Acetonitrilo-Agua: estudio y simulación de procesos de separación de una mezcla azeotrópica

Els processos de separació són una part molt important del sector químic, hi ha un gran nombre de mescles que no es poden separar pels mètodes convencionals pel fet que presenten azeotrops que impedeixen l'obtenció dels productes amb el nivell de puresa requerit per a les diferents aplicacions en les quals siguin necessaris. En aquest projecte es realitza un estudi amb la barreja acetonitril-aigua que s'obté com a subproducte de l'obtenció d’acrilonitril. Per a trobar un mètode eficient de separació d’ acetonitril (compost de gran importància en la indústria farmacèutica i com a solvent) es comparen diferents opcions viables de separació de mescles que presentis un punt azeotròpic. S’han triat les dues més prometedores que en aquest cas són la separació per canvis de pressió i la destil·lació extractiva per a dissenyar uns processos optimitzant tots els elements que conformin el sistema a través del simulador ASPEN PLUS V12. Finalment, s'analitzen diferents opcions per a reduir l'energia requerida per les diferents columnes de destil·lació i bescanviadors de calor i es calculen tant els costos com l'impacte ambiental que puguin tenir cadascuna de les simulacions per a poder discernir quin projecte finalment seria el més adequat per a dur-se a terme.Los procesos de separación son una parte muy importante del sector químico, hay un gran número de mezclas que no se pueden separar por los métodos convencionales debido a que presentan azeotropos que impiden la obtención de los productos con el nivel de pureza requerido para las diferentes aplicaciones en las que sean necesario. En este proyecto se realiza un estudio a con la mezcla acetonitrilo-agua que se obtiene como subproducto de la obtención de acrilonitrilo. Para encontrar un método eficiente de obtención de acetonitrilo (compuesto de gran importancia en la industria farmacéutica y como solvente) se comparan diferentes opciones viables de separación de mezclas que presentes un punto azeotrópico, donde se ha acabado eligiendo las dos más prometedoras que en este caso son la separación por cambios de presión y la destilación extractiva para diseñar unos procesos optimizando todos los elementos que conformen el sistema a través del simulador ASPEN PLUS V12. Finalmente, se analizan diferentes opciones para reducir la energía requerida por las diferentes columnas de destilación e intercambiadores de calor y se calculan tanto los costes como el impacto ambiental que puedan tener cada una de las simulaciones para poder discernir qué proyecto finalmente sería el más adecuado para llevarse a cabo.Separation processes are a key part of the chemical sector. There are a large number of mixtures that cannot be separated by conventional methods because they have azeotropes that prevent products from being obtained with the level of purity required for the different applications in which they are necessary. In this project, a study is realized on the acetonitrile-water mixture that is acquired as a by-product of acrylonitrile synthesis. In order to find an efficient method for obtaining acetonitrile (a compound of great importance in the pharmaceutical industry and as a solvent) different viable options are compared for separating mixtures with an azeotropic point, where the two most promising options in this case are pressure swing and extractive distillation which are design processes optimizing all the elements that make up the system through the ASPEN PLUS V12 simulator. Finally, different options to reduce the energy required by the different distillation columns and heat exchangers are analyzed as same as the costs and environmental impact of each of the simulations in order to discern which project would finally be the most suitable to be carried out