Modeling and simulation of a batch distillation column for recovering limonene epoxide

Aspen Plus and MATLAB software simulation tools were employed for modeling, simulation and optimization of a distillation process to recover limonene epoxide from a liquid mixture containing limonene + acetonitrile + water + limonene epoxide. This mixture is obtained from limonene epoxidation over P...

Full description

Autores:
Barrera-Zapata, R. (Rolando)
Villa, Aída Luz
Montes de Correa, Consuelo
Tipo de recurso:
Article of journal
Fecha de publicación:
2011
Institución:
Universidad EIA .
Repositorio:
Repositorio EIA .
Idioma:
eng
OAI Identifier:
oai:repository.eia.edu.co:11190/118
Acceso en línea:
https://repository.eia.edu.co/handle/11190/118
Palabra clave:
REI00197
RECURSOS NATURALES: AGUA, MINERALES, BIODIVERSIDAD
BIOTRANSFORMACIÓN
BIOTRANSFORMATION
BATCH DISTILLATION
MODELING AND SIMULATION
RESIDUE CURVE MAPS
LIMONENE EPOXIDE
DESTILACIÓN POR LOTES
MODELADO Y SIMULACIÓN
CURVAS DE COMPOSICIÓN RESIDUAL
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openAccess
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Derechos Reservados - Universidad EIA, 2020
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description Aspen Plus and MATLAB software simulation tools were employed for modeling, simulation and optimization of a distillation process to recover limonene epoxide from a liquid mixture containing limonene + acetonitrile + water + limonene epoxide. This mixture is obtained from limonene epoxidation over PW-Amberlite using aqueous hydrogen peroxide as oxidant and acetonitrile as solvent. Analyses of residue curve maps indicate that batch distillation columns of inverse configuration are adequate to separate limonene epoxide. The model parameters, i.e., the number of stages (8) and the reflux ratio (3,1) were determined by steady state simulations with short-cut models and rigorous models from Aspen Plus. Aspen Plus simulation of the batch distillation operation showed that it is possible to recover up to 95 % limonene epoxide with a molar fraction of 0,97 after 7,5 h. For comparison purposes, the batch distillation operation was also simulated with a semi-rigorous MATLAB model and similar results were obtained.
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Analyses of residue curve maps indicate that batch distillation columns of inverse configuration are adequate to separate limonene epoxide. The model parameters, i.e., the number of stages (8) and the reflux ratio (3,1) were determined by steady state simulations with short-cut models and rigorous models from Aspen Plus. Aspen Plus simulation of the batch distillation operation showed that it is possible to recover up to 95 % limonene epoxide with a molar fraction of 0,97 after 7,5 h. For comparison purposes, the batch distillation operation was also simulated with a semi-rigorous MATLAB model and similar results were obtained.Se emplearon herramientas de software de simulación como Aspen Plus y MATLAB para el modelado, simulación y optimización de un proceso de destilación para recuperar epóxido de limoneno a partir de una mezcla líquida que contiene limoneno + acetonitrilo + agua + epóxido de limoneno. Esta mezcla se obtiene de la epoxidación de limoneno sobre PW-Amberlita utilizando peróxido de hidrógeno acuoso como oxidante y acetonitrilo como disolvente. Los análisis de curvas de composición residual indicaron que las columnas de destilación por lotes de configuración inversa son adecuadas para separar el epóxido de limoneno. Los parámetros del modelo, como el número de etapas (8) y la relación de reflujo (3,1) se determinaron mediante simulaciones de estado estacionario con modelos cortos y rigurosos de Aspen Plus. La simulación del equipo por lotes en Aspen Plus mostró que es posible recuperar hasta el 95 % del epóxido de limoneno con una fracción molar de 0,97 después de 7,5 h. Con fines comparativos, la destilación por lotes también se simuló con un modelo semirriguroso construido en MATLAB, con el cual se lograron resultados similares.11 p.application/pdfengRevista EIAAspen Technology. Aspen Plus TM, [consulted on January 20, 2010]. Available in: <http://www.aspentech.com>Bahri, Parisa, A.; Bandoni, Jose A. and Romagnoli, Jose A. (1997). “Integrated flexibility and controllability analysis in design of chemical processes”. AIChE Journal, vol. 43, No. 4 (April), pp. 997-1015.Bai, Peng; Hua, Chao; Li, Xingang and Yu, K. T. (2005). “Cyclic total reflux batch distillation with two reflux drums”. Chemical Engineering Science, vol. 60, No. 21 (November), pp. 5845-5851.Barrera, Rolando; Villa, Aida L. and Montes de Correa, Consuelo (2005). “Liquid-liquid equilibrium for the water + acetonitrile + limonene system at different temperatures”. Journal of Chemical Engineering Data, vol. 50, No. 4 (June), pp. 1353-1356.Barrera, Rolando; Villa, Aida L. and Montes de Correa, Consuelo (2006). “Limonene epoxidation: Diffusion and reaction over PW-Amberlite in a triphasic system”. Industrial & Engineering Chemistry Research, vol. 45, No. 13 (May), pp. 4589-4596.Derechos Reservados - Universidad EIA, 2020https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/El autor de la obra, actuando en nombre propio, hace entrega del ejemplar respectivo y de sus anexos en formato digital o electrónico y autoriza a la ESCUELA DE INGENIERIA DE ANTIOQUIA, para que en los términos establecidos en la Ley 23 de 1982, Ley 44 de 1993, Decisión andina 351 de 1993, Decreto 460 de 1995, y demás normas generales sobre la materia, utilice y use por cualquier medio conocido o por conocer, los derechos patrimoniales de reproducción, comunicación pública, transformación y distribución de la obra objeto del presente documento. PARÁGRAFO: La presente autorización se hace extensiva no sólo a las dependencias y derechos de uso sobre la obra en formato o soporte material, sino también para formato virtual, electrónico, digital, y en red, internet, extranet, intranet, etc., y en general en cualquier formato conocido o por conocer. EL AUTOR, manifiesta que la obra objeto de la presente autorización es original y la realiza sin violar o usurpar derechos de autor de terceros, por lo tanto la obra es de exclusiva autoría y tiene la titularidad sobre la misma. PARÁGRAFO: En caso de presentarse cualquier reclamación o acción por parte de un tercero en cuanto a los derechos de autor sobre la obra en cuestión, EL AUTOR, asumirá toda la responsabilidad, y saldrá en defensa de los derechos aquí autorizados; para todos los efectos la ESCUELA DE INGENIERÍA DE ANTIOQUIA actúa como un tercero de buena fe.info:eu-repo/semantics/openAccessAtribución-NoComercialhttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2REI00197RECURSOS NATURALES: AGUA, MINERALES, BIODIVERSIDADBIOTRANSFORMACIÓNBIOTRANSFORMATIONBATCH DISTILLATIONMODELING AND SIMULATIONRESIDUE CURVE MAPSLIMONENE EPOXIDEDESTILACIÓN POR LOTESMODELADO Y SIMULACIÓNCURVAS DE COMPOSICIÓN RESIDUALModeling and simulation of a batch distillation column for recovering limonene epoxideModelagem e simulação de uma coluna de destilação por lotes para recuperar epóxido de limonenoModelado y simulación de una columna de destilación por lotes para recuperar epóxido de limonenoArtículo de revistahttp://purl.org/coar/resource_type/c_6501http://purl.org/coar/resource_type/c_2df8fbb1info:eu-repo/semantics/articleinfo:eu-repo/semantics/publishedVersionTexthttps://purl.org/redcol/resource_type/ARThttp://purl.org/coar/version/c_970fb48d4fbd8a85Fondo Editorial EIAPublicationTHUMBNAILREI00197.pdf.jpgREI00197.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg10963https://repository.eia.edu.co/bitstreams/bcbe1bfc-cbe4-474c-b9a0-562b343024f5/downloadda442c8f3480bd5e1a9b724711e6bdeaMD54ORIGINALREI00197.pdfREI00197.pdfapplication/pdf487922https://repository.eia.edu.co/bitstreams/49da65ce-3689-44c7-afd6-520396d7fce9/download5dd814b18c7a830579607b0ec2843e3aMD51LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81494https://repository.eia.edu.co/bitstreams/3620b5af-9bf9-434c-ae5d-714db62616b8/download66874b0b9366b748c60895d2fb6339f8MD52TEXTREI00197.pdf.txtREI00197.pdf.txtExtracted texttext/plain33372https://repository.eia.edu.co/bitstreams/b8fa02a8-0a83-47be-bf8d-51d51907585c/download376f97542131a07f4ca3998591386799MD5311190/118oai:repository.eia.edu.co:11190/1182023-07-25 16:47:48.929https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/Derechos Reservados - Universidad EIA, 2020open.accesshttps://repository.eia.edu.coRepositorio Institucional Universidad EIAbdigital@metabiblioteca.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