Estudio termodinámico para simular los procesos de separación en una planta de síntesis de caucho

Resumen

El objetivo del presente trabajo es el desarrollo de un modelo de simulación de la etapa de separación disolvente-caucho, que se englobaría dentro de una planta de fabricación de caucho. El proceso de obtención de caucho se suele llevar a cabo en medio orgánico, siendo el disolvente mayoritariamente utilizado una mexcla de ciclohexano y n-hexano; asimismo, la separación del caucho y el disolvente se suele realizar mediante arrastre con vapor de agua o agotamiento, siendo este un proceso controlado por la termodinámica. Una vez completado el estudio termodinámico, se realizó un primer modelo de simulación en el que se supuso que la separación del disolvente y el caucho se desarrolla en dos etapas ideales de equilibrio. Bajo las condiciones de operación ensayadas, el grado de separación que se alcanza es muy bueno ya que el contenido residual de ciclohexano en la corriente de caucho final es de apenas 11 partes por millón. Sin embargo, la suposición de considerar que la separación se produce en etapas ideales de equilibrio solamente es válida para la primera etapa del proceso en la que el contenido en disolvente de la corriente de caucho es suficientemente elevado como para que el factor limitante sea la termodinámica. En la segunda etapa, en la que el contenido de disolvente residual es muy inferior, el producto presenta una muy elevada viscosidad y la resistencia a la transferencia de materia es un factor importante a tener en cuenta. Por ello, en el modelo definitivo se incluyen mejoras para tener en cuenta el efecto de la transferencia de materia y el efecto del caudal sobre el tiempo de residencia tanto en la segunda etapa de separación como en el posterior tanque de grumos. Tras la aplicación del modelo definitivo, el contenido residual de ciclohexano en la corriente de caucho final es más próximo a la realidad.