Producción de ésteres etílicos a partir de aceite de palma rbd

Este trabajo desarrolla una metodología para la obtención de ésteres etílicos del aceite de palma RBD (refinado, blanqueado y desodorizado), evaluando la fase de transesterificación del aceite y la de separación. En la primera etapa se probaron dos catalizadores (KOH y NaOH), y se estudió el efecto de la presencia de agua en el me-dio. En la segunda parte se evaluó el proceso de separación utilizando agua y mezclas agua-sal, agua-ácidos, estableciendo cual de ellos ofrece mejores resultados, y las condiciones adecuadas para llevar a cabo la etapa mencionada. Se caracterizaron las materias primas y productos para comparar estos últimos con los obtenidos de la forma tradicional y comprobar la calidad de los ésteres producidos. Se encontró que las diferencias entre ambos son mínimas, por lo que la metodología propuesta permite utilizar los ésteres como materia prima en aplicaciones de la industria oleoquímica. Por otra parte, se puede conseguir un proceso más rentable al utilizado actualmente, dadas las cantidades de agente de separación (solución de H3PO4 al 1% en agua). El proceso global alcanzó un rendimiento de 74,4%, con base en el aceite utilizado.This work develops a methodology for obtaining ethyl esters from RBD (refined, bleached and deodorised) palm oil by evaluating the oil’s transesterification and separation. Two catalysts were first tested (KOH and NaOH) by studying the effect of water presence on the reaction. The separation process was then evaluated by using water and water-salt and water-acid mixtures, establishing the agent offering the best results and carrying out the purification stage. Raw materials and products were characterised for comparing the latter with those obtained by traditional means and verifying the quality of the esters so produced; minimum differences were found bet-ween both. The proposed methodology thus allows esters to be used as raw material in petrochemical industry applications. A more profitable process can be obtained compared to those used today, given the amounts of separation agent so established (1% H3PO4 solution, in water). The overall process achieved 74.4% yield, based on the oil being used

Sulfonación de ésteres metílicos derivados del aceite de palma

Sulfonation with sulfur trioxide (SO3) of methyl esters produced by a transesterification of hydrogenated palm stearin, was studied in the present research. The generation of sulfur trioxide (SO3), by heating, stirring and bubbling nitrogen on oleum, helped establish the conditions for processing. Through gas chromatography and infrared spectroscopy, raw materials were characterized; and with volumetric titrations, the percentage of active substance (Hyamina 1622) and sulfuric acid content in the product were determined, oil-free through drawings with petroleum ether, and coloring was also determined in a spectrophotometer (420 nm). Recommendations were developed from the standpoint of the process used to identify the main variables for the functionality of the sulfonation plant to a scaling-level pilot. The flow of liquid reactant, the molar ratio SO3/methyl ester, the mole fraction of SO3 (or the percentage by volume) in the sulfonante gaseous flow, and the temperature process are the variables that have a more decisive influence on the conversion and properties of the product. En la presente investigación se estudió la sulfonación con trióxido de azufre (SO3) de ésteres metílicos fabricados mediante una transesterificación de la estearina hidrogenada de palma. La generación del agente sulfonante (SO3) mediante calentamiento, agitación y burbujeo de nitrógeno sobre óleum permitió establecer las condiciones de procesamiento. La materia prima se caracterizó mediante cromatografía de gases y espectroscopia infrarroja, y a través de titulaciones volumétricas se determinó el porcentaje de materia activa (Hyamina 1622) y del ácido sulfúrico contenido en el producto. Se determinaron el aceite libre mediante extracciones con éter de petróleo, y la coloración mediante espectrofotometría (420 nm). Se sugieren valores de las condiciones de proceso con miras a un escalamiento piloto. Las variables que tienen una influencia más determinante sobre las propiedades finales del producto son: el caudal de reactante líquido, la razón molar SO3/metiléster, la fracción molar de SO3 (o el porcentaje volumétrico) en la corriente sulfonante, la temperatura del proceso.  

Production and modeling of glycerol-esters as PVC plasticiziers

L'augmentation de la production mondiale de glycérine, en raison de la croissance dans l'utilisation du biodiesel, et la tendance à remplacer les plastifiants dérivés de l'anhydride phtalique dans l'industrie du PVC, ont conduit à la recherche de la plastification du PVC avec des esters de glycérol. Cette étude a utilisé une méthodologie pour la conception du produit, avec une approche du troisième paradigme du génie chimique. Plusieurs esters de glycérol ont été produits avec neuf acides carboxyliques, et l'efficacité et la performance comme plastifiant du PVC ont été évaluées.L'évaluation expérimentale comprend la détermination de la capacité à former des films et six tests de performance utilisés dans l'industrie. La modélisation moléculaire utilise les interactions binaires entre une molécule de plastifiant et une molécule modèle de PVC. Avec les résultats expérimentaux de la performance des films avec le PVC, et en appliquant des méthodes d'évaluation multicritère pour la sélection d'alternatives, trois modèles ont été développés pour la sélection des plastifiants pour des applications générales et une utilisation médicale. Enfin, nous avons étudié expérimentalement la production en laboratoire de deux esters, qui ont montré une performance appropriée selon l'évaluation multicritère. Deux modèles on été construits pour simuler la production, et en utilisant une optimisation multi-objectif des modèles et un outil d'analyse multi-critères, nous avons établi les conditions dans lesquelles une étude de changement d'échelle devrait être réalisée pour une production industrielle.Phtalates are the most important plasticizers used in the polymer industry. However, their fossil origin and results of recent test have showed a potential negative effect on human health, have encouraged polymer industry to demand free phthalate plasticizers. At the same time, biodiesel industry produces a glut of glycerol, leading the scientific community to seek new applications for this substance. A methodology for the evaluation of new free-phthalate plasticizers for PVC applied to a new type of plasticizers, esters of glycerol, is proposed. This thesis presents an overview of the performance of eight esters derived from glycerol as new plasticizers for poly(vinyl chloride) - PVC and an outline of its compatibility with the polymer based in a method to predict the plasticization effect of glycerol esters, constructed with molecular modeling.Having several alternatives of new PVC-plasticizers, three multicriteria methods were used to construct models to select the best alternatives: multiattribute utility theory - MAUT, Measuring Attractiveness by a Categorical Based Evaluation Technique - Macbeth and Rough sets. With these methods the preferences of a group of experts was modeled.In order to establish the conditions in which this new type of plasticizers must be produced at industrial scale, a model of the process is presented. A parametric identification was done. Also, a multicriteria optimization, in Pareto’s sense, was performed using an evolutionary algorithm. Besides, a decision aid tool based on two different functions to minimize costs and maximize productivity, respectively, was conducted with the technique Macbeth

Production et modelisation de glycerol-esters comme plastifiants pour le PVC

El aumento en la producción mundial de glicerina, debido al crecimiento en el uso de biodiesel, y la tendencia a reemplazar los plastificantes derivados del anhídrido ftálico en la industria del PVC, por la toxicidad de dichas sustancias, motivaron la investigación de la plastificación del PVC con gliceril-ésteres derivados de ácidos carboxílicos de cadena corta (C3 - C8) y aromáticos. En este estudio se aplicó una metodología de diseño de producto para abordar la solución a las problemáticas planteadas que se enmarca dentro del tercer paradigma de la ingeniería química. Se produjeron ésteres de glicerol con nueve ácidos carboxílicos y se evaluó la eficiencia de plastificación y su desempeño como plastificantes de PVC, mediante dos enfoques, el tradicional basado en la experimentación y el teórico a partir de simulación molecular. La evaluación experimental incluyó la determinación de la capacidad de formar película y seis pruebas de desempeño usadas comunmente en la industria. El modelamiento molecular utilizó las interacciones binarias entre una molécula de plastificante y una molécula modelo de PVC, para implementar un método para la predicción de la capacidad plastificante de ésteres, que evalúan dos criterios: uno termodinámico y otro de interacción energética, cuyos resultados muestran ser complemetarios, y permiten predecir acertadamente del fenómeno. Con los resultados experimentales del desempeño de las películas fabricadas con PVC, y aplicando métodos de evaluación multicriterio para la selección de alternativas, se desarrollaron tres modelos de selección de plastificantes para aplicaciones de uso general y de uso médico de productos plastificados, que permitieron concluir que los ésteres de glicerol pueden utilizarse como plastificantes de PVC en aplicaciones que requieran baja dureza y buena exibilidad, con el potencial de tomar parte del mercado de los ftalatos y eventualmente, de los citratos. Finalmente, se estudió experimentalmente la producción a nivel de laboratorio de dos ésteres que presentaron un desempeño adecuado según las clasificaciones de evaluación multicriterio. Se construyeron modelos de tipo caja gris para simular la producción, y utilizando una optimización multiobjetivo de los modelos y una herramienta de análisis multicriterio, se establecieron las condiciones en las que debe iniciarse un estudio de escalado con el objetivo de llevar la producción de estos nuevos plastificantes al nivel industrial. Los resultados de la tesis son, un modelo de simulación molecular para evaluar moléculas que pueden plastificar el PVC, un conjunto de productos con el potencial de ser biobasados y libres de ftalatos, un modelo de selección de acuerdo con los criterios de expertos y las condiciones para iniciar el estudio de escalado, obtenidas a partir de un modelo fenomenológico que permite la simulación de la producción. / Abstract. L'augmentation de la production mondiale de glycérine, en raison de la croissance dans l'utilisation du biodiesel, et la tendance á remplacer les plastiánts dérivés de l'anhydride phtalique dans l'industrie du PVC á cause de sa toxicité, ont conduit á la recherche de la plastification du PVC avec des esters de glycérol provenant d'acides carboxyliques de cha^_ne courte (C3 - C8) et aromatiques. Cette étude a utilisé une méthodologie pour la conception du produit, avec une approche du troisiéme paradigme du génie chimique. Plusieurs esters de glycérol ont été produits avec neuf acides carboxyliques, et l'e_cacité et la performance comme plastiánt du PVC ont été évaluées, en utilisant deux approches, la premiére basée sur l'expérience et la deuxiéme basée sur la simulation moléculaire. L'évaluation expérimentale comprend la détermination de la capacité á former des _lms et six tests de performance utilisés dans l'industrie. La modélisation moléculaire utilise les interactions binaires entre une molécule de plastiánt et une molécule modéle de PVC, pour mettre en oeuvre une méthode de prédiction de la capacité plastiánte des esters, selon deux critéres: l'un thermodynamique et l'autre d'interaction de l'énergie. Ces résultats sont complémentaires et permettent de prédire correctement le phénoméne. Avec les résultats expérimentaux de la performance des _lms avec le PVC, et en appliquant des méthodes d'évaluation multicritére pour la sélection d'alternatives, trois modéles ont été développés pour la sélection des plastiánts pour des applications générales et une utilisation médicale. L'application de ces méthodes a conduit á la conclusion que les esters de glycérol peuvent ^etre utilisés comme plastiánts pour le PVC dans des applications nécessitant une faible dureté et une bonne exibilité, avec la possibilité de prendre une part du marché de phtalates et, éventuellement, des citrates. En_n, nous avons étudié expérimentalement la production en laboratoire de deux esters, quiont montré une performance appropriée selon l'évaluation multicritére. Deux modéles on été construits pour simuler la production, et en utilisant une optimisation multi-objectif des modéles et un outil d'analyse multi-critéres, nous avons établi les conditions dans lesquelles une étude de changement d'échelle devrait ^etre réalisée pour une production industrielle . Les résultats de la thése sont un modéle de simulation moléculaire pour évaluer les molécules qui peuvent plastiér le PVC, un ensemble de produits ayant le potentiel d'^etre basés sur des constituants biologiques et exempts de phtalates, un modéle de sélection selon des critéres d'experts et les conditions pour commencer l'étude de changement d'échelle, obtenu á partir d'un modéle phénoménologique qui permet la simulation de la production.Doctor en IngenieríaDoctorad

Ethyl ester production from (RBD) palm oil

This work develops a methodology for obtaining ethyl esters from RBD (refined, bleached and deodorised) palm oil by evaluating the oil’s transesterification and separation. Two catalysts were first tested (KOH and NaOH) by studying the effect of water presence on the reaction. The separation process was then evaluated by using water and water-salt and water-acid mixtures, establishing the agent offering the best results and carrying out the purification stage. Raw materials and products were characterised for comparing the latter with those obtained by traditional means and verifying the quality of the esters so produced; minimum differences were found bet-ween both. The proposed methodology thus allows esters to be used as raw material in petrochemical industry applications. A more profitable process can be obtained compared to those used today, given the amounts of separation agent so established (1% H3PO4 solution, in water). The overall process achieved 74.4% yield, based on the oil being used