INSTITUTO TECNOLGICO DE OAXACATECNLOGA PROPIA E INDEPENDENCIA ECONOMICA

DEPARTAMENTO DE QUMICA Y BIOQUMICA

SNTESIS Y OPTIMIZACIN DE PROCESOCLAVE: IQF1017GRUPO: QA

RESOLUCIN DEL PROBLEMA 8.2

PRESENTAN: CABALLERO PREZ GUADALUPE GALLEGOS PINEDA JULVIO

CATEDRTICO: ING. NAHUM GUILLERMO TORRES LPEZ

Oaxaca de Jurez, Oaxaca, lunes, 28 de septiembre de 20158.2 Considere el proceso de produccin de acetato de isopropilo basado en la esterificacin del cido actico con el alcohol isoproplico:

La reaccin presenta un 60% de conversin.a) Si se usa un sistema de separacin para reciclar las cantidades que no reaccionan, calcule los flujos necesarios de alimentacin fresca y la alimentacin total al reactor. Tome como base 100 moles de alimentacin de cada reactivo al reactor. b) Basado en precios de productos y materias primas. tiene potencial el proceso? Consulte el Chemical Marketing Reporter.c) Basado en algn criterio heurstico, proponga un sistema de separacin. Muestre el diagrama de flujo resultante.SOLUCINa) La reaccin que se lleva a cabo es:

Los pesos moleculares de cada compuesto son:

Sabiendo que

Donde n son los nmeros de moles, m masa del compuesto y PM el peso molecular, despejando m obtenemos:

Tomando como base 100 moles de alimentacin de cada reactivo al reactor, ose a 100 moles de corriente total, tenemos para los reactantes:

Si 12000 g es la alimentacin total al reactor, y de estos solo hay un 60 % de conversin, entonces:12000 100%X 60%X =7200.0 gEstn reaccionando o convirtindose en producto solo 7200.0 g (D), y el resto 4800 g son los obtenidos como fondos (W).PSFfFTWRWD

De dondeFf : flujo fresco FT: flujo total PS: proceso de separacinD: destiladoW: fondosW: fondos finales R: recirculacin

Por un balance molar optemos:

Nmero de moles Alimentado100

10000

Nmero de moles convertidos60606060

Nmero de moles finales40406060

b) Segn Chemical Marketing Reporter:

SustanciaCosto en

cido actico 33

Alcohol isopropilico 29

Acetato de isopropilo 56

Agua 0

La reaccin es

Y sus pesos moleculares son

Considerando los costos por especies qumicas:

Donde e.q son las especies qumicas que estn involucradas en la reaccin respectivamente. Por lo tanto:

c) A continuacin se muestran las propiedades fsicas de los componentes de la reaccin:Propiedades Fsicas y Qumicas: Alcohol Isoproplico

AparienciaLquido incoloro

Temperatura de ebullicin82 C

Temperatura de fusin-88 C

Densidad relativa a 20 C0.78

Densidad relativa del vapor (Aire=1)2.07

Presin de vapor33 mm Hg

Viscosidad (cp)2.1

SolubilidadMiscible con agua, alcohol, ter triclorometano

Propiedades Fsicas y Qumicas: cido actico

AparienciaLquido incoloro de olor acre

Temperatura de ebullicin118 C

Temperatura de fusin17 C

Densidad relativa a 20 C1.05

Densidad relativa del vapor (Aire=1)2.1

Presin de vapor11.4 mm Hg

Viscosidad (cp)1.22

SolubilidadSoluble en agua, alcohol, glicerina y ter. Insoluble en sulfuro de carbono

Propiedades Fsicas y Qumicas: Acetato de isopropilo

AparienciaLquido incoloro de olor caracterstico a frutas

Temperatura de ebullicin88 C

Temperatura de fusin-69.3 C

Densidad relativa a 25 C0.872

Densidad relativa del vapor (Aire=1)3.5

Presin de vapor47 mm Hg

Peligros qumicosLa sustancia se descompone lentamente en contacto con el acero, cuando es expuesta al aire, produciendo cido actico y alcohol isoproplico. Reacciona violentamente con materiales oxidantes. Ataca muchos plsticos.

Propiedades Fsicas y Qumicas: Agua

AparienciaLquido incoloro, inodoro

Temperatura de ebullicin100 C

Temperatura de fusin17 C

Densidad relativa a 20 C1.0

Densidad relativa del vapor (Aire=1)0.61

Presin de vapor17.5 mm Hg

Con base en la tabla 8.3 obtenida del libro Diseos de procesos en ingeniera qumica del autor Arturo Jimnez Gutirrez, podemos observar que para una mezcla con cuatro componentes se tiene seis subgrupos, diez subproblemas de separacin y cinco secuencias:

Para mostrar una de las etapas de esta tabla, consideraremos cuatro componentes, ABCD, siendo A el compuesto ms voltil y D el ms pesado, se muestran las cinco secuencias diferentes que se pueden generar para este caso, lo cual incluye 10 subproblemas de separacin consistente en x diferentes columnas de destilacin:

ACBABABCDCDD

ACABCDBCDDBBD

ABCDDABCABCBC

ABCDABCDBCDBC

ABCDABCABDCAB

Con base a los compuestos y sus propiedades podemos percatarnos que nos conviene seleccionar el siguiente proceso:ACABCDBCDDBBD

Siendo A el ms voltil ( C3H2O), C el ms corrosivo (CH3COOCH(CH3)2) , B y D H2O y C2H2O respectivamente, los menos denso y con poco gasto de energa. 1