RESUMEN: En este trabajo se ha realizado el diseño del proceso de purificación de estireno mediante adsorción en alúmina. Esta purificación consiste básicamente en la separación de agua y el inhibidor de la polimerización, 4-terc-butil catecol (TBC), presentes en el estireno como etapa previa en la obtención del caucho sintético, ya que la presencia de estos compuestos dificulta y encarece dicha operación. Para determinar las condiciones experimentales de trabajo, se ha tomado como referencia un proceso operativo actualmente a escala industrial en la planta de fabricación de caucho sintético que la empresa Dynasol Elastómeros posee en Gajano (Cantabria). Así mismo, se ha empleado el estireno que esta empresa utiliza como materia prima que posee alrededor de 150 mg/kg de agua y 15 mg/kg de TBC. En primer lugar, se ha procedido a la determinación de los equilibrios de adsorción agua-alúmina y TBC-alúmina. A continuación, se ha efectuado una serie de experimentos dinámicos a escala de laboratorio en los que se han obtenido la evolución de la concentración de cada uno de los adsorbatos en el estireno a la salida de la columna de adsorción en función del tiempo. Posteriormente, se ha llevado a cabo el desarrollo del modelo matemático para lo que se han analizado las distintas etapas en el proceso de transferencia de materia, así como sus consecuentes resistencias, y se han obtenido los parámetros correspondientes. A continuación, se ha realizado un análisis del cambio de escala, para lo que se ha procedido a la construcción de una planta piloto en la propia factoría que produce el caucho sintético, en la que se han realizado diversos experimentos que han sido contrastados con las simulaciones que predecía el modelo matemático. La comparación ha permitido validar el modelo y los parámetros cinéticos. Finalmente, utilizando el modelo y los parámetros obtenidos en las etapas anteriores se ha simulado el proceso de purificación de estireno operativo a escala industrial.
ABSTRACT: In this work, the design of the purification process of styrene by adsorption onto activated alumina, has been carried out. The purification consists basically of removing water and a polimerisation inhibitor, 4-terc-butyl catechol (TBC), as a previous step in the manufacture of synthetic rubber. To determine the experimental working conditions, a real process that operates on industrial scale in a factory which produces synthetic rubber in Spain (Dynasol Elastómeros) has been taken as reference. The styrene used in this work is the industrial raw material and contains approximately 150 mg/kg of water and 15 mg/kg of polimerisation inhibitor. First, adsorption equilibrium water-alumina and TBC-alumina have been studied. Then, some dynamic experiments on laboratory scale have been carried out in order to obtain breakthrough curves for both adsorbates. A mathematical model that describes the mass transfer process has been developed analysing the possible resistances, and the corresponding parameters have been obtained. To analise the scale-up of the adsorption process a pilot plant has been built in the synthetic rubber factory and the experimental results have been compared with the results predicted by the mathematical model. Finally, thanks to the mathematical model, the parameters that have been obtained during the laboratory scale experiments and its validation on pilot plant scale, a model that can describe the industrial process and can be useful to find the best operation conditions has been developed.
