Separation of carvone by batch distillation from the mixture obtained from limonene oxidation/Separacion de carvona mediante destilacion discontinua de la mezcla obtenida de oxidacion de limoneno

• Published in: Revista Facultad de Ingeniería no. 104; p. 118
• Main Authors: Becerra, Jaime Andres, Villa, Aida Luz
• Format: Journal Article
• Language: Spanish
• Published: Universidad de Antioquia, Facultad de Ingenieria 01-07-2022
• Subjects: Analysis; Fine chemicals; Phthalocyanins
• ISSN: 0120-6230
• DOI: 10.17533/udea.redin.20210848

Limonene is the main constituent of citrus oils whose oxidation produces a set of fine chemical compounds such as carvone, carveol, and limonene 1,2-epoxide. This contribution reports the results of the experimental evaluation and computational simulation of carvone separation by fractional distillation from the reaction mixture. Carvone was obtained from limonene oxidation over a perchlorinated iron phthalocyanine supported on modified silica catalyst (FePc[Cl.sub.16] - N[H.sub.2] - Si[O.sub.2]) and t-butyl hydroperoxide (TBHP) as oxidant. Both experimental and simulation results support that fractional distillation (in batch and continuous) is a suitable technique for concentrating carvone. However, in the presence of water, the formation of immiscible L-L phases makes the experimental separation of carvone more difficult. Simulation results of the batch distillation incorporating the NRTL-RK thermodynamic model indicate that if water, acetone, and t-butanol are previously removed from the reaction mixture, carvone composition can be enriched in the reboiler from 4% up to 50%, or around 86.5% if the removal is in a third distillate cut under vacuum conditions. El limoneno es el principal componente de los aceites citricos de cuya oxidacion se obtienen compuestos de quimica fina tales como carvona, carveol y epoxido de 1,2-limoneno. En esta contribucion se reportan los resultados de la evaluacion experimental y mediante simulacion computacional del proceso de separacion de carvona mediante destilacion fraccionada por lotes de la mezcla de reaccion. La carvona se obtuvo a partir de la oxidacion de limoneno con una ftalocianona clorada de hierro soportada en silice modifcada como catalizador heterogeneo (FePc[Cl.sub.16] - N[H.sub.2] - Si[O.sub.2]) y el agente oxidante hidroperoxido de terc-butilo. A partir de los resultados experimentales y las simulaciones se infere que la destilacion fraccionada (por lotes y en continuo) es una tecnica adecuada para la concentracion de carvona. Sin embargo, en presencia de agua, la formacion de fases L-L inmiscibles hace que la separacion experimental de carvona sea mas dificil. Los resultados de simulacion empleando el modelo termodinamico NRTL-RK indican que si se retira previamente de la mezcla de reaccion la mayor cantidad posible de agua, acetona y terc-butanol, la mezcla liquida con una fraccion molar de 4% de carvona, se puede enriquecer en el rehervidor hasta un 50%, o cerca de 86,5% si se retira en una tercera fraccion de destilado operando en vacio.