Diseño y simulación del proceso de producción de dimetil eter por ruta directa a partir de la hidrogenación de co2

Abstract

Se diseñó y simuló un diagrama de flujo de proceso (PFD) en Aspen Pus V10 para la producción de dimetil éter (DME) por ruta directa a partir de la hidrogenación de CO2, empleando el modelo termodinámico SRPOLAR en las tres etapas del proceso. En la etapa de reacción se modeló un reactor cinético de lecho fijo (PBR). Se reciclaron los reactivos gaseosos para mejorar la conversión global de CO2, dado que su valor en el reactor fue de 15.7 %, operando a 40 bar y 240 °C. La etapa de separación se formó principalmente por una torre de absorción y tres de destilación, con el propósito de recuperar los reactivos no convertidos y purificar el DME al 99.9 % masa. En la etapa de preparación se acondicionaron y mezclaron, las corrientes de reciclo y de reposición. Al proceso ingresó una solución acuosa de CH3OH como solvente y CO2 e hidrógeno (H2), en dos corrientes separadas, como reactivos. Se usó agua de enfriamiento y vapor, como fluidos de intercambio de calor en todo el proceso, excepto en un condensador. El PFD final, que técnicamente hace viable la producción de 116035 toneladas/año de DME, contó con un análisis de sensibilidad global que estudió el efecto tanto de la presión y temperatura en el reactor y torres, como del flujo molar en divisores y separadores flash; siendo el divisor del reciclo y purga gaseosa el punto más significativo, puesto que con un 99% de división, permitió disminuir las emisiones de CO2, llevando su conversión global hasta 96.2 %. Mediante un análisis económico, los costos estimados fueron: 40.6 MUSD para equipos y 79.9 MUSD/año para servicios industriales, materias primas y mano de obra. Debido a que estos costos no compensaron los 71.9 MUSD/año por venta de DME, el PFD no fue económicamente viable.