ALUMNOS:

ALVAREZ LOZRNO MARTHA @&OR/& /-

DE ALBA ROMERO LUIS m i m m

FRANCO OROfCO MIPt3BA6bNA.

IN@. URIEL AMOHá8A.

Con to i que yo lo creo, ¿ que rmporto que !o cterto no /o seo?

n

. I

A nuestros Padres

El grupo de acroleins, desea expresar su

gratitud a todas las personas que l e s - han ayudado en 6ste proyecto, tanto di - recta como indirectamente, Agradecemos - especialmente a l Di-, Liario Vizcarra ::leu-

doza , p o r el respalao y aliento que 30s

brindd durante l a realización d e l progec - to, a s i curno ta.nbiéc por SUE finas aten-

ciones, Queremcs hacer patente nucstro - I

i 1

reconocimiento a l Departamento de 3cge - n i e r i a S;líaica por el interes mostrado y

sus valiosas cr í t ices, Finalrutr-nte agrade - cenos a uueci;ros padi-es el apoyo, a l i e n -

to, paciercia y cosprensión.

2.-

3*-

4 . -

5.-

6.-

7.-

C) .- c'? -, -

4

/ ,/'

La acroleína es empleada como materia prima para numero - sos compuestos, tal como l a aetionina, un aminoácido, escerA - cia1 en la dieta de animales jovenes (animales de granja), pa-

ra su desarrollo normal. Otras síntesis igualmente importantes son:

- Sintesis de aqinoácidos, lisina, metionina, etc, - Sintesis de 6ciao acrílico,

’, -4 ..

- Sintesis d e l alcohol afilico, de la glicerina y del glicerol

- Sintesis de la piridina y de l a ! -picolina, . - Sintesis d e l glutaraldehi&o,

1 - Nodif icacibn de feculas alimenticias . I

- Sbtesis del pentaeritritol Se ha empleado acroleins como señal de alarma en sistemas

de refrigeración en virtud de que concentraciones muy dgbi les,

por ejemplo, de una parte de acrolefna por Ic1116n de partes de

aire, producen manifiesta irritación en los ojos y la nariz en dos o tres minutos y causan un dolor casi inVolerable en cinco

minutos, Ha teniao alguna a.plicación cox0 agente iacrimógeao - en la guerra. Se ha usado tambieh para a-snaturalizar alcohol,

como intermedio er- l a síntesis de materias colorantes y cox0 - desinfectante de aguss de ebasteciziento y &e aguas clmcales.

Probablemente tenga aplicación en l a industria de p l&st i cos - pues se han concedido varias patentes que anparan productm de

coodensacibn en los que se usa acroieínz c m o nateri?. ?rim.

c

- /

/ Por ejemplo: con tiourea g acroleína se obti+:nen proauctoc de

condensación transparentes, Se obtiene un producto rpsinoso,- /,

duro, insoluble y mal conductor de l a electricidad con<iensan-

do acroleha con fenoles en presencis de l"/i de hidrbxic'lo de - sodio como catulizador. Otra patente ampara un m6tod.o para la

polimeriaaci6n de o(- sustituidas y su conversión en termo - plásticos moldeables.

5- -

Se produce acrolsína cuando se pasan glicerina y un ceshi - dratante sobre u3 catalizador de a l h i n a a 100 OC. Se se pasa-

glicerina sobre un alambre de platino incandescente, se obt ie -

nen acroleha, glioxal y fo.rmaidehído. Con hido crómico, oxi-

do de platino, cobre o plata, como catsliztidor, se puede dechf - drogenar el alcohol alflico y convertirlo en acrolefna. darn - bien se puede obtener acrolefna deshidratando una mezcle de - glicerina conercial y ácido bórico cristalizado. Se c a l i e n t a - l a mezcla hasta expulsar toaa el agua y luego se separa l a a - croléina por destilación. Otro método de preparación es la as-

persión de sulfato mercúrico en una corriente ae propilena. Se

forma un producto intermedio que se descompone espant$nearnante

y produce acroieína. Este método fue pateutato e a previsión - I

de l uso comercial. I I

Hay patentados varios métodos industriales para la obten-

ción de acrolefnas. -Uno de ellos se basa en deshidratar dos a3 dehldos alifQticos, como el formaldehido y el acetaldehido, - que se ponen en contacto con un catalizador dcshlbratante s61i - do 8 250-325 OC. Así se propssan las acroleínas a- blquilsus-

tituidas. Ita reacción se efectUz con el iminación at! agua.

acrole ina CH CI-f CIiG + Ci120 --+ CX2:C(CH,)C3C 3 + n2O

3 2

q -met i i a c r o l e i na

El formaldehído reacciona también con otros aldehíaos alir'áti-

cos, como el acetaldehido, para forzar acroleína en presvncia-

de acetato de plomo a temperatura de 200 a 400 OC. Se puede - producir acrolefna, sin catalizador, por pirólisis de éter al€

lice a temperatura de 550 a 600°. E l acetileno es la mate2j.a - prima en otros procedimientos; el acetileno reacciona con for-

maldehfdo en fase de vapor y en presencia de un catalizador de condensación, como el silicato de sodio o el fosfato de cinc,-

a unos 225 OC. También se puede efectuar la condensacidn de - una mezcla de formaldehíao y un oxoderivado en fase de vapor,-

a temperatura de 200 i 400 O C , sobre fosfato tricálcico coillo - catalizador. Pueden prepararse acrolehas sustituídas por des-

hidrogenación catalítica del alcohol co~respondiente, Las mate

rias primas para producird-metilacroleha y A-etilacroleína-

son, respectivamente, 2-metil-2propen-1-01 (alcohol metilalíli - c o ) y 2-etil-2propen-1-01, de igual manera que el alcohol Eli-

lico es la materia prim correspondiente para la producción de

acroleina, También se puede efectuar la resccibn p o r oxidación

con aire en fase de vapor, 'empleando al- catalizador metáli-

co apropiado. e

En la industria, la acroleba se obtiene por l a oxidación

directa del propileno o por la condensación cruzada del acetal - dehído con el. foraaldehfco, El rendinienUo obtenidc con uno y-

otro procedimiento es considerable, y la elección en el aspec-

to económico dependo de la facilidad con que puedan cqnsey i r -

se las materias primas.

Ahora que e l país, t i eae Graves de f ic ienc ias , tanto BE la

alimentación, como en e l abasteciniento de agua, una solucibn-

podría ser l a acroleína a xrt i r de l a oxidacidn parc ia l a e l - propiieno, porque México, pais rico en recursos naturales, co-

mo l o es, en éste caso, e l ,petróleo, recurso no renovable, ac-

tualmente ut-i l izado como combustible, puede ser empleado con - un mayor provecho. ütros mdtooos de obtención de acrole íoa en

bI&ico no son muy f a c t i b l e s , debido 8 que las materias ;rimas,

o no se producen en e l p&is, o su capacidad de consuno, e s t 6 - d i r i g i da a otros productos igualnente in?ortantes, y l a insor-

tación de dichz materia primz haría no rentable e l proceso, co - amo sucede con l a gl icer ina.

La zcro le ína y l2.s a c r o l ehas rtlfa - ws t i tu f das t ienen l a ~ ~ I - R I U ~ Z . gcner;rl CII: - C ~ C H O , en 1- que ~i puede se r un storno de hidrógeno, un grupo s l qu i l o , o un ~ p p o m i l o . La acro le f - na también se conoce como propenal, srldehffio z c r f l i c o .

L:,. acrole fnz, es e l yiezbrq mz?is senc i l l o de l a c l z r e de l o s cldehsdos insaturi.dos . Los c,lfn-clerivzdos de l a acro le í - na t ienen l a roma generrrl CB = CBCKO, en la que R reprecen- ta un *-PO d q u í i i c o . I?ace FOCO tiempo que 12 acroieína y

l a met i lmro le fna ( ~ l f z -me t i l a c r o l e i n z ) se h a l l a en e l comcr- c i o en grpades. cpntidades. Lz. gr."yn p.ctividzd q u h i c z de IC? a- cro le fna es atribuida a l a conjugación en l ~ , moléculr de ésta

d e l grupo carbonf l ico con el. L ~ y o v in i l o . liuchos de l o s re-

cientep adelmtou logrados en la qufmiczt de 12 acroleí i ia h m resultado de 1:: q i i c a c i 6 n de nétodos p , r a contro1C:r 12. notu- ble re:>.ctivi&-.d de estn sus-bncia, con e l k i n 6e. poaer nrepc?- rar l o s productos deseados. Este ccpecto d e la cncroleinu k . , ~

despertrcdo mucho interés en los paises de industria qufmica desarrollada . bricada en Alernanicr en pequeñp- e s w l a por e l método de 1~ con- densac ibn crraz ?-da.

Al* tiemr,o después, se repcrb en cFntidndes l imi tadas como cornytiesto experiinentnl F O ~ : 1st S h e l l Cheriicnl Corpox.;?tion y l a Union Cerbide Cheniczls Compmy. T2n 1952, la Union Carbi-

de Chemicrls C ú m p m y r.nunci(5 sus operaciones en p?-n 2sc~. l z ,

Durcnte l a Segunda Guerrc. ;"dundial, 1~ zcro leh2- zr? f e -

con el priner despccho de =icrole;nr en wl vagón tnnque. Avn9-u.e

=Ec-buc:lrnente, I r . She l l Chemic1 Corporntion no fzbr ica, x ro l c ' i -

ñist t i ene p l m e s p:dm. In, ;~roc~ucción industr ia l de es te conywez- to.

LE polimerizp-cibn d~ l i t zcro lc ina se Petarda por ?..ciiciOn de 0.1 E 0.25~; de hidroquinnnn. LE?" zcrole fn. v,cgones tznqiies o en bidones con exciueión de oxfiyeno. Almce- ncdr en e s t F s condiciones, ce ~ o l i n e r i z ? . menos de 1/ sor ncs. U i ,re extrce e l e s t z b i l i z r d o r , 7 . cicrolefnc. se 1;olirnerizc exo- tdrmicmcnte con r'omzcibn de un: resina de enlrces cruzados insoluble . Lzs eurtzrncit- s z.lc:2.1incts inici:?in lc? Tolher iz?+c ibn

que p e d e resu1tp.r pel i f frosa. LOE rc idos fuer tes tcimbien CT.-

tzlizpn rrp idmente la polimerizcción.

ce despr;.chc en

Gn com;.uesto que contiene trnto un Coble enlzce c?.rbono-

csrbonocomo u-nr unibn doble ccrbono-oxigeno t iene , por 3-0 ze-

nerc l , yropiedadec clue ron cFr zc t e r i s t i c z de ,rmbFs fvaciones.

(grupo ai cual pertenece 1. ecroieínF,), l o s dobles enlctces C=

C . y C = O se encuentrcm seprr'dos Entre zf ?or t?n solo enlzce s enc i l l o C-C, e:: aec i r , dich?.s w-iones Ee encuentrcn conjuga- dzs. A causa de esta conjugFción, t T l e E :ust*--ncigs no colmen- t e presentm 'Fropiedpdes de 12s funciones indiv iduzles ~ i n o , ademáz, c i e r t z s otrris.

Hoy en 17 i zdustr ic üe procesos de hidrocrrburos, l a 2-

croleh:.. c3s considerrdc w- y r o d u c t o x n o r (pequer??. prodiiccib??) y pocos consumidores), s i n emb::rgo eat?. e i t u ~ c i ó n est? conen-

znndo a crrntipr r&pi&;?iente. 3:ute cmb i o comenzó er l o s 62 's

con el n c r i l o n i t r i l o y tc iüo acr iL ico vi? propileno; revolu- ciontndo e l ües i r ro l l o ?e m e v o s cz t z l i z rdores y :.;rmdes ynte!r,-

les , permitiendo pro5ucción de rcrolefn: ca pa r t i r del.

propileno .

i3n l o s conpuestos carboni l icos nlfp,beta-no saturedas

La acrolefnr t:imbidn conocida come pldehfdo acr f l i co ,?ro- penzzl, aldehido 2111-ico, es un l í qu ido inco loro o l i c e rmen t e c.lmrrilicnto d e o l o r acre muy i r r i t a t e ; se i n f k m , muy f t A c i l - mmte, GUS vayores : on n$s pesado3 cue e l :>.ire (,.?proxini?.6men- t e dos veces mAs ) por l o que deben e l i n i w r s e l a s posible5 fuentes de ign ic ión de todas 12s $kens en que se menejn. I.= a-

croleina. form^. mezclas explosivas con e l ?,ire, sien60 SUS 1%-

mites de explosividad d-e 2.e$ ~1 3174, su temperatum de puto-

i gn ic ión se alcanza a l o s 278 C y su p m t o de infirmacidn en

c q p cerrada a -26OC y en cop;." cb ier ta de -17'C . Se a m t i izo

l i q u i d 8 entre -87'C y 53°C que son SU -,unto de fusidn jr e%-

l l i c i d n respectivcmente. rio es corrosiva para, l o g materiziec de construcción J es soluble en e,yua (20.6;;; en yeso x 2'0°C) y

mes 12gerE quc ells? (densidEd re lat iva. = 0.841). E l l i m i t e máximo permisible de concentración p r r s j 3rn;i-

O

4

das de 8 h es c:e 0.1 - .p.m. y y:lrp jornedas c:e 15 minutos es de 0.3 p.p.ni.. Dentro de es te rango de concentraciones 'J perf- o d o ~ de tiempo, no se requiere e l uso de equipo de protección personal.

~a acrolein;) irritz nwy f5cilmente 1- p i e l y 1i.s menbrn- nns nucoscns, es Faern& tembidn poderoso lacrimógeno. hz zero-

l e í n r se yol imerizz espontSr-eanente con el tiemco y form;?, una

m s i ~ . b lmca zxo r fa llm: dc7. d isacr i l o , insoluble en qga, ~ l c o -

hoi,&cidos y ,".lcalis. C=Llentcndo zcro le fna poi ocho dhc ' c on dos c cuztro volúmenes c?e ckgur 2 1 'O'C, ~e forma un:! resin2 similftr 2-1 disr..crilo. ZstLT, resin:?, se rebl-,ndece u 6 0 ° C y :;e- nera a.crolefna 8 l O O * C . YequeñF-s czntidze-es de $-lc?.l i c?.ust i - -.

co O de ¿'kid0 carbónico en soiiición clcuosa de acrolefnc, oct.-

-

uionain trcmbi6n 1- f o r n ~ ~ i ó n de tin 1 olímero bl. nco mioorfo.

d o sulfuroso, s u l f i t o c?e c::lcio, p irogr . lo1 o hidroctinonr . Lz acrolein?. se 0xie.r lentmnente en e1 -.ire z la temper7,turF. or- dinaria y fomz Cciüo pc r f l i c o . Con pqueñz cmt idFd de 6xido de p l s ta Ir rericcibn es rz’dpida y cumt i t r t i v a . E l &ido n f t r i -

~ a , s soluciones tie acroleinr, p e t e n estF,t i i i zFrse cc\n Xci-

eo oxida l a zcrole fna y 11. convierte en !cidos: g l i c ó l i c o y

ox&lico; l a oxidación con’dcido crónico produce dióxido de car-

bono y Jcido fórmico. Si se p . s a ur-a mezcle 6e acrolefna e h i -

drdgeno sobre un c a t s . l i z 4 o r dc níquel P. más de 160”C, se f o r -

mr a’fdehido propiónico. LE reduccibr; d acroleins con h i d r 4 p -

no sobre plz-tino co lo idni forinr? e l misno zldehfdo. Con m.cnlc;ct- mn de a1i:mini.o como czt:alizador .;e f om?. aldehido propibnic? y Rlcohol c - l i l i co . Se obtieae d i v i n i l g l i c o l s i se us% un phr de cobre y cinc cordcido ucdtico diluido. LE kcroleinn se coz- bina d.irectmente con bromo y cloro.

Si se trF.tz acrolein?. en I ~ x e ~ r p o r con exceso de rimonka-

co se form;. a c r o l e i Í l r i . - ~ c~ i c~ co , QUO a l ser d e s t i l a d o p i e rde ?--

gua y produce +rnetil?iridiria. Xsta r a g ~ c i b n es catc l izcda p o r

e l f os fato de aluminio. L;. crcrolefnrl rmccion?, con hidrazinz

en solución etérea y f o r m a p i rwo l i na .

LE sccrolein=i. es tbxica por ingestión, por inhrb.ciór- y

cu:-m60 se nbsorbe 5“ trzvds cie 1s piel. Ln:z v o l a dosis de 8.05

g b g de yeso corporal adninistrada >or via buczl e s - l a 31; p- rr: las r::ts?s. La clcroieinn irrit- lo is ojos, l e s v ias r e u - i r z + -

tor i zs y 10: pulmones $7 debe z- , - ,ej ;rse cox cuidzc?o er. sistarn2.L: de reacción cerrados o cii con2iciones d e &ecu:xh. ventilctci6n.

I

En ésta reacción s e han empleado v a r i o s catal izadores . U-

no de e l l o s es e l óxido cuproso sobre un portador i n e r t e . Otro

es el s e l e n i t o de p l a t a reforzado con bxiao cuproso y sosteni-

do por mater ia l inezte. 31 prinier c a t a l i z a d o r e s a lgo a m o s e-

f i c a z que e l segundo, pero l a myor e s t a b i l i d a d d e l s e l e n i o y-

su escasez en e l mercado son dos inconvenientes,

Una forma porosa de alúmina fundiba es un portador adecua

do para el óxido cuproso. 1 1 ; l c a t a l i z a d o r se prepara en fo rma - de gránülos o de pequeñas p a s t i l l a s y s e introduce en l a sec - c i 6 n tubular de un cambiado2 de c a l o r colocado vert icalmente ,

-

La oxidación e s exotérmica y e l c a l o r que s e dio*p a a t ra

vés d e l tubo e s u t i l i z a d o pare

da. Las p r i n c i p a l e s ruacciones

pueden representarse así: 4

CH2:CHCH3 +-Oa -I

2CH2:CHCH + /O2 - 3

- preca1enta.r l os gases de eEtr.1-

que ocurren en e l converticicr -

6C02 + óH20 3

Ocurren o t r a s reacciones en menor e s c a l a que proclucctn -- formaldehído, acetaldehído, propionaldehiao y acetona.

La r e a c c i h que produce acroleína g agua predoaina sobre-

las otras cuando hay exceso de sropi leno sobre e l oxzgeno,

El rendimiento de la operación e s función de l a s concen - traciooes ue propileno y oxígeno (aire), de i.a velocidad üe la

mezcla gzceocn cobre e l lecho de catalizedor y de l catalizzdor

m i s m . I

La capacicad del reactor para disipar el calor gzn-rado y mntener la temperatura óptima de la reacci6n es.otra lizlita -

. ción prática de l a producci6n. Al disefiar el reactor, se debe-

rá tener en cuenta que psra obtener l a velocidad límite de la -

masa reaccionante, debe oserarse a presión moderada (presión - atmosférica). La temperatura óptina de la reacción varía con - la actividad del catalizador, pero commente oscila entre - 300 y 450°c.

El gas que saldrá del reactor pasa por el refrigerante - antes de ser lavado con agua. La columna de lavado sepora la - acroleína con pequeñas trazas. De la columna sale un gas que - contiene nitrógeno, propileno, dióxiao de carbono y a lgo de o-

xígeno. Cono el gas de escape contiene propileno, conviene ins

t a l a r un sistema para recuperar este hidrocarburo o un pequeño

sistema catalftico de un s6fo paso para conver3irlo en acrolei - na en condiciones más rigurosas que las empleadas en el reac - tor grande.

La acroleha y l os subproductos carbonflicos se obtienen-

en forma de soiuci6n acuosa diluida, La acroleina se refina - después por destilación fraccionada. Desde el punto de vista - industrial, las condiciones en que se efectúa la reacción de - penden-de l os factores &e prodtlctividad y del deseo del máximo

rendimiento quhico. Ln la práctica, l a eficiencia de l a oxida

ción suele ser algo menor :e 86%, rendimiento citado en l a li-

r

-

teratura de patentes para condiciones especiales,

/ ,I'

¿ I o t

m = u a S r - - -. L

2. a O 3'

Las materias primas utilizzdas en 6 s t e proceso son basics - mente p r o p i l e n o y aire, adenás de un catalizador industrial: - Antinonio -2staiio.

4 El propileno ( CH2:CBCíi3) peso molecular de 42,078, e s el

segpmio miembro de la serie ae hidrocarburos monoetilénicos - normales, Es un gas incoloro e inflamable, de olor agradable.

Se utiliza mucho para síntesis orgánicas inuustriales.

Constantes f í s i c a s y quíniicas del propileno:

P. f.,OC ................................... P.eb.,°C ................................... Punto Triple.................,....,...,,,.,.

. -47 d4 ........................................ dq 20 ........................................ Densidzd del vapor (aire= 1.0)..............

Viscosidad, centipoisec, a :

-185°C...... ............................. -llO°C.*...........*...,*.*.*.o*..o......

Temp. crít., VC........................,,...

Xnergía l i b r e de formación . 25OC, cal/nol. ....... Calor de combustión de l gas:

14,930'-

10 CAZ4 ni local^^^. .................................... 9

Cal/mol....................................e... 460,428

Capacidad calorífica, Cp, a 2SoC, cal/(mol)(°C)... 1s.Lví'

Llmites de inflamabilidad en el aire, vol.>;:

S u p e r i o r , . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.1

Inferior, ...................................... 2,/0

Valor calorífico (sat. con vapor de agua) a l55"C, 3 y 760 mm de Hg, Kilocal/m ........................ 20,441

Temp, de la l l a m en a i r e a 18OC, OC:

Supuesta combustión cornpaeta. .................. 2,20 4: I

Real .......................................... 1,935 ;

Constantes de Van der Waals: 2 2 a, (atm)(i )/(mol> ............................ 8.579

(atm)(pie cÚb. )/(lb.mol) .................. 2,155 2 2 ,,

. b, 1/nol....................................... 0.08272 2 pie /lb.mol..........o...................~.. 1.332

Solubilidad, ml gad100 ml disolvente, a 2C"C y .

Pr atm,, en:

Agua.,... ...................................... 446

Alcohol etilico................................ 1,230

Acido Acético..............*................... 52445

La ecuación de 5u presión de vapor es: l o g pm= 6.81960 - (785,00/247,00 + t), donde t viene expresado en OC. La presión

de vapor a -112.113C e s de 10 mm y de i5GO mm a -31.55"C.

.. ~ - . .........

Zl doble enlace a01 propile:::9 es iríl l uga r de fusatxrtt - cidn y, por l o tanto, de act iv idad q u f ~ i c a . & - s í , e l propileno

reacciona por zd ic ión para ciar alcanos . sus derivados,

Hasta la fecha, l a mayor parte d e l propileno se obtiene-

por recuperación de l os gases que salen del craqueo, en l o s - que siempre está presente. La concentración de propileno en - 6stos gases varía de 10 a 3055 cualesquierá que sean l a s condi - cienes en que se efectúe el cra-ueo; es nayor la ProFüZcibo - del propileno a l propano crisnto I D ~ E a l t a sea l a i;emgeratura - de craqueo, Xl propileno es l a olefina más asequible; aceru5v-

de disponerse de e l l a en concentraciones razonables, pese - ser separzda de l os gases ef luentes s in necesidad de i e f s i g e -

raciór, Q baja 2emperatura. ;;e puede obtener e1 p q ~ i l e n c i n o r

deshidro&enacih d e l prooano usando cata l i zadores del t i o o a-

l w c a coa óxido c r h i c n , L s siaple p f r b l i s i s cémnica del p o

paao no es siempre factible, porque hz aesmeFanizaci6n se ve-

rifica a mayor rapidez r,ue l a tiezhiarqenzcibn.

Una fuéntr! zprovechsble Ge prosi l rno es la fraccibn ga - seosa de l a des t i l ac ión de :Los ace i t es pesados cometiuos al. - craquec-, en las operac iones d e refiracibn del 2 i t ró l eo . %xw~-

te la Segunda Guerra i ~ i u ~ ~ c I i ~ . l , l o s alerozaes estudiaron 1.u ex - traccibn de l etileno jr Prop i l eno con solucion5s cie etonolziiii-

na y nitrato cizproso. Iambi6n es Lzc t ib l e z jsorber el :roy'Lle

no o l a s mezclas de prosileno y etj-leno Giieckammte Cr 103 - gases de cra-ueo pzra o'b$env2r ,-licc'les.

."

L,IC poci.Fle r s a l i z a r con el ,i-c~~:lleno rezr,cio::ec $:.lec., -

/ - < cono: hidratacidn halogeiiación, clorhiurinación, alquiLcrun,

polimerización, oxidación, reacción oxo, etc., para obt2xe- - productos t a l e s como el alcohol isopropilico,el cumeno, gol$-

meros de pro-sileno, acrolehia, aldehíaos butíricos, etc. - a< ~1 aire cuyo peso noiecular es 29.00, está conpesto ~ 5 . -

sicamente ?or: Porcentaje en volune:-= ,;col

Nitr~~eno...........~...............~......... 78.0134

Oxigeno....................................... 20.9476

~r~ón..... .................................... 0.934

Dióxido de carbono............................ 0.0314

~eón.......................a.................. 0.001813

Helio......................................... 0.00'3524

etan no......................^................. 0,0002

Ozono

verano..................................... 'O-O.OG9007

invierno.. ................................. O-O.OC0002 Amon~aco............'.,.....,,...,,.,.......... O-trams

Monóxido a e c~rbono........................... O-trazas

/

do está ionizado.

Deserapeña u2 papel muy importante en la naturaleza: o s - inaispensable para la vida de todos l o s seres, permite l z c a z - bustión y la respiración; e s el vehfculo ael sonido; 3or Ú7ti - mo, lo utiliza l a industria, tanto cone) fuerza motriz, en =u1 - titud de circunstancias, así como también, de materia ?rim,-

para mucnísimas reacciones, tal como l a oxidacibn parcial ce-

propileno para la obtención do acroleina.

El catalizador ellipleado: Antisonio - Estsño (Sb-Sn-X, en

donde X puede ser Zr, Cd, iig, In, Tn, Al> proporciona una con

versión aproximada del 595% de propileno y una selectividad - del 7O'/. a acroleha, dste catalizador iodustrial, xra'oz?ji ~ 2 -

timamente dentro de un rango üproxin?aao de tezqeratura rfe -

-

350 - 4 5 0 ~ . Este catalizador se ?repara con SnCI2.2Y20 en Hc l 2: u

d .

In(N0 ) .3fi20, solución gue se mezcla c m SbCI3, trataofio i?e

nantener un Ph constante e ipel a 7, finalnente se cv.lci:ls - durante cuatro horas a 64OOC.

3 3

Con respecto a los subproductos a obtener serán agua y - dióxiao de carbono.

Sl agua es un cuerpo l iq i l ido, transparente, inodorc, ix-

coloro e InsiPido en e s t ~ d o de pureza, co~pues t ; ~ de un - w L u - men de oxsgerio y dos de hicir6gcno. Sur; propiedaces físicas - son:

mnto de con&Plación. ..,......,..,....,..... OoZ

5 Censidad del h i e l o a ~ ' C . . . . . . , t * . . i . d . ~ . , * . 0.92 g/cn

Densidad 0 ~ 1 a ~ V C . . . . . . . . ~ D . . . . . . C C . . . l .r )O g/cxnl/

-+

1

Calor de f u ~ i Ó n ~ . r . . . . . . . . . . . . o . . . . . o . e o . o . . o ~ o 80 cal/'s

Presión critica..............,,.....,,.,.,,,,., 217 atm

Conductividad electrica.,....................*. 1x10 -7 /' -cn

Constante específica a 25°C.................... 78 Sus propiededes quínicas son:

a) inorgánicas

+ Oxido -I agua.-+hidr6xido

CaO + H20 Ca(OH)2

+ Anhiarido +- agua+ ácido

SO2 + H20 --+ SO H 3 2

+ lviet. alcalinos + agua > hidróxido + hidrógeno

2K f 2H20 -2icoa + H2 J

+ Ketales de transición en caliente

3Fe + 4H20-Fe O + 4H2 3 4

+ Con el C

c +

+ Hiarólisis

- co + ii2

b) orgánicas

+ saponificación

CII COOCII + ?Izo - cn coo3 + Cií,C;H 3 3 3 J

+ Hiarólisis de nitrilos

bióx ido de carbono se puede preparar la oxicación

t o t a l de cualquier comguesto o r g b i c o ; por calentamiento ce - algunos carbonatos; por l a acción de un ácido sobre un carbo-

nato; por fermentación 6e l a glucosa; por reüucción ce l o s ó-

xidos metálicos con monóxido de carbono; y agregando acua a - e l bicarbonato de sodio:

CEí4 + 2 0 2 4 L H O + COZ 2

CaCO - CaO + CO, 3 - IúgC03 + 2EC1+ MgC1 + H20 + COS 2

C6H1206 (fermentación) __I_) 3C fl OE + 2C02 2 5

CUO + C O N cu + co*

Ca(H PO ) + 2NaBCC- A, CaEP04 + IJa2HP04 + 2H22 + 2C0, 2 4 2 2 --

Es un gas incoloro, inodoro e insípido, es moderadamente-

soluble en agua; c i en gramcc (100 de agua disuelven 0.145 g

de bióxido a 25OC.

Peso molecular..................,,...,...,.,,^.. 44.01

Tenp. CrIVlca..,...... .......................... 3Q4.2 .

Presidn Crític~...............,,,........... 72.9 atn

Volumen Crítico.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94 cmj/nol ,g

E l bióxido de carbono no arde ni nanticne l a combustión,,

es muy estable pero se puede descomponer a 2,0OO0C o más y - reacciona hasta cierto p u t o con agua para formar ácido ca r - bbnico, En presencia de l u z s o l a r y de un catalizador (c ioro-

fila), se combina con el agua para forzar aimi¿J6n o celulosa.

J

.

E l pr inc ipa l consuxidor a c t u a l de acroleha en L:kxico, es una compañia ce alimentos, Albanex ae X é x i c o S.A., que la en - plea para l a s ín t es i s be un aninoáciao, l a metionina. i a s nece

sidades de é s t a organización son zbactecidas s610 por l a inpor

tación, debido a que la acroleina no se.produce en e l país (en

-

real idad, la acroleina se obtiene en X6xico corno un sub-rociuc-

t o d e l proceso de obtención del a c r i l o n i t r i l o de l a s plantas - de Tula y Coscieacaque, ?era como se obtiene en peque% propor - .ci6n, su uso e s t á limitado a la investigación, y a veces como-

el proceso de r ecupersc ih Ce l a acroleína es de elevados cos-

tos , éste es quemido junto con otros subprocluctoc).

La demanda de acrole in& er; X6xico puede crecer, debido a

que un proyecto de &Eta naturaleza y sus nunerosos usos, haran

redituable su prouucción, aurien%nuo corcecuentemente l o s con-

sumillores, tanto nacionales, COMO extranje-oc (debido a qwe eb

problema de lo alimentsción y cratamicnto de aguas negras, es-

munaiai) o

J I

Siendo Albamex, S , A , , la Única conpañfa que importa acro-

l e h a , para la síntesis de netionina y haciecdo una asroxixa - ci6n d e l aunento en la derriandz de m t i o n i u a , obtendremos 10s - requerinientos que se Yendrgn que sroducir de a c r o l e h a eii :;:E-

xico.

b acroleína es el primer reactante junto con e3 meTilmer

captano para dar aldehido netilt iopropi6nic.o. -

cianuro de so%io y bicsrbonato de arumiu . i

CH SCfí ,CH*CSO f XaCN + HIGi4CO- k 3" L 3

En un tercer paso la hidar,tcrha es hidralizeda er, presen=

cia de soca coustica

Lz met imina ES obtesida por a c i d i f i c a c l b n I

3

. I I 1--i ---r- - . . I . 9

Ei volumen de acro le ínz a ;irod'aciZ turante e l aiio iie 1132

ser& de 6,000 tonelsdas adtricas, con u2 increnenbo ama7 &el

5jU, en base a l a crec iente deixada de metionina en KéxIco, s.!-

gún se muestra en la grfif ics siguien$?, cuya ecuación e s :

y = 0,2726-i - 534.4893

Si voiunen actual de acrolefna pro<zcida en ú%xi.co es ~ l 2

cero, y p o r ésta circunstancia '¿odes l a s necesidades de 6ste - producto, habrdn de se& satisfechas por Qske proyecto,

i

Sstará local izuda en l a Ciudad Industr ia l de Tizayuca; Ce

bido a l a s ventajas que o f rece e l Estado de Hidalgo y su ce r - cansa a l gran mercado industr ia l ,

-

Tales ventajas se r e f i e r en en cuanto a caracter isz icos - mercadolbgicas, materias primas, mano Oe obra, etc.

Ubicación.- Hidalgo se encuentra entre los 19"36' 3 21°2+' de

Latitud norte y los 97'58' y 99"54' de longitud oeste. Linita-

a i norbe con San Luis Potosi, a l este COR Veracruz a l sureste-

con Puebla a l su: con Plaxcnla y e l Zstado de lidxico, jr a l oes

t e con quer6taro, su super f ic ie es de 20,987 Km . ia Ciu¿is5 Ir,

dus t r i a l se l o ca l i z a a l Sur de Tizayuca a 52 Ibs., de l a Ciu - dad de Xéxico, sobre l a carretera México-Yachuca.

Caracter íst icas tieogr6ficas.-

2 -

Vientos doninantes

Temperatura mínima

Temperatura dx ima

Temperatura media

? rec ip i tac i& media

Prec ip i tac ión &xima

Mes mbs lluvioso

Clima predominante

A l t i tud media

I

Noreste-Sureste 4,3 n/s

l y C , Xc ienbre

29.9OC Jul io

20°C

533.9 r!m

250 nín

Agosto

'ilenplado

2,270 m sobre e l n i v e l d e l n a r .

Serv ic ios .- Agua.- La Ciudad InLustr ia l i izayuca Viene una capacidad de

1 lt/s/ha con fuente de pozos profundos y cuya presión 9s re??

lada por e l sistextcr hicironeun!itico con naterial ae 7;iiOr31ríí: ae

asbesto o

Drenaje,. 21 sistema &e drenaje de l a Ciuaad industrial es plu

v i a l y sanitar io con red fie a lcantar i l la3o abierto a l Cuna1 - .

ci'i R h , con an diámetro de sal ida de ?O cm-122 CP y ae concre

t o reforzado,

Energia E l n c v i c a , - La Ciudzd. Industr ia l de Tizayuca posee

v o l t a j e de distribución de 22 KV 160 KVk/ha con 60 ciclos y

red de distr ibución aérea,

-

-

un -

Accesos.- Se comunica con lüchuca con transporte urbano de - 5 am, a 10 pm, y l a Ciudzd d e Xéxico,

Transportaci6n.- Terrestre: Ei Zstado de HiLa lgo suma en total

51 caminos pavimentados con una longitud de 1,265,- kil6netras

para l a comunicaciGn interna 9 con los estados vecinosc Yerro-

carril: Cruzan a l 3;stzdo l a s vías I.%xico - Cd, Juárez; j;&ic,ú-

N. Laredo y N6xico - Pachuca, que nontan un tokal de 74l. l z i i b -

metros de longitad, Aérea: :Se tienen p i s t a s de a te r r i zaJe para

aviones bimotores en Fachuva, Actopan, Ixmiquilpan, Z i z lap~a , - Huejutla, Xolan6;o y Tiza,vuca.

además cuenta con serv ic ios médicos, taléfono, alunbrriao ;Úbli.

co, via l iüad interna, servicios f i nmc i c ros , m.micipz1.es y de

-

commicéicioaos, pem l o que podemos considerar más izqortante-

es l a ciisponibii idnd 6e ns t e r ik p r i m : ?-ropileno, que p e a e -

/

I I. ,

Prepc.rr,-,ción d e l catr.l iz:rdor de Kolibdato de Bismuto ! ;o.

123 pzra 12 obtencidn de acrole lnz a prtir de la oxidación parc ia l del propileno .

Objetivo: Obtención del c2.tzlizzdor de Kolibdato de Lia-

muto a p a r t i r de l método Tr í fero .

De l o s ccdt31izzdores biumuto-molibdeno con composiciór, en al fa-fase de 2/3, se preprrcn e l cp-talizador No. 123. Generi.1- mente se usa, un método de c op r e c i p i t ~ c i dn comb p-ra todos l o s catclizadores de este t ipo.

solución de nitrF.to de bismuto en h i d o r d t r i c o conccntrpdo con un pH=l.fi ; l r 2 solucidn ss l fo-rmzda se a a d e lentcnertte 8

o t r a solucidn de pc>rGamolibda,to de zmonio (mmtenieneo constzui- t e su pH e iguF.1 a 1.5); de l o cual se forma un precipitado que

B&sic;mcnte e l mbtodo consiste en 12. prepcracibn de vnz.

s e f i l t r a y se seca durante 2 1iorF-s ít temperatura de 115.C y

posteriormente se c r l c ina durz,nte 20 horrts 2 450°C

De acuerdo a IC- siguiente rea.cci6n qufnica se obtuvo 5.37

gr de ce.t a l i z ador:

Ves m6.s ce tn l l es de su p-en:xrcidn en e l !pendice

Ebtudios prelimin:-res eokre 1~ obtención de Acro l e f r z n p a r t i r de 1 ~ . o x i d x i b n pzrc i , z l de l rop i leno.

Cibjetivo: 131 presente t r rba j o t i ene Tor objeto presentr'r

algunos Ge l o s rosulixdos ,reeliminz+res obteni- dos en e l estudio experimental de l a obtención de Acrolefnn a pF.rt i r de 13- o x i d ~ ~ c i ó n p.rcic.1 de Eropileno .

La importmcia de 12, s in t e r i s de ?.croleina res ide p r i x c i -

' compueetos como Ir: netionina fie I;olfmeros o r g h i c o s aden-cc, ?-*F.-

Fara e l ectudio de és te proceso, se u-Li3.izaron corno rn?..tc-

r i p s primps pronileno y ,?ire, los ouq fueron mezclFüos, nreco- leatados y zlimentndos a u= re?c tor cr:t,z.litico de coni3artz- iox t o a i f c r enc i z l , i;,ctl como se muestra en el diazrama de ii.ujo,eii

palmenie en que s i r v e cofno mczterin prima pr:r:l. 1~. obtcncich de

ra e l tr i tpmiento de a,pas.

e l que se l l e v? , a. cwko l a oxidcicj.bn nc rc i a l d e l propiIeno,ob- teniendose como producto prinelpF-1 IF, Acrolefna.

L o s datos eqierimentales se obtuvieron en un rzago ?:e te;

pernturct de 350"~. 450°C y :: de volkyen 6e yrop i l eno CII ;.ire 6e 10 n 30;;. 31- ref:ctor oneró pr5cticrnecte 2 presión .?taorféricn.

por crom:J,top3ffa de gases uti1iz;lndo m a C O ~ W T I R . Ce -orcy.c,lr, 4

ce r C < ~ C U ~ O ~ r.pro:-i:nados de l i s cnergías de tzctivación en ITS reaccioEec de ox idcc ión p r - r c i r i y iotc-1, tomczndo en cucnti I c . ~

siguientes ecu-c i~nes :

El cnS1isi.s de los prociuctcs de rezccibn se l l e v ó r. cr%o

T Iln e x p l o t ~ c 1 6 n de estos d-ct-i;os cinSt icos, EOL yer:i:.itiJ L- -

ox. l o t 3 l :

A

O H i A

u J 3 > 2 z

I

I

B1BLiOGH;;FIli

Tarquín, Anthony L., Blank, Leland T.; Engineering Econoq7.r;

PdcGraw-Hill Book Co.; Nev York, 1976.

tf'hite, John A., e t . a l , ; Principles of angineering Econonic

Analysis; lid. John 'Tiley E Sons; New York, 1976.

Peters, Piax S. y Timeshaw, KlUaus D.; Plant Design an2 Xc:

nomics for Chemical Engineers; iJew York, 1978,

Enciclopeaia Tecnolbgica; Kirk-Other, Voiumenes I, I F I7

VI1 y V I I I ; 3d. Alhambra; España, 1965,

- 9

Desarrol lo y Ferspectivas de l a I l ldustria Petraqc6nica liexi

cana, Imp, Tabla VI11 - 10, 19SO. -

Levenspiel, Octave ; Chemical Beaction Zngineering; % O Eci - ción; Ed John Y i l e y & Sons; Mew York, 1972,

Perry, Robert 3, y Ghilton, Cecil. B., Chenical Engineers' - Handbook, Mckraw-Hill. Book Company, 5" Edicibn, Hew Yo&, - 1973

I * ' ' " W ' ' I li "' I ' 'i

RESULTADOS DZ D I S a O .

t L

D I S a O DE EQUIPOS.

I

O DE

Intercmbiador tie

C a l o r

Intercmbiador de Calor

REACTOS

Tipo 1 0 2, 3 unidades concct;nC.,ns en

serie, de com-za y tubos. Czbez>r.l fi

Tubos de Xdrc i rn l t y Coraza de Acero al Carbón SA 52

$ 109 000.00 K.3. / 1ntcrcF-mbi:dor.

5 0 . A ContrTcosriente. -

Tipo 1 - 2, de coraza y tuboP con cg bczal f i j o a cor,tracorriente. Tubos de Admirslty. Coraza de Acero z.1 Carbán :A 53. $ 350 l25.00 h;.W.

Lecho f luidizado Di8aetro = 485 c m . Long'iiu6 = 1960 cm = 19.60 m p,'ltura de fluidicación = 560 em. @s.talizador de c?Yltirnonio-es-t5<3?o, 200,655 ton 6e Cz,tclizador

I

Cornposici6n: P e bal Cr 25 .

Ni 20

C 0.25 max !$ 14 O00 000.00 X.K.

/ /

LISTA DE EtJUIPO AUXILIAR.

L

!

B 4

La s i m i e n t e cotizncidn f u e heche por S @ C I ~ < & I I ) -31. :!C: -1-

CARICA S. A., prr,u los requerimientos ? e l proceso,

Uncl unidad generadorz de v q ~ o r Cq~.ci¿ie.d evapors t i v a rn$xirnn

Caballos c,ildere e f e c t i vos 8

l a c l t i t u d y frecuencict eléc- t r i c a eupecificada - - - - -

deede 100 C - - - - - - - - - - CB-600-600

9409 ke_/?lr ( 10700 lb/'nr )

600 C . C .

A l t i t u d - - - - - - - - - - - -in l a . ciud.ac 6.e - - - - - - - Frecuancicr e l é c t r i c z - - - - - Combustible que se u t i l i z m A -

Superf ic ie de czle1'acci6n - - XreEión cle Sciiseño - - - - - - - Ajuste de lz v5 iw i c . de seLwri- dad - - - - - - - - - - - - - - I'rcsibn cie operzcibn - - hEsta

Calcierrl paquete 'ipo - - - -- - Tipo de oper?,ción - - - - -a - No. de pmov(g=. .s de conbriuti.6n)

Iiino d e ventilrdor - - - - - -

2270 m sobre el n i v e l be l m r Cd. Indurt . , Fizayuca,Fi15al.70 60 cicios/seg. Combustóleo, Diesel .

I

- 2 19 kg/'cn:

3.5 kg/cmZ

Horizontnl-Tubos de i u c ~ o .

5' o t a h ent e aut om5 t f c I' . c u. L? t r o

Compresor de aire------------- Bomba de combustible---------- Corriente eléctrica para los mo

Corriente eléctrica pc".ra l o s controles del circuito.--------

%ores .........................

Carga .........................

Controñ autom3tico de flujo de

combustible ------------------ Temparatura de los gases en la

base de la chimenea a plena .

Hendimimto térmico (combustible vapor'minimo gzrantizzdo ------

carga ........................

Atomizxión con a i r e a.e baja

pres ión . Nontado en l a unidad. Incluída.

llOv., 1 fnse, 60 ciclos.

trol. Inclufda en el tablero (te con -

Honeytiell modelo CB-20( 110 v)

I Kodulzda (autom6.tica y n'anuai)

80 C arriba de l a del vapor.

so 74 Precio de u112 caldera con todo su equipo estandar L.A.B.

I%*IT* $ 3 544 742.00

ZARTIDA m. .e EqUIkO AUXIL IA3 YO3 GNA CALDERA

Bomba de alimentación de agua ( 15 400 lt/hr) Tanque recesto de condenspdos ( 3 700 lt ) Lote de -~&vulcts espcialeu y t rms f orrnr.dcr: V¿?ivula Tr inc ipc l &e vzpor ( globo, 10.5 Kc/cm2) V 6 l v u l n de zlimentxción de agua (1 g i o t o y 2 check)

V A l v u i 3 de yrgc.

F r e c i o tot : - . . l d e l equipo z u x i l i a r por c=tld era.

Chimenea r ec ta p n r p caldera de 600 czbal los , de 610 m-. Ce d i$ze

tro u 6 m d e longitud. KO. 1 2 con brida, fc lddn bota agws y sombrero de proteccibir;

- Construida con l h i n a n a p z de cs , l ibrs

con una mano de pin.i;ur:a. anticorrosiva 7 or fuera.

I'r e cio ::.TJ. f 32 0c0.00

Partida No. Cantidcd Concept o Precio

1 1 Ccnldera Cleaver Erooks 5 3 544 742.09

2 1 Equipo Aux i l i z r Y 400 o.:'c').c!o 3 1 Ch irriene a $. 32 090.00

3 976 742.~9

C M T I DAD

2

1

1

1

1 2

1

1

Tstnques pc'ra propile- Forma: esféricos no . D i h e t r o : 6 m c/u

Tanque para agua de Forma: c i l f nd r i c o en f r im i en to ,

VolAen: 112.6 m- 7 c/u

Dismetro: 4 m Altum: 5.6 m Volumen: 70 m3 f

Torre de enfriamiento Forma: parzleleplpedo 2 Base: 7.30 x 7.30 ~í?

Cal d.e r a

C ompr e s o r a

Tanques d.e gas com- bust ible .

Cara laterrri: 24 x 24 fti- A r e a disponible 25 x 25 m 2

para sus dispos i t ivos Area disponible F; x 5 11: 2

I'orm~.: esf Qricos, Diámetro: 5 m

Y

Tanque de agua Fzrz cal d era .

Voltlimen: 65.4 rn- 3

Poma: c i l í nd r i c o Di5metro: 4 m

Volhen: 62.83 n- Tanque de akmcena- Forma: c i l í nd r i c o

~

. Altura: 5 m .?

miento &e ~ t g u c ? de pro- D ihe t ro : 5 m ceso. Altxirrt: 6 m

Volhen: 117 m3 Forma: c i l i nd r i c o D

Alture": 1 m

m 10 ACu1ques g?rp, almpcensl- P

mciento de zcrolelna .- Digmetro: 3 ni

I

I

,

P''

.. .. '.' fi mo.00 o - . .

.

I

/ ,

I

inversión, 2 E l área t o t a l d e l terreno será de 12,500 m ( 100 x 125 )

siendo e l va l o r d e l m de $SO,OO en l a Ciudad inaustr ia l Ce - Tizayuca, nos reportará una inversibn de ti 1,O x 10 .

2

6

Por concepto de Obra Civi l ( o f i c inas , ed i f i o i o s , e insta - b laciones auxi l iares ),$:.O x 10 .

E l equipo es de una capacidad de 6.5 TM de acrolelna / 6 y una vida 6 t i í de 10 años

- - día, con un costo de$ Y0,O x 10

aproximadamente. Por Muebles y Enseres $1.5 x 10 . 5

Por concepto de ac t i vos intangibles que incluyen gas'¿os - de constitución, ingenier ia y supervisión tenemos una inver - s ión de $1.0 x lo6.

Sienao entonces l a invers ión t o t a l de $9.5 x 10 7 .

Ingresos por Ventas,

Siendo l a demanda de metionina en M6xico de 6,000 tocela-

das métricas para e l año de 1982 y considersnuo que p- era e52 - cantidad, son necesarias 1950 toneladas métricas de acrole1nE-

con un prec io de venta ds 72.16 $, dg de acrolelna, entonces l a

venta bruta ser6 ae 1,407i.2 x lo8 $'zño.

Costos p o r Materia Prima

E l gasto de propileno será de 114,94 rscles/dh, que con - SO.ói$ /kg de propileno, representará ur, c;>zto - un prec io de

de 3,28 x lo'$/ año, r

Jefe de

planta

Operarios

Administra - dor

Jefe de

servicios

Secre ta - r i a

Ayudante

Af snador

V i g i l a n c i a

2

9

1

3

2

2

1

- 3

500 200

400

400

200

200

200

200

1,000

400

-

8300

-

- 400

T o t a l ue emsleadoc: 23

Año laboral: 300 d i a s

Mes l abora l : 25 d i a c ( 4dia.s e s p e c i a l e s , 21 d í a s normales - diurnos, 21 d h s norzales xiozturnos)

Prestaciones : 3@,; de l s a l a r i o base e incluye Seguro S o c i a l , - IIWONAVIT, dguinzldo, v a c a c i h , fondo de retiro y seguro UP vi -

da.

Costo de kiano de Obra E r e c t a : 2,550,600 i'año

Costo de Mano de Obra Indirecta: 833,040 - !'año

Costo Total de 14ano ae Obra para el año de 1982: +3,383,64O.OO

Costos de Adninistraci.cn y Ventas

S a l a r i o s . . . . . . . . . . . . . . . . * . . . . . . . . . . . * . . . . . . .

Papeierla. .................................. Telégrafos, teléfono y c o r r e o s . . . . . . . . . . . . . .

Depreciación y i~nor t izac ióa

Concept o Inversión Vida Ú t i l Tasa Valor de Cotso

# años c/ /O rescate +,;año

Obra

C i v i l

Lfebles y

enseres

Activos

I n t angib Le S

3 x io6

1.5 105

1 X io6

20

3 -

10

5

Total . . ...................................... 2.66 x lO',+;zño

Seguros

Concepto Inversión Biesgo ' Yasa \:ostc i /' '

$6 +/año / I

Obra

C i v i l 3 x lo6 Incendio 7 Muebles y

enseres 1.5 x lo5 inuenuio y robo 10

5 2 .1 x 10

1.5 lo4

Total . ....................................... 2.25 x 105$/zño

I m p e s t o Predial Por concepto ae Terreno y Obra Civil (1 x 10 6 + 3 x io 6 )i/i03

Total... ..................................... 4 x lO4#/año

/ /

Mantenimiento.

toncepto inve rs i 6c Tasa c $3 i t o

8 O/ P 9 ./año

Total. , . , , , , , , , . , , , . , . , . . . . .. . . . 3.75 x lo4 Costos Totales de Aaninistración y Venta: 1,46154 x loo $/aiio

/año r

Costos de Operacibn,

Depreciación d e l Equipo.

Concepto Inversibn Tasa de Valor de Viaa Degreciaci6n

depreciación rescate fit21

% Años

React or,

Torre de

de s t ila c i6n

tubería,

etc. 50. x io6 6 Catalizador40, x 10 -.

10

6.66

6 5. x lo6 10 4.5 x 10

2.66 x lo6 15 2.48 x IO6

Total , . , , , , , , , , , . .. . , , . , ,. , . , , , , , .. .. . , 6.98 x lo6 $/ano Idanteninien t o

Conc e pc o fnver si6n Tasa costo + % +/año ~ ~-

React or,

Torre de

de s t i l a ci6n , r

Tuberla, etc. 50. x lob Catalizador 43, x lo6 6 6,O x 10

I

Total....................~~..~~.b 1.53 lo7 h0 6 gano de Obra uirecta.,......,.,., 2,5506 x 10

uteria rima.. .................. 3 , ~ x 107 +! ziío

Combus-~ible.. .................... 6.0 x 10 +,’año

Energsa El6ctrica.. .............. 7.0 x IC5 +,/año

A g u a . . ........................... L O x 1076/año

Seguro del Equipo

(15% de la inversión) ............ 1.35 x lo7 +/año

Costo total de Operacibn........, 7.70306 x 1G‘ +’año

+./año

6

i

i

Estado de Pérdidas y Ganancias.

.Ventas Brutas.. .................. 1,40712 x lo8 +/año r. I

Ventas N etas.. ......... .’. ....... 1.266408 x 10Y/año

Utilidad Bruta,. 7 ................. 4.%102 x 10 $/año

Gastos de &iministración.. ....... 1,46154 x 106$,c2año

I ,

Costo de Operacibn.. ............. 7.70306 x 107$h60

Utilidad de operación. ........... 4.814866 x lo7 $\año

Gastos Financieros, .............. 1,40712 x lo7 $/‘año

Utilidad antes de impuesto ....... 3.407746 x lo7 $/año

Impusto (lW2 de l a utilidad).,,.. 3,407746 x 10 6 +/año

Reparto de Utilidades

(8% de la utilidad). . . . . 2. m i 9 6 8 x 1 8 $.!año

Utilidad Neta. ................... 2.7943517 x lo7 .$/año

En base a uns utilidad neta de 2.7943517 x 1074!’añ0’ y de

9.5 x l o 7 , obtenemos una rentabilidad una inversión t o t a l de

del 29,4l%,

Punto de 3qu i l ib r io 3con6nico.

Ventas.. ............................ 1,40712 x lo8 &,'año

Costos Fi jczs:

Gastos de Xdx~inistracibn. ........... 1.46154 x 1G6+/año

Seguro de ~ q u i p o . . . . . . . . . . . . . . . ~ . ~ ~ ~ 1.35 107 +.iaño

Depreciación de Equipo.. . . . . . . . . . . . . 6.98 x lo6 $,"año

total...............^^.^^^.^^^^^^^^* 2,194154 x lo7 4/año

Costos Variables:

Mano de Obra Directa................ 2.5506 x 10 $/año

Materia Prima.. ..................... 3.28 x lo7 $/año

Combustible. ........................ 6.0 x lo6 $. año

6 -

I Energía ~ i é c t r i c a . .................. 7.0 x 1 0 5 b ñ o I

Aglla.........................~...... 1.0 x 10% año 7 ~ntenimiento....................... 1.33 x 10 +/año

Total. .............................. 6.53506 x ,O7 +/año

Gastos Totales :

Costos F i j o s + Costos Variables.. ... 8.729214 x lo7 $/ago

Ut i l idad :

Ventas . Gastos Totales.. ........... 5.341986 x lo7 *,!año

Costo U n i t a r i o Variable:

Costos Variables/Volumen de Produc - ción,. .............................. 33.51 +/Kg

Prec io de Venta............c....w... 72.16.4,'Xg

En e l punto de equ i l i b r i o eccnómico tenemos una u t i l i d ad/

igual a cero, que corresponde a un volunen ue producción - (Gastos Yi$2s/(+l?recio de Venta - Frecio Unitario Variable)) - i g u a l D 5.6<5/832 x 10 5 Kg/aCo, I

Activos :

Circulante

Caja y B8ncos...............,..... $2.0 x lo6 Acreedores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . $9.8 x 10 7

Inventarias....................... $1.0 x 10 7

Total. . . . . . . . . . . . . . . . . . . , . . . . . . . . . . . . .’. . . . . . . ..$2.001 x 10 a .

F i j o

erren no......................,.... + i . O x io 6

6 Obra C~VI~...............~...~...~ $3.0 x 10

equipo........^..............^..^^ $9.0 x 10 7

Bluebles y enseres . . . . . . . . . . , . . . . . . 41.5 x 10 5 1

Total ..........................,..,,,..,........~9 . ~ 1 ~ x 10 7

Diferido 3 Total de Activos. . . . . . . . . . . . . . . . . . O f 2 09425 10

Pasivos :

Circulante

Cuentas por pzgar. . . . . . . . . . . . . . . . . 9 4.0 x lo7 Largo p l a z o

Crédito. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Total de Pasivos. .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Capital Contable

1,40712 x lo7 . #5.40712 x lo7

Capital Social . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . + i , ~ x IO 7

Reserva le&al..................... $5.0 105 8

Uti l idad. . . . . . .. .. . . . . . . . . o . . 9 2,296768 x 10

,/

APENDICES

/ /

I .- 11 0 -

111.-

1v.-

V.-

VI.-

VI1.-

VLT1.-

x.- XI.-

XI1.-

XII1.-

OBTE3?CION DEL CATALIZADOX DE ~ lPOL IU~~ iT0 DE BIUhKTO 123.

. _ _ _ _

De loo cat:Tlizrdores birmtrto rlolibdr.to con composicidn en alfe-fa: e de 2, 3, se pre$,r=? e l cz t r l i z? ,dor KO. 123. c icfze:-:- t e el método concirte en 13, ~rep:rc!.ción de win solución [ - e r,i-

t r a t o de biumuto en :*cid0 n f t r i c o comentr . do con UT: pF=2-.5.

La so l~~ .c ión =?sí formzdcc se pEz&ir6 lenirmente E o7r;’ EQ-

luci6n de ? e rsmolibdF.to de m o n i o (x-ntcnicndo constrnte E: :I> - - e i p P - 1 c. 1.5); de l o cc-1 $;e forrmr6 un l r e c ip i t ado que se Ii.2 trarS, y seccnra durrnte 60: I i o rw P. i m p terqerptura de i i g ‘ ~ y cclcinpdo durr-ni.e 20 horrs a 45OoC

1 bítlnnza 2 esp:’,tuias 2 a@it?.dores magnéticos 2 p a r i l l a s con sigitncidn 4 vasos de precipi tzdos de 500 ml 2 V:~SOS de precipi tados de 50 ml 2 soportes universz l 2 buretas de 50 ml 1 ZH-meter 1 picetcl 2 p ipetzs tie 1 ml 1 termdmetro

papel aluminio

SUST\i?CI.4S . Acicio n í t r i c o concentrncio fiidroxiGo de mon io

.&pi? d e s t i l tj,

Colución bufer con @=i.O

Solución bufer coi1 pk:=úi . O

Paremolitacto de nrnonio tetrpisidr: trdo Ritrp,to ae bismuto pentrhi¿ir:- tado.

Se pescan 15.89 gr de pFr?molibdcto de rmonio, 10s cvr l es son disueltos en 200 cm3 de nLpat. Esta. solución se ac id i f i cc . c w pH=1.5 por ndicibn l enta de un:, cantidzd zpropiciiia de &ci- do n f t r i c o concentrc do (con a s i t ~ c i ó n vigoros? y constsnl e ) ;

rF.nte un:i horn.

se formcr6 un precix i tado b l m c o e l cual se ciejard rego,,, q-7- ¿:u.-

lor otr: p r t e se p c s m 2C;.1062 gr &e n i t r a t o de biemito

l o s cu:*.les son disueltos er, 30 cm'dde 4cido n i t r i c o concentrudo

poFteriormente l a ~ o l u c i ó n xcida es d i lu ida con 1170 cxndde 2- gua dest i lada

La solución de nitrzlto c'e bismuto es r.dicionpda lentizven- t e (tiemxjo de r,dición : 4 horris) a le. solución ac id i f i c : da Qe molibCtstto con 1:H=1.5: mientras que 13 solución finc.1 es F . F i t e -

de. La temperiJtura de Icr solución fin:s?_ debe estar c2 25°C 72-

igml QUE e l pH deber:! wntenerse con5t:mte er', 1.5

>

Ya que fu4 cornpleixda 12 adición de m~i. de 12,s soluciones 2- I;? O t r a . , se dejc reposFr 12 solucibn fin7.l dur:.nte 20 Y~orcs. La ~ o l u c i d n ec f i l t r a d a y e l f i l t r ; -do es lis:-do como un l?v:-6or pz,rc cristF.leria. I o r otm, x ' w t e e l yreciFitFdo se secrrB d.v.-

r:--n%e 2 horns P 1 1 5 ° C y c:lcin;i¿lo I ~ 5 0 ' C durr.nt.e 20 hor7.s.

Antes de continuar con ic técnicc: prrc 1r prep-ración Gel

ce ta l i z rdor , tuvimoi. que e f e c t w r un: s e r i e 6 e c$.lcclos COYIO

son l o s imiecteu: 1

Se r,repc?ró ~ n ' solucidr ti, i i idróxioo de vodio 1 r ' , 1- c v ~ i r e v:!iorb con +xido ciorhicir ico c o r ~ n : conccritr. c i b r ?.x 1 . la rolución de I'c?OE! cmt ienc 40 de ?;cI.CEI cn 1000 mi 6c s o i u - ción: y is, soiucidn c:e ~ c i ccn concen:r:cibn 0.1 corii i ne 3.646 Lp de HC1.

Tenenoí que:

Las ese' 12,s volundtricas de concentr-ción SOT! ique1lT.s en l i s <,u@ is. concentr~c idn se ex-resa en funci6n de l a ccnticizd

de soluto :lor WL volthen f i j o de disolución. Sor, ejemplo l o s

moles por l i t r o (rnolmidcki), peso fórrrula ~ m o por l i t r o ( f o r - I

mc.?iid*-d), equiwlentes gr;.mo por l i t r o (norm2,lida.d) y t ~ x ? o ic por 130 ml. Cumdo lz concentración se expresa en unz esc ' lz ,

volwridtrica, 17 cmtidr.d de soluto contenido en un vo16mLerr <e- terminpdo de 13 disolución es isual il yrotkcto de l v o l t h e r ;;or 1- concentrcción. nsi pues:

. Czntidctd soluto disuelto=Vol&en. x Conc. ,

C u m d o se di luye un? soiucibn, e l v o l h e n emen-ra y l a cor- centrrcidn c?isminuye, yero 1.- c-nJidcd t o t t l 30 Loluto er CORC- tpnte. l o r e l l o , dos divolucionez c7e concenirFciones d i ferentes pero que contienen l ? s misnFs crntidrdes &e soluto e s t r r 5 n re- l?cionFddas entre sf d e l modo siguiente:

Cmtid:.d de soluto disue l to 1 = Cantidrd de soluto C;iri;.elto '2

Eor e j emtllo: Vzlor-.ción de ED02 -

VI= 2 ml

c2= 1.05 gr/it mm De doncie l;? concent,rzcidn 1 Ir obtuvimos de: Densidad del $.ciclo n í t r i c o = 1.~~16 m/cm3 La soiucibn de &ciao E i t r i c o t i ene e1 68.2$ en peso p o r

lo que se tienen (3.682 gr HK07 / gr de Solucidn -

cm3 s 01.

De la. ecucccidn i obtenemos e l va l o r para e l volthen 6es- Conocido .

v2= VlCl / c:,

V2= 2 ml(15.3 &mi) = 29.14 m l . . . . . .v21or t eó r i co l.05 p / m i

V1 = 31.2 m l V2 = 31r2 ml 1 v2 = 3

- V = 29.8 ml XaOH f 1.83 ml NaaH

v3 = 31.2 ml v4 = 26.7 mi

I

.

15.3 x 100 = 9.2:; error

Por otra prte tenemos que:

v1 =. 2 r n l NaOII

C1 = 40 gr/lt x 1 lt/l900 r n l = 0.03646 m/ml NaOIi

C2 = 36.46 gr/lt x 1 lt/1000 r n l = 0.03646 gr/ml Ircl

Pero el peso del Acid0 que obtuvimos fue para unr. concen-

15 065

tricibn de 1 N y nuestra disolución es 0.1 N por lo ciue:

Grlrn1 *O1 = 0.003646 p/nl 1 N

Eh donde V2 es: V2= 21.94 n i l HC1 Tebrico

V1=22.2 r n l 1 - v = 23.12 ml * 0.84 ml

v5= 23.1 m i j Entonces l a concentración de NaOH es:

c1 = 5 2 ml

C1 = 0.042 -/it

Detomin:<d: y:- 1;: concestrFcibn de &,ciclo n f t r i co , Ilroce- demos a. lr prepFrn,cibn d e l c?tnliz?,dor obtcniendo lo^ s im ien - t e e resultados:

Se pescaron I P S ccmtid,-des ind.icndFs y-.,r? e l n i t r e t o d.e bismuto y pFrwnolibdato de anonio. Ai preyF-rar l a soluci6n de p r m o l i b d e t o de monio ccIn ?.pa, se midi6 su pH e l CUT? fue

5.45; pero como nos in teresa una solucidn con un pHZ1.5 se a-

&-dieron x ml de &ido n f f r i c o de l a s iguiente forme:

r n l .

O O

O

O

O

O

Om1

E l dcido n i - t r ico t o t a l zgrezpdo fud 2.3 ml y e 1 hidróxic?o de rmonio n,yregado fud ae 0.1 ml. I¿zra e v i t c r 18 : : .dici6~ Se

hidrdxido ñe zmonio, disminuiremos 1.. ccril%idad de ácido n f t r i - co en 1~ siguiente experiencia. Y?. qiAe obtuvimos un v c l o r ?.e

/ i

pií cercmo r3 1 . 5 , cejemos reyos:Ar Ir, coli,ución dursnie 3- 1 01-2.

Observpción: al F f k c i i r e l $,ciclo n í t r i c o a, 17 solnciSn E -

cuosa de pp!rnnolibdcto de anonio n o t m o s ..ue c,e f o m ó x:~? TUP

bulencia bl: n c ~ . y obteniendo el prec ip i tcdo e l y e c i p i t r 3 . o h9.r

tn que s e ~ i c ~ l n z 6 e l v p - l o r üe $1 ,pidecuado. Ahora b ien ~~1 preparc-r l a solución de n i t r a t o de bisnuto

con á c i d o ' n f t r i c o , se usó uar s-1 que no t e n f a ninC;unc c s p e c i - f i c z c i b n , e s d e c i r , de uso i n d u s t r i a l p o r l o c u a l trotmos de h r c e r ~"lgunrs pruebas.

1.- 3e puso una c m t i d a d x de nitrcto de bisnuto incus-

t r i a l en m vaso de precipit2,dos y s e le agregó 7 . 3 2

con Ir. f i n z l i d c d de v e r si decha s:-l era solxble en aquella; resultado: no fué p o s i b l e la solubilid2-d.

2.- En est?.. pruebt t r n t m o h i c m e n t e e l polvo de7 Eitr- t o de bismuto i n d u s t r i a l ( e l c ? q e c t o f í s i c o Ge e r t e compuesto era: p r t e l a T'orrnFbz un polvo z n a r i l l o pFz-

l i d o y e l r e s t o unas &&ulos pcmdes d e l i-ism0 c o l o r ) tmnbién r e l e azadib zgua y l o I,.ue.ocurrid es que s e form6 un precipitado. A i i t r n o s vigorosemente nzstz que por f i n se d i s o l v i ó IC, ssl .

Se pesaron ruevmente l a s cantidades correspondientes pa-

ra e l n i t r a t o üe bismuto y e l pmsimolibdato de crmonio. I o s t e - riormente p~is imos a l a d e s t i l a c i ó n : l a primera g: t z del C e s t i - lado después d-e 30 minutos de haber puesto c? ca. lentar IC so-

lución. E l p u n t o de ebullición due se obtuvo para el ciestila- do fur5 de 33°C c.den$s se midió e l pH de In soiucidn el cuc.1

fue i g u a l a ia un id ; iC y e l p13 del d e s t i l a d o fué i p T F - I c- cinco. ai t rpnacurr i r cc .-.i cl.ztro k o r c s de c?cctiS.i?.cic5r. ::o o h e r -

v6 ciue 12 zoiuci6n ton6 un2 color: cidn zíiz.rillenta trcnsy:>.ren-

/ /

te lo currl noc i n ~ i c b que y:- hc5fmos cor-clLt.fdc. 1.. aestil.-ci ‘cn me6imos e l FE Gel d e s t i l r d o J e c t e eri- i.pr.1 3 1 3- e l c-v-: teci-. mteriormente e r de cinco. L o c u e notmor es que no err. nece- sn.rio que se l l e w r c ? ? u crbo unr Üest i l?c ibn YE que en r e - l i d c d l o que estzlbmos d e s t i l a d o era e l L J ~ I W - de la solución.

Y l o s resultados fueron l o s siguienter-

HORA

13: o0

13: 75 14: O0

100

150 14 : 20 200 14: 35 15: O0

15: 15 15: 30 15: 35

15: 40 15: 45

15: 55 16: O0

250 300

350 4 O0

450

500 550 600 650

I

La primerz tz-bla nos indica las cantidades de dest i l zdo que s e rzñadieron a l a solución de yFrUmolibdato de amonio Uu-

rmte cuatro hor3.s (tal como lo indic,o In t é c n i c a ) .

rmolibdcrto de zunonio desde wl pH=S.33 z un pH=l.49 La segundr t zb la nos muestrcn como se obtuvo el pH del pa-

2.22

2.06

1.58

1.52

Se procedi6 de 12 rninmp, forma que en el CESO enterlor y

los recultz-dos obtenidos í'ueron: '

11: 10 11: 30 11: 45 12: O0

12: 15 12: 30 12: 45 13: GO

13: 15 13: 30 13: 45 .-----------

4 ml

t I 1.0

o t ! 1.0

O 1.0

0.5

O

O

O

5.7

4.4

3.2

2.2

2.c7 -------

Como notamos que después de 20 I.or:Js de reposo no se. f o r mabe precipit:!do decidinioc hacer la. cuarta experiencia de lc?. siguiente f omti: - Solución 1 : se velara, Ir solución de p6, rmol ibdcto de

amonio con el des t i l z~ io . - Solución 2 : se valorn la, solución de permoiibdp,to de

emonio con e l residuo. - Solución 3 : Se velorc. 1 ~ . Folución d y e r m o l i b d a t o de

monio con la solucián hecha sin C e u t i i F . r del nitre.to de bismuto.

Los resultzdos fueron los si,guientes:

n

1.u 1.0 1.0 1.0 0. 3 0.1

r n l

O

I

La mezcla f i n r l d, cada un?. de 13s soluciones se Gej6 re- poczr, re fiitrd y se seed ; obteniendo finalmente l a s si,qieg t e s mzlsas:

- Solución 1 4,8574 gr

- Solución 2 ii.8810 g r

- Solución 3 25.2948 gr

Ahora bien para calculc?r el rendimiento necesitemos hr.cer USO de una tabla de moles como la siguiente:

ESTUDIOS FREELII-INARES SOBRE L A OBTET?CION DE ACROLEIEB A

PARTIR DE LA OXCDACION IIAJRCIU DI3 I302ILi3NO.

, , - -

I I

/ ,/

I

I I

E l presente trLtb.jo %iene por . ob je to preaents'r d g u o r de

l os resultados >reeliminures obtenidos en e l estudio exrerime; %el de la obtencidn de Acrolefna s p c r t i r de l a oxidrrci6n zcr- cia1 del propileno.

I

La importBmcia de l a s í n t e s i s de l a a c r o l e h a r e s i & Trig cip, lrnente en quesirve como rnp.teris prim- en la obtencióri, cie

compuestos como ia raetionina (poiímero org5nico) . Para ei es-

tudio de e s t e proceso, se u t i i i z d una mezcb s i n t é t i c a &e .?ire y propileno, 3.a cual s e hace p¿tss;r por un r e a c t o r de lecho iijo opermdo en forma. d i f e r e n c i e l . 31 trabp, j o exTerimenta1, er es- te- primerc. etcipz, ha estedo enfoczdo E 1 ~ . ü e t e m i n ~ , c i b n 6e 10s

pzrihetros c in&icos de l a s r e m c i o n e s cie oxidasi6n p2rc ic . f

(obtención de acrolefna) y de oxidaci6n total (obtención cie CQ) con e l flp de poder e s t a b l e c e r un modelo c i n d t i c o que puedE. s e r

empleado en e l diselio d e l reactor .

La concentracidn de propileno en a ire se vzri6 de 50.41 x io's */6.77 x io' moi/cm

Ei estudio experimentd s e l l e v 6 a cebo en unz instclci.cibn

como IC? que s e muestra en la Pig. 1.El propileno, con 9%~~' en

mol de pureza obtenido en In r e f i n e r í a de Salambnca de Y L . ~ s - -..-

O

Q ri.

f

c1 $ 3 0 P i r

Q t

8 e crs 3 c3 u, U

e s suministrado r l r e p c t o r a t r :ds ae vnc mmrguera de pr.re4

durp de 10.0 mm de di6metro.

didor de o r i f i c i o y burbujbmetro, conectzdoe en s e r i e , con e l cue1 s e puede controlclr con bastznte p r e c i s i 6 n e l g m t o volu- métrico desecrdo. 31 a i r e seco

de f l u j o , similar 21 de l a l i n e 2 d e l p r o - i l m o , s e i n s t a l 6 en le l inen. de a i r e

'

dWsa. h t e s de llegar a l re: :ctor, ambzs l f n e z s s e unen p o r me- d i o de una conección en "T" de c.cero inoxidzble y ;J, p a r t i r de e s t e punto, tod2 l ines , e s do e s t e r w t e r i a l .

En l a l inez. puede zyrec iarse un s i r tem de rotsmetro, me-

s e obtuvo de l e lfnes. (.e s e r v i - ' c i o gmsral d e l e d i f i c i o . O t r o s9stema de medición y contro l

que ts.mbidn c o n c i s t i 6 en nmguera de F?red

21 r e m t o r de lecho f i j o e i f e r e n c i a l que representmos con mayor d e t a l l e en l c i Fig. 2 , cmsist: en Wn tubo de vidqio de 12 mm de di8metro i n t e r i o r y 400 mm de 1:;rgo. Lr rrimera I par

t e de l r e a c t o r e s t & empacada con p e r l i t a s de v i d r i o que s i rven

además de soporte d e l lecho c p t a l f t i c o , p r e - homogenizar lc. mezclc de gzses. Un temopEr de f ierro-constantano introducido en e l seno d e l lecho d i f e r e n c i a l , 7 m i t e medir l a temperatura de operacidn d e l r e m t o r . 51. lecho c F t a l 5 t i c o c o n s i s t e en un? crrga de 1.0 gr de c a t a l i z x d o r (d, = 0.32 mm) la. cual d?. un:) profundidad en e l lecho de 5 mm. Como rneaio de c z l e n t m i e n t o del r e a c t o r , se emple6 u n horno tu'cu.lzr e l é c t r i c o , el cuítl per- mite e j e r c e r un buen c o n t r o l sobre e l nivel de temperatura, al que debe de germmecer el r e s c t o r ya que, torn;tndo en cuenta l a

alt;. exotermicidr-d de IC, reacc ibn , e x i s t í a une d i f e r e n c i a =,fro ximada de 20°C entre 13 temperc+tura f i jad; - pintes y duranle l a

reo cc i 6n .

*

Pinplrnente, un crornatbgr~fo iie gEres, con unc co lumr ex-

paccda con p o r c p k t tx l l permit i6 r e a l i z a r e l m & l i s i s d e 1.0s p-

. . . . . . . . . . .

i

se9 de alimcntacidn y Ce rercción. 31 horno de l zpar3,to 2t;é o- peredo :¡ 100°C FFr.8 s n . l i z a r e l CC e l 1;ropileno y, 2 15¿7dC, p?-r:l a x l i z a r e l li20 y 1 - Acroleínz. ;rod-ueida. Czbe EeEclm que 18 tubería cue conectc? 1.r cz l i da del reac tor con e l croza- t tbgafo y IC v,X.lvi;llc- muestres?dora d e l mismo, se rnmtuvo cien- pre a w r temperpturp cuperior c?. 1 ; O " C con e l f i n de e v i t m condensacidn de los productos. Todo e l istems?, operó precticr.- mente P, presión atmosféricE-.

- 2 ' %

Una vez cc.libra.dos l o s sistemas de medición de flujo :: tem-

peratura de l a inst,-,lsción, se procedió E hacer l a c curvr,s de

c ~ l i b r a c i b n d e l c r o m ~ t b ~ z f o . Con re iac idn 2 es te punto, es ne cerario señalar Ir:. dificu1ta.d í_ucs .-e tuvo en el. msnejo &e IC?

acroleína, sustmcin. altamente tbxica, Posteriornente se r e z l i -

z;- ron aigunzts pruebas 2. Ü i f erentes temFeratura, para cornpro'i-cr l a no existencia de reacción en fpse homogénea, con l o cuzl se

concluyd est,r. primerz. parte del trabajo experimental. La segund? pcrte d e l tr?bP,jo consist id en e l estudio pro-

piamente üe 18 reasción de osidncidfi p a r c i z l de l propileno en un reEctor de lecho f i j o operando en forma di ferenc ia l . 31 to-

tcl de ex-periencies rer l i zpdps p8ra tp.1 ob je t i vo comprende 12 v c r i m i ó n üe i r+ concentrmión d e l prop i lero e s c.ire P. Ir entra- dp. del reactor y p a r e cad?. nivel de conccntra.cibn, se varió l a

temperatura de operacibn, En Ir=. t8bl;i 1 se rnuestrrn l z s condi-

ciones de operación pzrn cadc. corr idc experimental. En general, e l proced$.xiento experimental cons is t ió de los

s i g ~ i i en t e s 7 r s o s : a.) Calentzmiento de l rezctor , desde tempem-tura ambiente 4iF.sl;a

una ternger7-tura yrbxima a Iri. temper: turr: de ogereción. ~1-

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0 0 0 0 0 h l r - m m r - r n o m r i m

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a O Q ,

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Durmte e l :-roceso de czlentrmiento se a j u s t a 1 ~ - corr ignte de a i r e alirnentrdo c l reLCtor.

b) Se introduce e l i r o p i l e n o c? un grsto correspondiente 2, l a r e i m i 6 n v o l m é t r i c a n e c e s - r i n p s r a l a c o r r i d a experinentc,l En e s t e punto s e observa un elevmi.ento en l a temper-tura d e l lecho cetalft ico de alrededor de ?:3OC debido 7 l a exotez micid2.d de In remccibn, E l rdsimen estcc ione,r io es rlcenza- do nuevrmente :' l os 2 0 minutos en promedio,

I

c ) Las mediciones de l punto b), se h i c i e r o n vc?ricmdo l a tempe- ratura a cinco n i v e l e s d i f e r e n t e s pera uns misma concentra- cidn de propileno en tire. Los gclses se r n ~ e s t r e m en e l cro-

I

I

I 1 rnat6grzf O , repi t iendo tres veces IF, iriyeccidn a. c ~ . ¿ i ~ terrpe-

ratura de 18 columna I

I d ) Al tennino dr- la. s e r i e de c o r r i d a s experimentales, se deija

c n l i e n t e e l r e a c t o r y s e corta solamente la. c o r r i e n t e del propileno.

PRESENTACION DE RESULTADOS

En Ia t a b l a 1 presentemos l o s resuit?,dos obtenidos &man- t e esta etap-. preeliminar de nuestro trabe-jo cte i n v e s t i g m i b n la cual mC;.s bien ha servido p r a ubicarnos dentro del estudio de l ~ s reacc iones de oxidacidn parcial de l o s hidroczrburos.La d i f i cuTtad que envuelve e l an$M.sis de l os productos de rep.c- c idn ha sido tan m m i f i e s t a , que no dudamos en afirmar que l a

fa l ta de coherencia en l o s d a t o s que presentamos en 12 TABLA,

se deba a l o poco s o f i s t i c a d o de nuestro a n á l i s i s crornatográ- f i co , 3fectiv:'rnente por un l a d o , s e contó con una sola c o l m a

10 cual l i m i t ó mucho l a buene sepvracidn de l o u d i f e r e n t e s cos

puestos y p o r otro lado, e l cromntógrafo no cont;.,ba con -ro- grsm~ci6n 1inep.l de 13 temperzturo, 1.2 cup71 es muy reconenazba

pr-rr! e s t e tipo d: c?n$licis.

t r d o tF-les resultzdos r 1,crtir d e l a n 5 1 i s i s recomendado Tor O.

LUVdKYlIEL rc- el tr, trmicnto de dntos ex>erimentzle: obteni- dos en un r e a c t o r d i f e r e n c i a l .

Sin embr:rgo, E pes7.r de est;.s lircitE+biones, henos e:í-,lo-

‘Jy = 1.0 g

-Y

I?, = 2.233 x 10 mol xo = o

I I = x - x

. La conversión total de propileno fud definida a p a r t i r &e l a siguiente ecuzcidn:

x = c , - c CO

Con los dctos obtenidos de l a ecuzcidn (3) y sustituyen- do los v c l o r e s de la t c b l r 1 en 1s ecumidn ( 2 ) s e pudieron

calculcr Ins tasas de renccidn re l i t t ives a la des:-pmicibn de

propileno por masa de c s t a l i z a d o r ?or segundo.

cidn de 12s vrrincidncs de c o n c e n t r x i ó n y tensereturc ,no ~ u e -

de deducirse m a tendencizz c l m x de e l l o s , de ahí que no hq-a-

Del aszdlisio de l o s vF.lores de 12, tr.sz de rezccibn en fun-

mos podido e x p l o t a r tp-les d=?tos y r z , 1. obtención de 1:: ei;er&. de zictivccibn y fi- .ctor precxponencip.1 y consecuentemente EO fue posible proponer r.i.r$n rriecmimo, Ccbe sefialnr q u e s e h ic ie - ron ~.lgunos i n t e n t o s y l o s resul-tn os p e f i c o s no t ien?n nin- ,&I orden i b ~ i c o .

A mznerr de conclusiones podemos d e c i r que estF p m t e del

tr?.bajo cumplid con dos o b j e t i v o s importmtes , uno relpcionado

con Ir? f o m z c i d n de es tudiantes y el otro que p ñ m t e a izzs ba-

ses p m a 13 reubicac ión d e l t m b a j o experimental desde e l pun-'

to de vis ts . anClisis químicos de pro6uctos de r e a c c i ó n , explo- r ~ c i 6 n de mejores condiciones d e l reactor etc .

0 Para t r a b a j o fu turo se recomienda c+J.jregar otra colmina paw3 e l i n S , l i p i s cromntogrff ico y de ser p o s i b l e cont2.r ccr: otro crometbgref o con progrannción l i n e a l de temperatura, SF imita- l e c i b n con c,uc actualmente p e cuenta, crmple con las neceslik des y o b j e t i v o s que se Fretenden estudiar.

CALCULO DEL INTERCLiCIBIADOR DE CALOR 1 - 2 CALENTAl'iiIENTO 2OR VAPOR.

CA ACTERIUTICS3: Cnbesa7 f i j o , opera ;? contrmo-r iente con u1 paso erz IC

chaqueta y dos en l o s tubos, Const?. de un so10 c a r r e t e con m a d-islribucibn p z m p n r m i t i r Ir entrndsr del ;luido y cu E:.lidz de l o s tubos p o r e l mismo czrrete. En el extremo opuesto d e l in- t e r c m b i a d o r e s t 6 coloccodo wi bonete par? T o x w i t i r que el i l u i - do de los tubos ??,:se ?or e l ?remero n l segur-do pr-so.

Para l a limpiezrt de los tubos s e hrce removiendo lee? t a p a

d e l c e r r e t e y u s m d o un l impizdor r o t a t o r i o o c e - i l l o de alm-

bre. La chzqueta e s de acero al c ~ r b 6 n tipo SA 53. Los tubos son de admiralty.

E l f l u i d o ccrliente (vapor) va p o r lo.: tubos po.ra,en caso ?e

c o r r o s i h d e l desti lndo(s i se produce), se hRga.en los tubos y

no en IC, coraza. €or l a coraza pr'san l o s g;rses r e a c c i c n m t e s pa r8 Eer caler-tados por e l vq'or.

Al igual que en e l c&lcL.lo de los intercmbiadores c x t e r í g

r e s conectados en s e r i e , s e h a r h pruebes sqoniendo UD c i i ! i e n -

do l o s mismos pasos . DATOS - TI = '22 - - 4-75 c = 8E'7 F 11 = 25 c

cr = 7.782 x l d g/s = 6.176 X 104 Ib/hr Cp(aire 25 C> = 2.2393 cal/g C

h(vapor sobrecdentado st 14.7 lb;-in2)=

v = 54.54 fi;3/lb

e t, = 425 c

L

h = 1476oE.6 ETU/lb ( d e l vepor)

.

fa= 3.30°c = 428OF

i

i u = 5-00

CALCULO DEL INTERC~B?BI~DOL~ DE CALOR 1 - 2 CALENTUGIENTO FOR LOS GASES l?jROl)liCIDOS e

CA3XCT $RIS Ti.ICAS:

CabezKL fijo, t r e s in tercmbiadorer conectados en e e r i e op,e rana0 a c o n t r r c o r r i e n t e con un paso por las corczas y 60s en los tubos, Cads uno conetp. de un so lo c a r r e t e con una distsi 'ucibn pr.rz. ?emitir la entredaay srzlicia d e l f l u i d o cie los tubos ?cr e l mismo c a r r e t e , siendo dote conectado al del s iguiente i n t e r c m - biador, Xn e l extremo opuesto de los intorcc?mbipdores e s t á co-

locado UT! bonete para p e r m i t i r el re torno d e l f l u i d o de los tu- bos por e l segundo paso,

za siendo que los tubos,--se Z-ueden l i m p i a r cpitando l a tcpc. E e l c-

r r e t e y usando un c e p i l l o de alambre. La chaqueta e s de c?cero a.1 cerbón t i p o :A 53. Los tubos son de ndmiralty. El f l u i d o ca , l i ente que 3on l o s gases que salen del rczc-kor

para l a l impieza por lo regulrtr ,es i n a c c e s i b l e p s n . l a Cora -

.

(producto) pasa por l a c o r m a y los gstses de dirIllentaci6rc zl re2.c t o r , fluido f r i o , pssa por los tubos.

Eara e l c$.lculo de interczmbiadores de los cuales solo tene- mos sus condiciones de o p e r s i b n , se recomiendan los ?esos s iguien t e s : 1)

2)

-

ti) Bz&u~ce de c a l o r

di ferencie , verdrüer?. üe temperatur?., A&:

Q = iVC(T1 - T2) = w c ( t 2 -

KOTA: Todas l a f i , T r a s y tzblrs indicndcro ex*. éste cc!lculo i i e - nen re ferenc ia (1).

s = t2 - tl T1 -

FT D3 LAS P i g s , 18 EL l a 23 del (1) tit = KLDT x PT

I

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19 3 ) Temperaturas c2.16ri cas

Despues d.e éstos r,ur,tos se hmen pruebas su-poniencio wn coe-

ficiente t o t a l de diseEo UD con un2 longitud, di6metro ex t e r i o r y

e s p w i h d o especif iccdos p o r In srgcticr industrial.

DLTOS t l = 25 c -

w = 7,782 X 107 g/s = 6.176 X 10¿ Ib/hr

t2 = 273 a C

T2 = 150' C

Ti = 415 o C

VI = 7,782 X IO3 g/s = 6,176 X lo4 lb,%r

Cp(eire 25 C) = 0.Z6 cal/g C

1

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d 4 - c I A

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1,- Chemacal Engineers ‘Handbook Robert H. Perry, Ceci l H. Chilton 5a 2dicidn. Kc. Grzv-I-?ill

2.- Chemical a g i n e e r i n g Series Me Cstbe ,and Smith 3a Edicibn.llc G r a w - H i l l

Donald 4. Kern Ddcima quint?. impresidn

3.- E-rocesos de TransferenciEb de Czlor.

Ed, C.3,C.S.A. 4 .- Chemical and engineering Ciliermodpmmics

Stenley I. Sandler Ed. Wiley

R. Balzhiser. Ed, Eret ince Hall Internacional,

6,- l r i n c i p i o s de Operaciones üni tar ias .

5 ,- TeFodin6mica Qúimica par? Ingenieros.

A, S. FOUSt

L. A. Wenzel Ed. C.E.C.S.A.

CALCULO DGL 3El;CTO3 DE LECHO FLUIDIZADO.

la exprcs ion

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CALCULAR LA

F I G U R A No 3

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L A A L T U R A U E L R E A C T O R P A R A U N A UoI ' Jml - 3

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PF. aezcla do d o s g a ~ e s 3eterninaUcs. S a l c ~ l a . ~ l d o la. dif 2siz.i-

dad b i n a r i a , util izarnos para. e l prcpileno,acroleina y q:ia .

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