raschig Super-Rings disponible de Raschig GmbH, Ludwigshafen) en las 3 (o 4) columnas en el área de destilación extractiva.
Las desventajas del empaquetamiento de alta eficiencia incluyen su incapacidad para aumentar la capacidad más allá de cierto punto.
Por ejemplo, reemplazar las bandejas con empaquetamiento iMTP generalmente permitirá un aumento de la capacidad del 25 al 40%, y reemplazar el empaquetamiento IMTP con empaquetamiento de alta capacidad generalmente permitirá un aumento adicional de la capacidad del 10 al 15%.
Las realizaciones descritas en el presente documento proporcionan procesos mejorados para preparar butadieno a partir de corrientes diluidas de hidrocarburos C4 mezcladas.
En otro aspecto, las realizaciones descritas en el presente documento se refieren a un proceso para reacondicionar un sistema de extracción de butadieno para recuperar butadieno de una corriente de C4 mezclada que comprende butano, buteno y butadieno, el sistema que comprende una columna de lavado principal para poner en contacto una corriente de C4 mezclada gaseosa con un disolvente o una mezcla de disolventes para recuperar una fracción de cabeza que comprende butano y buteno y una fracción de cola que comprende butadieno y el disolvente o la mezcla de disolventes.
El proceso para reacondicionar incluye: instalar una columna de preabsorción de butadieno para poner en contacto la corriente de C4 mezclada gaseosa con el disolvente o la mezcla de disolventes para recuperar una fracción de cabeza que comprende butano y buteno y una fracción de cola que comprende butadieno, al menos una porción del buteno, y el disolvente o la mezcla de disolventes; conectar de manera fluida la columna de preabsorción de butadieno con la columna de lavado principal para poner en contacto la fracción de cola con un disolvente adicional para recuperar una fracción de cabeza que comprende el buteno y una fracción de cola que comprende el butadieno, el disolvente y el disolvente adicional; e instalar un distribuidor de líquido en la columna de lavado principal para distribuir la fracción de cola alimentada a la columna de lavado principal.
En otro aspecto, las realizaciones descritas en el presente documento se refieren al uso de un sistema para recuperar butadieno a partir de una fracción de hidrocarburos C4 mezclada.
En algunas realizaciones, el preabsorbedor y la columna de lavado principal pueden compartir un sistema de cabeza común.
En tal caso, una porción de uno o ambos de la fracción de cabeza que comprende al menos una porción del butano, buteno y agua y la fracción de cabeza que comprende el buteno y al menos una porción del agua puede reciclarse al proceso de producción de butadieno aguas arriba, como uno o más reactores de deshidrogenación.
Equipos para la desorción y recuperación
GWSI incorpora equipos modernos, como evaporadores rotativos y reactores de vidrio, que mejoran la eficacia de la recuperación de disolventes.
Estos instrumentos son esenciales en el proceso de recuperación, especialmente cuando se trata de disolventes orgánicos volátiles.
Por ejemplo, un evaporador rotativo permite separar los disolventes de una mezcla utilizando presión de vacío y calor controlado para bajar su punto de ebullición.
Además, los reactores de vidrio de GWSI también resultan útiles para recuperar disolventes cuando se lleva a cabo un procedimiento químico más avanzado.
Además, los reactores con camisa de vacío y temperatura controlada con bombas de vacío adecuadas facilitan unas condiciones óptimas para la recuperación de disolventes.
Esta gama de productos comprende, reactores de vidrio de volúmenes de 1 a 100 litros, evaporadores rotativos con volúmenes nominales de 1 a 50 litros, bomba de vacío química, también tenemos instrumentos de control de temperatura como enfriadores de recirculación y circuladores.
Disponemos de evaporadores rotativos que le garantizan la precisión en la destilación y el secado de los productos para que se elimine la máxima cantidad de disolventes de sus muestras.
Al ofrecer altas velocidades de destilación y aplicarse a una gama mucho más amplia de volúmenes de disolventes, los evaporadores rotativos disponibles con nosotros son especialmente adecuados para la investigación farmacéutica, laboratorios químicos e instituciones educativas.
Adsorción con carbón activado
La adsorción puede utilizarse como etapa de tratamiento o recuperación cuando el disolvente se encuentra diluido en una corriente gaseosa o líquida.
PuroCarbon S.L., proveedor líder de carbón activado, cuenta con más de una década de experiencia en aplicaciones industriales.
Ofrecemos soluciones de carbón activado de alta calidad, especializadas en la recuperación de disolventes.
Nuestros productos están diseñados para mejorar la eficiencia y la sostenibilidad de la recuperación de disolventes en los procesos industriales.
La alta resistencia del carbón activado en pellet de carbón le permite destacar en sistemas de recuperación de gran caudal y volumen, adsorbiendo moléculas más grandes de disolventes de forma eficiente y manteniendo un rendimiento estable durante muchos usos.
Es adecuado para la recuperación de disolventes orgánicos (p. ej., alcoholes, cetonas), disolventes petroquímicos (p. ej., gasolina, nafta) y recuperación de gases (p.
El carbón activado granular de cáscara de coco es especialmente adecuado para la recuperación de disolventes de gran pureza, como etanol, acetona, etc., y disolventes químicos finos (por ejemplo, disolventes para las industrias farmacéutica y cosmética) debido a su estructura de poros finos y a su elevada superficie específica.
Membranas y alternativas a la destilación
Las membranas de nanofiltración de disolventes orgánicos resisten químicamente a un amplio rango de productos orgánicos como alcanos, compuestos aromáticos, alcoholes, éteres, cetonas y ésteres, y posibilitan separaciones a temperaturas bajas mediante operaciones de fraccionamiento para mezclas y disolventes orgánicos contaminados.
Sin embargo, hay casos más complejos en los que las características químicas y físicas de los disolventes a recuperar, en términos de afinidad, hacen imposible o poco rentable la separación de todos los componentes con la pureza necesaria.
En última instancia, siempre existe la posibilidad de termovalorizar los disolventes mediante una combustión controlada.
Ventajas ambientales y económicas
En el mundo en el que vivimos ahora, en el que todo el mundo parece preocuparse por el medio ambiente global, todas las industrias intentan esforzarse por minimizar los residuos, reducir los costes y mejorar las prácticas ecológicas.
Una de estas actividades que merece la pena mencionar a este respecto es la recuperación de disolventes.
Los disolventes se utilizan en muchas industrias, como la fabricación y la I+D, y también tienen otras aplicaciones industriales.
Sin embargo, su eliminación resulta bastante cara y poco respetuosa con el medio ambiente.
Según la Agencia de Protección Medioambiental de Estados Unidos (EPA), la recuperación de disolventes puede realizarse con el fin de preservar el medio ambiente y reducir los residuos peligrosos de hasta 95% que se generan durante la gestión de residuos industriales.
Protección del medio ambiente
Los disolventes peligrosos para el medio ambiente suelen eliminarse de forma inadecuada, lo que provoca la contaminación del aire, las masas de agua y el suelo.
Así, la gestión y reutilización de disolventes evita el vertido de residuos de disolventes, lo que repercute negativamente en el medio ambiente.
Minimización de residuos: Las empresas pueden evitar la generación de grandes volúmenes de residuos peligrosos mediante la recuperación y reutilización de disolventes usados.
Prevención de la contaminación: Los procesos industriales en los que intervienen disolventes son responsables de cantidades considerables de gases de efecto invernadero y de la combustión de carbón.
Implicaciones económicas
La adquisición de nuevos disolventes puede resultar bastante costosa.
Los sistemas de recuperación y reciclaje de disolventes pueden permitir a las empresas ahorrar una gran cantidad de disolvente para su uso desechándolo en muy pocas ocasiones, reduciendo así los costes de eliminación, así como los costes generales de funcionamiento.
La recuperación de disolventes también ayuda a las empresas químicas a reducir sus costes de materias primas, lo que aumenta sus niveles de rentabilidad.
El ROI de un sistema de destilación depende de varios factores, como el volumen de disolvente utilizado, el coste del disolvente virgen, los costes de eliminación y las normativas locales.
Cumplimiento de la normativa
La emisión de los disolventes orgánicos a la atmósfera está ampliamente regulada por sus efectos severos y perjudiciales sobre la salud de las personas y sobre el medio ambiente; es por ello que las emisiones deben ser tratadas.
En países como Estados Unidos y Alemania, es ilegal deshacerse de cualquier tipo de residuo químico peligroso, como los residuos de disolventes.
Los disolventes no clorados son inflamables a temperaturas ordinarias y representan un riesgo de fuego y explosión (los compuestos halogenados no arden, son ignífugos).
Hay una legislación que reglamenta su almacenamiento, transporte y uso.
Los disolventes clorados constituyen un riesgo para la salud y su concentración máxima en aire está restringida para los trabajadores.
Gestión de los disolventes recuperados
Generalmente los disolventes comerciales son de gran pureza y por lo tanto no requieren purificación adicional.
A pesar de ello, para determinados trabajos resulta imprescindible un tratamiento previo del disolvente.
Si las reacciones químicas a realizar son muy sofisticadas, la purificación del disolvente es de gran importancia para obtener un buen resultado.
El agua es el contaminante más habitual en los disolventes orgánicos, y puede afectar a la cinética de la reacción y también a la estabilidad, tanto de los productos de partida y/o catalizadores como a la del producto esperado.
Desde un punto de vista práctico, normalmente se utilizan bidones de plástico resistentes a lo largo del tiempo y claramente etiquetados que, una vez llenos, deben almacenarse temporalmente en grandes contenedores metálicos (a prueba de roturas) dentro de la propia estructura que produce los residuos.
Sin embargo, en los sectores industrial y comercial, los disolventes usados se reciclan para su reutilización.
Obviamente, el objetivo más interesante desde el punto de vista económico es utilizar una instalación de recuperación de disolventes para obtener un compuesto con un nivel de pureza y calidad que pueda volver a utilizarse directamente en la producción.
Este proceso de mejora de los disolventes recuperados puede llevarse a cabo con tamices moleculares (principalmente en los casos en los que haya restos de agua que eliminar) o con columnas de destilación, si la mezcla tiene mayores complejidades químicas y físicas.
Hay muchos disolventes que pueden reciclarse: alcohol (alcohol etílico, alcohol metílico, isopropanol), hidrocarburos (n-hexano, n-heptano, hidrocarburos de tolueno), disolventes halogenados (tricloroetanol, dicloroetanol, xileno) y cetonas (metiletilcetona, acetona, acetato de etilo).
La ubicación exacta de un sistema de recuperación de disolventes depende bastante del sector empleador, de la línea de producción tecnológica y de la naturaleza del disolvente a recuperar.
La recuperación de disolventes es un componente crítico que mejora la sostenibilidad y la gestión de costes en cualquier industria.
Esto se consigue mediante la instalación y el funcionamiento de sistemas de recuperación de disolventes, lo que ayuda a disminuir el impacto negativo sobre el medio ambiente, reducir costes y cumplir las obligaciones normativas.
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