Diseño de una planta piloto para la obtención de bioetanol a partir de jaca (Artocarpus heterophyllus).

Abstract

Se realizó el diseño de una planta piloto para la obtención de bioetanol a partir de Jaca (Artocarpus Heterophyllus) para la Facultad de Ingeniería Química tomando en cuenta investigaciones experimentales que determinan el contenido alcohólico del jugo de jaca. El diseño de la planta se fundamentó en seleccionar los procesos más adecuados para la obtención del producto, que van desde la obtención de una mezcla alcohólica de pulpa de jaca (Artocarpus Heterophyllus), hasta la selección de la mejor alternativa de separación de etanol, se escogió la técnica de destilación extractiva en base a los siguientes elementos de interés: energético, técnico, confiabilidad del sector industrial y económico. Se dimensionó los principales equipos que intervienen en los procesos con el fin de obtener por lo menos una producción diaria aproximada de 1000 litros de bioetanol al día. Empleando software comercial se efectuó el diseño y simulación del tren de destilación conformado por las columnas rectificadora, extractiva y recuperadora junto con los intercambiadores de calor, obteniendo: números de etapas teóricas, relaciones de reflujo, etapas de alimentación, flujos de destilado, balances de materia y energía. Posterior a esto se realizó los diagramas de flujos de procesos (PFD) y de tuberías e instrumentación (P&ID) además de un estudio de prefactibilidad económica clase V. La planta diseñada es capaz de obtener etanol con composición molar de 99.76 %. Finalmente se obtiene un valor de TIR del 18 % junto con un valor de VAN de $130.476,80 con tasa de descuento del 12 %, con recuperación de la inversión a inicios del cuarto año, lo que hace que el proyecto sea viable.

A pilot plant was designed to obtain bioethanol from Jackfruit (Artocarpus Heterophyllus) for the Chemical Engineering School, considering experimental research that determines the alcoholic content of jackfruit juice. The design of the plant was based on selecting the most appropriate processes to obtain the product, which ranged from obtaining an alcoholic mixture of jackfruit. (Artocarpus Heterophyllus), until the selection of the best alternative to separate ethanol. chose The extractive distillation technique was chosen based on the following elements of interest: energetic, technical, and reliability of the industrial and economic sectors. The main equipment involved in the processes was dimensioned to obtain at least an approximate daily production of 1000 liters of bioethanol per day. Using commercial software, the design and simulation of the distillation train were done. It consisted of the rectifier, extractive, and recovery columns together with the heat exchangers; the following were obtained: numbers of theoretical stages, reflux connections, supply stages, distillate flows, mass and energy balances. After this, the process flow diagrams (PFD) and piping and instrumentation diagrams (P&ID), and a class V economic prefeasibility study were performed. The designed plant can obtain ethanol with a molar composition of 99.76%. Finally, an IRR value of 18% is obtained together with an NPV value of $130,476.80 with a discount rate of 12%, with the return on investment at the beginning of the fourth year, which makes the project viable.