Diseño y construcción de un microrreactor para reacciones en dos fases líquidas

Abstract

La intensificación de procesos es un nuevo paradigma en ingeniería química, y tiene como propósito reducir el tamaño de las industrias y minimizar los costos de capital y de operación, aumentando la eficiencia y la seguridad en los procesos, entre otros beneficios. Uno de sus enfoques es el área de microrreactores, los cuales son equipos que funcionan en continuo y proporcionan una relación área/volumen bastante elevada. Esto facilita la obtención de elevadas tasas de transferencia de calor y masa, y resulta en mayores selectividades y rendimientos que los que se obtienen con reactores convencionales. En este proyecto se diseñó y construyó un microrreactor a escala de laboratorio, conformado en esencia por diez tubos en paralelo, los cuales tienen un diámetro interno de 150 µm y una longitud de 30 cm, ubicados en una carcasa plana de aluminio. El desempeño del microrreactor se estudió utilizando como reacción modelo la metanólisis no catalizada de aceite de maíz. Esta reacción es de especial interés porque ocurre en la interfase de dos fases líquidas, y es representativa de muchas reacciones importantes para la industria Oleoquímica, en particular las de fabricación de biodiesel. Para evaluar el desempeño del microrreactor, se corrió un diseño factorial 22 con 2 réplicas en el punto central. Se estudió el efecto de la temperatura y del tiempo de residencia sobre la concentración másica de metil ésteres en la fase oleosa de los productos. Se consideró la temperatura entre 30 y 50 ºC y el tiempo de residencia entre 60 y 120 s, utilizando metanol en exceso. Los resultados mostraron que a las condiciones de operación consideradas la metanólisis no catalizada de aceite de maíz ocurre a tasas que permiten obtener un contenido bajo de metil ésteres (aproximadamente 0.04%). Lo cual es un indicativo del potencial de esta tecnología dados los muy bajos tiempos de residencia considerados.