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7/17/2019 6 Compuestos Fenólicos a Partir de Cascarilla de Arroz
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PRODUCCIÓN DE FURFURAL A PARTIRDE LA CASCARILLA DE ARROZ
Juan SebastDavid FernaLizeth NatalLaura CamilMiguel Leon
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1. USOS E IMPORTANCIA DE LA CASCARILLA
ARROZ
Oxigeno; 37.2%
Azufre; 0.1%
Cenizas; 17.8%
• Cama en avícolas y pesebreras
• Alimentos concentrados para animales
• Reemplazo de combustible fósiles
Figura 1. Composición química de la ca
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PRODUCCIÓN DE CASCARILLA DE ARROZ A NNACIONAL
Las zonas de más cultivo son en zonasde baja altura con respecto al mar, entoda la zona del pie de monte llanero,la zona alta del Urabá antioqueño y
por toda la costa del pacíficocolombiano.
Imagen tomada de: http://blog.360gradosenconcreto.com/wp-content/uploads/2015/03/Imagen1.jpg
Figura 2. Producción departamental para la
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2. FURFURAL (PRODUCTO)
Formula Química C5H4O2
Peso específico 11.589
Peso molecular 96.08 g/mol
Valor pH 3.5 / 4.5
Punto de ebullición 162ºC
Punto de fusión -39ºC
Punto de inflamación 60ºC
Densidad relativa (a 20ºC) 1.16
Solubilidad Etanol, éter, acetona, cloroformo
Imagen y tabla tomadas de:
http://www.sigmaaldrich.com/content/dam/sigma-aldrich/structure8/168/mfcd00003229.eps/_jcr_content/renditions/mfcd00003229-medium.pngInternational Furan Chemical. (28 de agosto de 2015). Ficha de datos de seguridad. Furfural. Obtenido de IFB: http://www.furan.com/_resources/downloads
Tabla 1. Propiedades químicas del furfural
Figura 3. Estruc
Figura 4. Pi
Aislado por primera vez en 1832 por el químico alemán JohannWolfgang Döbereiner
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3. USOS E IMPORTANCIA DEL FURFURA
Producciónalcoholfurfúrico
Producción deTetrahidrofurano
Refinación deaceites
lubricantes
Producción defármacos,fungicidas,
bactericidas
Producción deresinas y
polímeros
Refinación debutadieno
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4. MERCADO DEL FURFURAL PaísPro
(T
Estados Unidos
Unión Soviética 4
Republica Dominicana
Republica Popular China
España
Italia
Sudafrica
Francia
Filipina
Polonia Hungría
Argentina
Brasil
Rumania
Checoslovaquia
Imagen y tabla tomadas de:
Chemical Economics Handbook. (2011). Furfural. Obtenido de: https://www.ihs.com/products/furfural-chemical-economics-handbook.htmlPlaza, E. & Posligua, P. (2006). Obtención experimental de furfural a partir de la cascarilla de arroz. Ecuador: Universidad de Guayaquil
Figura 5. Consumo mundial de furfural 2010Tabla 2. Países productores de furfural y
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5. IMPORTACIONES Y EXPORTACIONES
País importadorValor de la
importación
Evolución de las
importaciones
Estados Unidos 10 M USD 15.6 %
Tailandia 9018 K USD 55.0 %
Japón 4581 K USD 38.6 %
Brasil 3269 K USD 116.5 %
Francia 2218 K USD 7.5 %
País
exportador
Monto de las
exportaciones
China 31 M USD
Sudáfrica 5837 K USD
Austria 3070 K USD
Tablas tomadas de: Quatrax. (29 de agosto de 2015). Estudio de mercado: 2-Furaldehído furfural. Obtenido de SmartExport: el portal dedicado http://www.smartexport.com/es/2-Furaldehido_furfural.293212.html
Tabla 3. Importaciones de furfural a nivel mundial en el 2008
Tabla 4. Exportaciones de furfural de exportadores en el 200
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País importadorValor exportado en
2014 (USD)
Cantidad exportada
en 2014 (tonelada)
Valor unitario
promedio
(USD/tonelada)
Venezuela 172.000 28 6.143
Ecuador 95.000 39 2.436
Perú 4.000 <1
RepúblicaDominicana
6.000 6 1.000
Tabla 5. Indicadores comerciales de exportaciones de furfural desde Colombia Figura 6. Participd
Imagen y tabla tomada de Trade Map, 2015
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Tabla 6. Indicadores comerciales de importaciones de furfural por Colombia
País exportadorValor exportado en 2014
(USD)
Cantidad exportada en
2014 (tonelada)
Valor unitario
(USD/ton
China 9´992.000 569 17.5
EEUU 6´633.000 300 22.1
Alemania 4´262.000 420 10.14
Suiza 3´453.000 6 575.5
Singapur 1´863.000 17 109.5
India 1´647.000 32 51.4
Taipéi China 1´567.000 490 3.19
México 1’ 304.000 72 18.1
España 853.000 33 25.84
Italia 345.000 5 69.0
Tabla tomada de Trade Map, 2015
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6. NIVEL DE PRODUCCIÓN
En este proyecto, se supondrá que se abarca el 40% de la de una de la plantas ubicadas en Rusia, la cual produce mediante la técnica de Vedernikov’s. Esta planta tiene una de 8.000 toneladas de furfural por año (Wondu & ThecnoloPor lo tanto se pretende simular la producción anual toneladas del producto.
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7. MODO DE OPERACIÓN
Actualmente el modo de operación del furfural se lleva a cabo mediacontinuos y por lotes, pero en varios de los países de mayor producciócomo lo es China, utiliza el método por lotes. China mediante este métoreducción de tiempo (1 hora) a una temperatura de 45°C, las cualeconsiderar condiciones favorables para la disminución en costos de energéticos (Amaya & Flores, 2011).
Debido a estas ventajas y que es el método más implementado en laproducción del furfural se escoge un modo de operación por lotes.
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8. RUTA DE SÍNTESIS A ESCALA INDUSTRIA
Biomasa Secado TrituradoReactor
(Mezcla yMacerado)
Destilación (Columna I) Condensador Decantador Rectificador
(Columna II)
Furfural
Figura 5. Diagrama de bloques del proceso para la obtención del furfura
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9. REACCIONES QUÍMICAS
Reacción Principal
Imagen tomada de Macías, 2012
Figura 7. Hidrólisis de los polisacáridos a pentosas las cuales posteriormente se deshidratan a furfural
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Reacciones secundarias
Figura 8. Posibles reacciones secundarias o laterales en el proceso de conversión de pentosas a furfural.
Imagen tomada de Campos, 2015.
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Imagen tomada de Campos, 2015.
Figura 9. Posible mecanismo de reacción para la formación de huminas como subproducto de la síntesis de furfural.
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9.1 REACCIONES Y/O MATERIAS PRIMAS ALTE
REACCIONESSegún Rubio Caballero, “El furfural seobtiene exclusivamente de ladeshidratación de la D-xilosa oarabinosa presentes en la hemicelulosa(pentosas en residuos agrícolas), noexistiendo ninguna otra ruta sintéticapara su producción” (Rubio, 2014).
MATERIAS PRIMASMateria prima % Pento
Tusa de maíz 30 – 3
Cáscara de avena 32 - 3
Cáscara de arroz 16 - 1
Bagazo de caña 25 - 2
Cáscara de almendra 29 - 3
Cáscara semilla de algodón 24 - 2
Tallos de maíz 23 - 2
Pajas de trigo 18 - 2
Cascarilla semilla de girasol 23 - 2
Residuos de aceitunas 21 - 2Tabla 7. Materias primas empleadas en la producción de furfural, con
obtención del furfural
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10. MATERIAS PRIMAS
a. CASCARILLA DE ARROZPrecio: Al ser un residuo agroindustrial sucosto es muy bajo y su precio es de $500.000por tonelada.
Mercado Mundial: El arroz es el alimento masconsumido a nivel mundial.
Mercado Nacional: Al año 2008 a producciónde arroz se puede representar con el 13%del área cosechada en el país.
Antioquia,
139.931Bo
Meta, 901.466Nariño, 1.2
Norte deSantander,
306.342
Santander, 7.925
Sucre, 470.776
Tolima, 0
Valle del Cauca,
102.079
Arauca, 36.185
Casanare, 699.743
Putumayo; 3.157
Amazonas, 97
Guaviare, 1.397 Vaupés, 114
Figura 10. Producción departamental para la biom
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b. ÁCIDO SULFÚRICO
Apariencia Líquido aceitoso incoloro
Densidad 1800 kg/m3; 1.8 g/cm3
Masa molar 98,08 g/mol
Punto de fusión 283 K (10 °C)
Punto de ebullición 610 K (337 °C)
Acidez −3; 1.99 pKa
Solubilidad enagua Miscible
Tabla 8. Propiedades químicas del ácido sulfúrico
Imagen y tabla tomada de Dickerson, 1993, Chemical Economics Handbook, 2014, Cisproquim, 2005
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11. SUBPRODUCTOS
a. ACETALDEHÍDOPunto de ebullición 20.2°C
Punto de fusión -123°C
Densidad relativa (agua = 1) 0,78
Solubilidad en agua Miscible
Presión de vapor, kPa a 20°C 101
Densidad relativa de vapor (aire = 1) 1,5
Punto de inflamación -38°C
Temperatura de auto ignición 185°C
Tabla 9. Propiedades químicas del acetaldehído
Figura 13. Estructura quím
Figura 14. Pictogramas
Imagen tomada de Mayer, 1987
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b. FORMALDEHÍDO
Punto de ebullición -20°CPunto de fusión -92°C
Densidad relativa (agua = 1) 0,8
Solubilidad en agua Muy
elevadaDensidad relativa de vapor (aire = 1) 1,08
Punto de inflamación Gas
inflamableTemperatura de auto ignición 430°C
Límites de explosividad, % en vol en aire 7-7
c. GLICERALDEHÍDO
Tabla 10. Propiedades químicas del formaldehído
Figura 15. Estructura química delformaldehído
Figura 16. Pictogramas de peligro
Figura 17. Estructura química d
Figura 18. Pictogramas
Imagen tomada de Ege, 1998
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d. ACETONA
Punto de ebullición 56.5°C
Punto de fusión -94°C
Densidad g/ ml (a 25 °C) 0,788
Solubilidad en agua
Miscible con agua, alcoholes,cloroformo, dimetilformamida,
aceites y éteres.
Densidad relativa de vapor (aire = 1) 2
Punto de inflamación 18°CConductividad eléctrica (S/cm) 5.5 E 08
Temperatura crítica 235.05 °C
Presión crítica 35257.5 mm de Hg
Tabla 11. Propiedades químicas de la acetona
Figura 19. Estru
Figura 20
Imagen tomada de Ege, 1998
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e. ÁCIDO LÁCTICO
Masa molecular 90.08 g/mol
Punto de fusión 16.8-18 °C
Solubilidad en agua Muy buena
Punto de inflamación >74°C
Tabla 12. Propiedades químicas del ácido láctico
Figura 21. Estructura química d
Figura 22. Pictogramas
Imagen tomada de Bailey & Bailey, 1998
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de Guayaquil
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18. Wondu, B. & Tecnology, S. (2006). Furfural chemicals and Biofuels from Agriculture. Australia, Sydney.