¿Qué es el proceso de devolatilización?

La devolatilización es el proceso de eliminación de componentes de bajo peso molecular, conocidos como volátiles, de un material. Estos componentes pueden incluir:

  • Monómeros residuales: Componentes sobrantes de la producción de polímeros.

  • Disolventes: Se utiliza para disolver o dispersar materiales durante el procesamiento.

  • Subproductos de reacción: Sustancias químicas no deseadas producidas durante una reacción química.

  • Agua: Absorbido por materiales que deben eliminarse para determinadas aplicaciones.

La devolatilización desempeña un papel crucial en industrias como la de polímeros, adhesivos y revestimientos, donde la eliminación de estos componentes volátiles es esencial para la calidad y el rendimiento del producto.

Tomando como ejemplo el ácido succínico de origen biológico, la concentración de ácido succínico en el caldo de fermentación suele ser baja, a menudo sólo de unos pocos por ciento. La mezcla es compleja, con varios componentes disueltos en el caldo. Además, el ácido succínico tiene un punto de ebullición elevado, es muy sensible y puede formar anhídrido fácilmente cuando se calienta, lo que dificulta su separación.

La solución de DODGEN consiste en esterificar primero el caldo de fermentación para producir dimetil succinato, que se destila de la mezcla de reacción para obtener una forma concentrada preliminar. A continuación se cristaliza para producir dimetil succinato con una pureza superior a 99.5%. A continuación, el dimetil succinato purificado puede hidrogenarse para producir BDO (1,4-butanodiol) o reaccionado directamente con BDO para crear PBS (succinato de polibutileno), un material biodegradable que está ganando interés como futura solución sostenible.

La industria bioquímica se está fusionando cada vez más con la industria química tradicional, una tendencia que se está acelerando. En la actualidad, la industria bioquímica ya ha sustituido a partes de la industria química tradicional, produciendo bioetanol, aminoácidos, ácido láctico, ácido succínico, nailon biológico y materiales biopoliméricos.

A medida que la biología sintética siga avanzando, crecerá la proporción de la industria bioquímica que sustituya a los procesos químicos tradicionales, y creo que esta transición se producirá a un ritmo aún más rápido. Los procesos bioquímicos tienen ventajas como unas condiciones de síntesis suaves y la capacidad de producir sustancias quirales homogéneas, especialmente en la síntesis de fármacos. Estos procesos tampoco dependen de fuentes de energía fósiles.

Sin embargo, existen desafíos. Los productos brutos de síntesis bioquímica suelen tener concentraciones bajas, componentes complejos y procesos de separación y purificación difíciles. Esto plantea la necesidad de tecnologías de separación avanzadas. Los procesos bioquímicos requieren nuevas técnicas de separación que puedan separar con precisión múltiples componentes de los productos brutos y manipular sustancias sensibles al calor. Estas tecnologías deben funcionar a temperaturas relativamente bajas para reducir las reacciones secundarias.

La ingeniería bioquímica se está desarrollando rápidamente y está llamada a ser una pieza clave en el futuro de la biotecnología. ingeniería química ecológica. Complementará y mejorará la industria química tradicional, impulsando la tendencia hacia procesos químicos más sostenibles.

En los sectores de los materiales de base biológica, los productos químicos y los productos químicos funcionales, el proceso de biosíntesis no es sólo una reacción bioquímica, sino que también incorpora ciclos biológicos naturales tradicionales. Un reto clave es integrar el concepto de “separación” en la producción industrial a gran escala, lo que requiere un enfoque sistémico que aborde los principales cuellos de botella técnicos.

Desde el punto de vista de la separación de la circulación natural, las características de los sistemas biosintéticos suponen un reto importante. La dificultad de separar componentes biológicos complejos es, en mi opinión, el cuello de botella técnico más sustancial en el campo de la bioquímica.

  • Mezclador de alto rendimiento tipo DSV
    Se utiliza normalmente para procesos de absorción, mezcla y reacción de materiales gas-gas, gas-líquido y líquido-líquido con baja viscosidad del material (≤ 102). Es especialmente adecuado para la transferencia de masa entre medios limpios.

  • Mezcladora de alto rendimiento tipo DSX
    Adecuado para procesos de mezcla y reacción gas-gas, gas-líquido y líquido-líquido. Conocida por su amplia aplicabilidad y sus características de mezcla uniforme.

  • Mezcladora de alto rendimiento tipo DSXL
    Aplicado para transferencia de calor, mezcla e intercambio de calor forzado de materiales de alta viscosidad (≤ 106) y materiales poliméricos. A menudo se utiliza en configuraciones multitubo, especialmente en la desvolatilización de polímeros.

  • Mezcladora de alto rendimiento tipo DSK
    Se utiliza para procesos de mezcla, reacción y transferencia de calor en los que intervienen materiales de alta viscosidad (≤ 106) en aplicaciones líquido-líquido y sólido-líquido. Es especialmente adecuado para aplicaciones de bajo caudal con impurezas en medios viscosos.

Las mezcladoras estáticas son dispositivos eficaces, sin piezas móviles, muy utilizados para mezclar tuberías de forma continua y eficaz. En función de los requisitos específicos de mezcla y de las propiedades de los materiales, se seleccionan distintos tipos y cantidades de componentes de la unidad de mezcla. Estos componentes están diseñados para dispersar los materiales individualmente, mezclarlos a fondo y garantizar una dispersión óptima, logrando una mezcla eficaz en diversas aplicaciones industriales.

El material de empaquetadura es esencial para optimizar la separación química, también conocida como transferencia de masa, al proporcionar una gran superficie húmeda. En el proceso de transferencia de masa, la separación se produce a través de las fuerzas opuestas del calor, la presión y la gravedad. El calor y la presión impulsan el vapor hacia arriba, mientras que la gravedad hace que las sustancias líquidas se desplacen hacia abajo. El material de relleno amplifica estas fuerzas, acelerando y mejorando la eficacia del proceso de separación química.

  • Embalaje aleatorio: Este tipo utiliza pequeños materiales de relleno distribuidos aleatoriamente dentro de la columna. Ayuda en el proceso de separación al proporcionar una gran superficie para el contacto vapor/líquido, pero carece de una disposición específica.

  • Embalaje estructurado: En cambio, las empaquetaduras estructuradas utilizan materiales de empaquetadura fijos y de mayor tamaño. Estas estructuras organizadas guían a los líquidos a través de pasajes definidos, proporcionando unas condiciones de separación más controladas y estables.

La empaquetadura aleatoria se utiliza normalmente en columnas de separación, como las columnas de destilación, para aumentar la superficie de interacción vapor/líquido y mejorar así la eficacia de la separación. Las piezas pequeñas de empaquetadura aleatoria se diseñan para crear una gran superficie dentro de la columna, favoreciendo el contacto entre las sustancias que reaccionan y minimizando la complejidad. El objetivo principal de la empaquetadura aleatoria es maximizar la relación superficie/volumen y minimizar la caída de presión dentro de la columna.

La empaquetadura aleatoria se utiliza ampliamente en los procesos de separación, ya que ofrece varias ventajas clave. La principal ventaja es su coste significativamente inferior en comparación con el empaquetado estructurado. Además, la empaquetadura aleatoria mejora la superficie, la transferencia de masa y la eficacia general, al tiempo que resulta más asequible que las técnicas tradicionales, como la tecnología de bandejas. La empaquetadura aleatoria suele aplicarse en procesos como el stripping, la destilación, la adsorción de dióxido de carbono y la extracción líquido-líquido.

Cuando la estructura proporcionada por el empaquetamiento aleatorio es insuficiente, embalaje estructurado . La empaquetadura estructurada consiste en materiales organizados, normalmente discos de metal, plástico o cerámica, dispuestos en patrones consistentes en forma de panal dentro de la columna. Este diseño ayuda a guiar los líquidos en formas específicas, proporcionando una mayor superficie de contacto para una transferencia de masa eficiente. Las empaquetaduras estructuradas están diseñadas para minimizar la resistencia, garantizando un flujo de líquido más suave y maximizando el contacto.

En las columnas empaquetadas, es fundamental maximizar el contacto entre líquidos y gases. Embalaje estructurado lo facilita eficazmente al permitir que los líquidos se extiendan en películas finas, aumentando el contacto superficial y mejorando el rendimiento. Algunos materiales de envasado estructurados tienen diseños texturales adicionales que favorecen aún más la propagación del líquido. Esta característica es especialmente útil en aplicaciones de baja presión, donde confiar únicamente en la presión interna puede no garantizar una distribución óptima del líquido.

La principal ventaja de embalaje aleatorio es su rentabilidad. Si la aplicación requiere una alta capacidad con una eficiencia menor y el coste es un factor limitante, la empaquetadura aleatoria proporciona un rendimiento fiable a un precio más asequible.

Por otro lado, embalaje estructurado es ideal para aplicaciones que requieren gran capacidad y eficacia. La intrincada estructura interna de la empaquetadura estructurada proporciona una mayor superficie, lo que se traduce en una capacidad significativamente mayor. Su suave forma de panal minimiza la resistencia al flujo de líquido, mejorando la eficiencia. Además, la empaquetadura estructurada es más adecuada para situaciones en las que se requiere una mayor capacidad. baja caída de presión es esencial, ya que generalmente ofrece una menor pérdida de carga en comparación con la empaquetadura aleatoria.

En Micro reactor DODGEN está diseñado específicamente para reacciones rápidas altamente exotérmicas con una pequeña retención de líquido. Destaca en transferencia rápida de masa y calor, impidiendo la “temperatura desbocada” garantizando una elevada seguridad. Este reactor permite el escalado paralelo de reacciones tubulares sin efectos de amplificación, lo que permite reacciones continuas con efectos secundarios mínimos. Aumenta la selectividad y consigue altas tasas de conversión. Además, DODGEN proporciona equipos de acero inoxidable a pequeña escala y a escala piloto para la experimentación de los clientes.

En Reactor de polimerización DODGEN maneja una amplia gama de distribuciones de viscosidad en reacciones de polimerización. Garantiza una precisión control de temperatura dentro del reactor, reduce las reacciones laterales y elimina las regiones muertas, garantizando una distribución uniforme. El reactor es capaz de producir productos poliméricos de diversos grados en zonas de reacción separadas, lo que permite un control preciso e independiente de la temperatura. Funciona de forma continua, manteniendo estable la calidad del producto con baja caída de presión y unos costes de mantenimiento mínimos, todo ello sin necesidad de equipos de agitación.

En torre de extracción, o columna de extracción líquido-líquido, es una pieza crucial del equipo utilizado en la extracción líquido-líquido proceso. Este método separa los compuestos en función de su solubilidad en dos líquidos inmiscibles, normalmente agua y un disolvente orgánico.

La torre de extracción es un aparato cilíndrico orientado verticalmente y diseñado para facilitar la mezcla y separación de estas dos fases. La mezcla a separar y el disolvente se introducen en puntos diferentes dentro de la torre. El diseño permite una gran superficie entre los dos líquidos inmiscibles, favoreciendo la transferencia de soluto de la mezcla de alimentación al disolvente.

Para mejorar la transferencia de masa, la torre suele utilizar bandejas o material de embalaje para aumentar la turbulencia. Los componentes separados se recogen en diferentes puntos de salida. El diseño y los parámetros de funcionamiento de la torre dependen de las sustancias que deban separarse, de las características del disolvente y del caudal necesario.

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