Modelamiento del equilibrio de fases de aceites vegetales y dióxido de carbono supercrítico a partir de la teoría estadística de fluidos asociados

Abstract

En este trabajo se modela los parámetros de ecuaciones de estado basadas en la Teoría Estadística de Fluidos Asociados: SAFT-0, CK-SAFT y PC-SAFT, para predecir el equilibrio de fases en la extracción de aceites vegetales con CO2 supercrítico. Los parámetros SAFT de fluidos puros se obtienen por ajuste de datos experimentales de los ácidos grasos y triglicéridos más representativos. Los parámetros de los ácidos grasos se correlacionan en función al número de átomos de carbono y al número de enlaces dobles. Para los triglicéridos se proponen dos modelos basados en los parámetros de los ácidos grasos que constituyen el triglicérido, denominados modelos TGA y TGB. Los parámetros de interacción binaria con CO2 se obtienen por ajuste de datos experimentales de equilibrios binarios. Estos parámetros de interacción se correlacionan en función a la temperatura, para cada ecuación de estado SAFT. Se proponen cuatro modelos de representación del aceite vegetal, reduciendo la mezcla multicomponente a un único pseudocomponente, denominados: pAG, pTGA, pTGB y pTGC. Los parámetros del pseudocomponente se obtienen a partir de los parámetros de cada componente y su respectiva concentración. La evaluación de los cuatro modelos se realiza calculando la solubilidad en CO2 supercrítico de cuatro aceites vegetales: olivo, palma, palmiste y soya; mediante una simulación Montecarlo, en donde la concentración de los componentes del aceite cambia aleatoriamente dentro de ciertos rangos o perfiles más probables. Los modelos pTG presentan menor error que el modelo pAG, y un error similar a los modelos tipo Chrastil. Se concluye que la ecuación de estado SAFT-0 y el modelo pTGA son los más apropiados. Por tanto, se tiene un mecanismo para estimar los parámetros SAFT a partir de la composición y la naturaleza química de los componentes del aceite vegetal.

This research work models the equation of state parameters based on the Statistical Associating Fluid Theory: SAFT-0, CK-SAFT and PC-SAFT to predict the phase equilibrium in the extraction of vegetable oils with supercritical CO2. SAFT parameters of pure fluids are obtained by adjusting experimental data for the most representative fatty acids and triglycerides. The fatty acid parameters are correlated based on the number of carbon atoms and the number of double bonds. For triglycerides, two models are proposed based on the parameters of the fatty acids that make up the triglyceride, called TGA and TGB models. The binary interaction parameters with CO2 are obtained by adjusting experimental data of binary equilibrium. These interaction parameters are correlated as a function of temperature, for each equation of state SAFT. Four models of representation of vegetable oil are proposed, reducing the multicomponent mixture to a single pseudocomponent, called: pAG, pTGA, pTGB and pTGC. The pseudocomponent parameters are obtained from the parameters of each component and their respective concentration. The evaluation of the four models is carried out by calculating the solubility in supercritical CO2 of four vegetable oils: olive, palm, palm kernel and soybean; using a Montecarlo simulation, where the concentration of the oil components changes randomly within certain ranges or most likely profiles. The pTG models present less error than the pAG model, and an error similar to the type Chrastil models. It is concluded that the SAFT-0 equation of state and the pTGA model are the most appropriate. Therefore, there is a mechanism to estimate the SAFT parameters from the composition and chemical nature of the components of the vegetable oil.