CATEDRÁTICO :

Ing. wilder EUFRACIO arias

CATEDRA :

SÍNTESIS DE PROCESOS QUÍMICOS

REALIZADO POR:

ALVAREZ GODIÑO, Giovana

CHEVALIER SANTIVÁÑEZ, Marcel

ROJAS CASTILLO, Ana

SALCEDO PORRAS, Isabel Constanza

VIDAL PEREZ, Rolfo

YAURI GARCIA, Carlos

ALUMNOS DEL VIII SEM. DE LA FIQ-UNCP

NIVEL 0: INFORMACION DE ENTRADA:

1- INFORMACIÓN BÁSICA:

1.1. Información de las Reacciones y condiciones de operación:

a) Estequiometria de las Reacciones:

ETANO +CLORO CLORURO DE ETILO + ACIDO CLORHIDRICO

ETILENO + ACIDO CLORHIDRICO CLORURO DE ETILO

C2H6 (l) + Cl2(g) C2H5 Cl (l) + HCl (l) (1)

C2H4(g)+ HCl(l) C2H5 Cl (l) (2)

b) Rango de Temperaturas y Presiones:

TEMPERATURA:

1ERA REACCION: T = 750ºF

1ERA REACCION: T = 350ºF

PRESION DE OPERACION: P= 80psia.

c) Fases del Sistema:

Las reacciones se llevan acabo en sistema bifásico: LIQUIDO Y GASEOSO

d) Selectividad y conversión:

SELECTIVIDAD:

1 ER REACTOR: s1 = 0.982 x1 = 0.737

2DO REACTOR: s2 = 0.874 x2 = 0.915

FUENTE: 2807656 PATENTE

e) Catalizador:

No existen catalizadores

1.2. Velocidad de Producción:

PC2H5Cl = 84000 TM/año de Cloruro de Etilo/año

Kg

Lb

lbCE

mollbCE

Tn

Kg

h

día

días

año

año

TnP tiloclorurodee

4536.0*

45.64

1*

1000*

24*

350*

84000

PC2H5Cl = 342.06 lb mol Cloruro de Etilo/h

1.3. Pureza del Producto:

La pureza del óxido del etileno es típicamente mayor de 99,97%.

XD = 0.9997 ; 99.97%

1.4. Materias Primas:

CLORO: Este compuesto ingresará químicamente puro.

ETILENO: Este producto comercialmente se encuentra 96 % y con inertes (4 % de

Metano).

ETANO: Este producto comercialmente se encuentra 98.5 % y con inertes (1.5 %

de Metano).

FUENTE: Patente 2807656

1.5. Restricciones del Proceso:

Se adiciona una R.M. = 3

El cloro tiene un ratio molar de 1.5 respecto a la cantidad total de

etano y etileno alimentado.

1.6. Datos de la planta y del lugar:

Se sugiere la construcción de la planta en la provincia de Lima distrito de Huacho ya que

este lugar cuenta con los servicios básicos (agua y electricidad), además cuenta con

grandes extensiones de terreno disponible. A nuestro favor nos será factible para

conseguir las materias primas y poner nuestro producto en el mercado.

1.7. Propiedades Físicas de los Productos y Materias Primas:

a) Metano: CH4

Es el hidrocarburo alcano más sencillo en la naturaleza se produce

como producto final de la putrefacción anaeróbica de las plantas. Constituye hasta el 97

% del gas natural. En las minas de carbón se le llama grisú y es muy peligroso ya que es

fácilmente inflamable y explosivo.

Principales aplicaciones

Industrias

Laboratorios y análisis

Mezclado con Argón, el Metano se emplea en los contadores Geiger y como gas de

captura para el Detector en Análisis por fluorescencia de Rayos X (XRF). Mezclado con

otros hidrocarburos, el metano se emplea como punto de referencia en medidas

calorimétricas para la medida del poder calorífico de hidrocarburos o de carbón. El

Metano se utiliza para calibración de impurezas, en analizadores de control

medioambiental y de control de atmósferas de trabajo o de proceso en petroquímica.

Propiedades del gas

Peso Molecular

Peso Molecular: 16.043 g/mol

Fase Sólida

Punto de fusión: -182.5 °C

Calor latente de fusión (1,013 bar, en el punto triple) : 58.68 kJ/kg

Fase líquida

Densidad del líquido (1.013 bar en el punto de ebullición) : 422.62 kg/m3

Equivalente Líquido/Gas (1.013 bar y 15 °C (59 °F)) : 630 vol/vol

Punto de ebullición (1.013 bar) : -161.6 °C

Calor latente de vaporización (1.013 bar en el punto de ebullición) : 510 kJ/kg

Punto Crítico

Temperatura Crítica : -82.7 °C

Presión Crítica : 45.96 bar

Fase gaseosa

Densidad del gas (1.013 bar en el punto de ebullición) : 1.819 kg/m3

Densidad del Gas (1.013 bar y 15 °C (59 °F)) : 0.68 kg/m3

Factor de Compresibilidad (Z) (1.013 bar y 15 °C (59 °F)) : 0.998

Gravedad específica (aire = 1) (1.013 bar y 21 °C (70 °F)) : 0.55

Volumen Específico (1.013 bar y 21 °C (70 °F)) : 1.48 m3/kg

Capacidad calorífica a presión constante (Cp) (1 bar y 25 °C (77 °F)) : 0.035

kJ/(mol.K)

Capacidad calorífica a volumen constante (Cv) (1 bar y 25 °C (77 °F)) : 0.027

kJ/(mol.K)

Razón de calores específicos (Gama:Cp/Cv) (1 bar y 25 °C (77 °F)) : 1.305454

Viscosidad (1.013 bar y 0 °C (32 °F)) : 0.0001027 Poise

Conductividad Térmica (1.013 bar y 0 °C (32 °F)) : 32.81 mW/(m.K)

Misceláneos

Solubilidad en agua (1.013 bar y 2 °C (35.6 °F)) : 0.054 vol/vol

Temperatura de Autoignición : 595 °C

b) Cloro:

El cloro presente en la naturaleza se forma de los isótopos estables de masa 35 y 37; se

han preparado artificialmente isótopos radiactivos. El gas diatómico tiene un peso

molecular de 70.906. El punto de ebullición del cloro líquido (de color amarillo-oro) es –

34.05ºC a 760 mmHg (101.325 KPa) y el punto de fusión del cloro sólido es –100.98ºC.

La temperatura crítica es de 144ºC; la presión crítica es 76.1 atm (7.71 MPa); el volumen

crítico es de 1.745 ml/g, y la densidad en el punto crítico es de 0.573 g/ml. Las

propiedades termodinámicas incluyen el calor de sublimación, que es de 7370 (+-) 10

cal/mol a OK; el calor de vaporización, de 4878 (+-) 4 cal/mol; a –34.05ºC; el calor de

fusión, de 1531 cal/mol; la capacidad calorífica, de 7.99 cal/mol a 1 atm (101.325 KPa) y

0ºC, y 8.2 a 100ºC.

El cloro es uno de los cuatro elementos químicos estrechamente relacionados que han

sido llamados halógenos. El flúor es el más activo químicamente; el yodo y el bromo son

menos activos. El cloro reemplaza al yodo y al bromo de sus sales. Interviene en

reacciones de sustitución o de adición tanto con materiales orgánicos como inorgánicos.

El cloro seco es algo inerte, pero húmedo se combina directamente con la mayor parte de

los elementos.

c) Etileno:

C2H4

Peso molecular: 28

Temperatura de Fusión -169ºC

Temperatura de ebullición: -103ªC

Temperatura Crítica: 9.5ºC

Densidad Relativa del Gas (aire=1) 1

Densidad Relativa del Líquido (agua=1) 0.57

Presión de Vapor a 20ºC No Aplicable

Solubilidad en Agua (mg/l) Desconocida

Apariencia y Color Líquido Incoloro

Olor Algo Dulce

Sin olor a pequeñas

concentraciones

Temperatura de Autoignición 425ºC

Rango de Inflamabilidad: 2.7-34

El etileno o eteno es un compuesto químico orgánico

consistente en dos átomos de carbono enlazados

mediante un doble enlace. Es uno de los productos

químicos más importantes de la industria química.

d) Etano

C2H6

Principales aplicaciones:

Industrias

Aplicaciones

Químicos

El etano se emplea en la fabricación de compuestos intermedios de la síntesis orgánica;

por ejemplo el etano produce el cloruro de etileno por cloración.

Propiedades del gas

Peso Molecular

Peso Molecular : 30.069 g/mol

Fase Sólida

Punto de fusión : -183.3 °C

Calor latente de fusión (1,013 bar, en el punto triple) : 94.977 kJ/kg

Fase líquida

Densidad del líquido (1.013 bar en el punto de ebullición) : 546.49 kg/m3

Equivalente Líquido/Gas (1.013 bar y 15 °C (59 °F)) : 432 vol/vol

Punto de ebullición (1.013 bar) : -88.7 °C

Calor latente de vaporización (1.013 bar en el punto de ebullición) : 488.76 kJ/kg

Presión de vapor (a 21 °C o 70 °F) : 38.3 bar

Punto Crítico

Temperatura Crítica : 32.2 °C

Presión Crítica : 48.839 bar

Fase gaseosa

Densidad del gas (1.013 bar en el punto de ebullición) : 2.054 kg/m3

Densidad del Gas (1.013 bar y 15 °C (59 °F)) : 1.282 kg/m3

Factor de Compresibilidad (Z) (1.013 bar y 15 °C (59 °F)) : 0.9912

Gravedad específica (aire = 1) (1.013 bar y 15 °C (59 °F)) : 1.047

Volumen Específico (1.013 bar y 21 °C (70 °F)) : 0.799 m3/kg

Capacidad calorífica a presión constante (Cp) (1 bar y 25 °C (77 °F)) : 0.053

kJ/(mol.K)

Capacidad calorífica a volumen constante (Cv) (1 bar y 25 °C (77 °F)) : 0.044

kJ/(mol.K)

Razón de calores específicos (Gama:Cp/Cv) (1 bar y 25 °C (77 °F)) : 1.193258

Viscosidad (1.013 bar y 0 °C (32 °F)) : 0.0000855 Poise

Conductividad Térmica (1.013 bar y 0 °C (32 °F)) : 18 mW/(m.K)

Misceláneos

Solubilidad en agua (1.013 bar y 20 °C (68 °F)) : 0.052 vol/vol

Temperatura de Autoignición : 515 °C

E) Cloruro de Etilo

El cloruro de etilo, también conocido como cloroetano y monochloroethane, es un

compuesto químico, una vez se utiliza como refrigerante, un agente de soplado de

espuma, un aditivo antidetonante de la gasolina con plomo, y un anestésico. Se clasifica

como un hidrocarburo halogenado, lo que significa que contiene átomos de carbono e

hidrógeno con uno o más de estos últimos sustituidos por agentes de halógeno, en este

caso, cloruros. El cloruro de etilo se produce como un gas incoloro o líquido en una serie

de reacción con cloruro de aluminio como catalizador. También es un subproducto de la

fabricación de cloruro de polivinilo.

El uso industrial de este hidrocarburo clorado ha disminuido abruptamente debido a las

preocupaciones ambientales. De hecho, la única constante de este producto químico en la

fabricación de hoy es en la producción de cosméticos y pinturas, donde se utiliza para

mejorar el enlace y propiedades espesantes de la celulosa. El cloruro de etilo ha

conservado valor como refrigerante de la piel y anestesia, sin embargo, y ha surgido como

un tratamiento para el alivio del dolor del dolor muscular.

En pocas palabras, este compuesto es un vapor tópicos, o refrigerante piel. Ya que

produce un efecto adormecedor instante, a veces se utiliza para proporcionar en el

terreno de tratamiento para lesiones relacionadas con el deporte. También se utiliza antes

y después de procedimientos quirúrgicos menores, o para adormecer la piel antes de

recibir una inyección o medicamentos por vía intravenosa. El producto químico también se

usa para disminuir el dolor miofascial y mejorar la limitación del movimiento de las

extremidades.

Mientras aerosol anestésico cloruro de etilo en efecto, a aliviar el dolor debido a la tensión

muscular o una incisión quirúrgica, existen riesgos asociados con su uso. Por un lado, el

cloruro de etilo no está diseñado para uso a largo plazo ya que es un carcinógeno

conocido y el hígado del riñón. De hecho, el uso de este agente, incluso en forma de

aerosol tópico, está restringido en el estado de California EE.UU. por este motivo.

También es necesario para proteger el área que rodea el sitio de tratamiento con vaselina

para evitar que la piel de la congelación. Por lo demás, si este producto está dirigido a un

área por más de unos segundos, la piel pueden resultar dañados y pierden de manera

permanente pigmento.

Los efectos secundarios graves son raros, aunque algunas personas pueden

experimentar una reacción alérgica indicado por una erupción cutánea local, dificultad

para respirar, o hinchazón en el sitio de aplicación o de la lengua. Debido a la

“congelación rápida” efectos de cloruro de etilo, el contacto con las membranas mucosas

de los ojos, la boca o la nariz debe ser evitado. El uso de este producto, también deben

evitarse durante el embarazo a menos que realmente sea necesario. También hay que

señalar que no se sabe si este producto químico se pasa a través de la leche materna. La

mayor parte de la producción de cloruro de etilo (cloroetano) se obtiene mediante la

adición en fase líquida de HCl a etileno con catalizador de AlCl3.

El cloruro de etilo tiene aplicaciones como refrigerante, anestésico y en la producción de

etilcelulosa. También se empleaba para la producción de tetraetilo de plomo, un aditivo de

la gasolina. Sin embargo esta aplicación está teniendo cada vez menor importancia al

desaparecer del mercado las gasolinas con plomo.