UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚInvestigación de la Facultad de Ingeniería Química TEMA COMPROBACIÓN DE LA CINÉTICA DE LA PRODUCCIÓN DE ÁCIDO ACÉTICO MEDIANTE LA MEDICIÓN DE LA CONDUCTIVIDAD Catedra: Catálisis de los hidrocarburos Responsable: Ledesma Mascaró Jaime William Catedrático: MS. Salvador Oré Vidalón Lugar de ejecución: Huancayo Semestre: X Huancayo, Abril de 2015 ............... REACTOR QUE SE PUEDE UTILIZAR:.................................................................. OBJETIVOS 2....................................................................................2........................ BIBLIOGRAFÍA...................................2................................................................................. 2. CINÉTICA QUÍMICA DE REACCIÓN:....... 11 6....................... ÍNDICE 1... 11 5...........2.......................... Objetivo general............................. Materiales:............................................................................5 5.................................................1................2...... CONCLUSIONES....... Objetivo específico. Reactivos.................. 3 3...........1.. 11 7...1....................................................................................... PRODUCCIÓN DE ÁCIDO ACÉTICO.....1............................................................4 4.....4 3........3 3....................... Objetivo general ............ 3 3................................1...........................................................11 5........................1......................... MATERIALES Y REACTIVOS.. 3 2....................................... 12 2..... 3 MARCO TEÓRICO...... OBJETIVOS............................................. 2 2................... ÍNDICE... PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL............................................... REACTOR QUE SE PUEDE UTILIZAR: . se puede encontrar en forma de ion acetato.2.3 Sin embargo. OH-. De acuerdo con la IUPAC se denomina sistemáticamente ácido etanoico El anhídrido acético. Comprobar la cinética de la producción de ácido acético mediante la medición de la conductividad en el laboratorio. una solución acuosa de anhídrido acético no es estable porque éste descompone en unos pocos minutos (el tiempo exacto depende de la temperatura) en una solución de ácido acético La hidrólisis del anhídrido acético produce ácido acético: (CH3CO)2O + H2O → 2CH3COOH La hidrólisis es una reacción química entre agua y otra sustancia. 2. H3O+ o bien con los iones hidroxilo. o ambos (puede decirse que el agua reacciona "rompiendo el compuesto"). sus iones constituyentes se combinan con los iones hidronio u oxonio. es uno de los reactivos más ampliamente usados en síntesis orgánica. como sales. Es un líquido incoloro.6% (m/m). PRODUCCIÓN DE ÁCIDO ACÉTICO El ácido acético también es mejor conocido como ácido metilencarboxílico. que huele fuertemente a vinagre (ácido acético) debido a su reacción con la humedad del aire. Objetivo específico Conocer como actúa la velocidad de la reacción en un reactor BATCH.1. Con fórmula química (CH3CO)2O. es uno de los anhídridos carboxílicos más simples. 3. Al ser disueltas en agua. 3.2. siendo el principal responsable de su sabor y olor agrios. El anhídrido acético se disuelve en agua hasta aproximadamente un 2. Conocer en que influye la variación de la concentración en la velocidad de reacción. Su fórmula es CH3-COOH (C2H4O2). MARCO TEÓRICO 3. Éste es un ácido que se encuentra en el vinagre. comúnmente abreviado Ac 2O. una producción pequeña y generación de un producto puro. Los parámetros de la cinética. Datos conocidos: La concentración inicial de anhídrido acético es: cA0=0.1580 T = 35 °C 0.0924 T = 25 °C 0.4075 mol/L.CINÉTICA QUÍMICA DE REACCIÓN: ANHÍDRIDO ACÉTICO + AGUA → 2 ÁCIDO ACÉTICO (CH3CO) 2O + H2O → 2(CH3COOH) Se cuenta con una tabla de datos experimentales para ésta reacción.2752 Ea= 50.2 kJ/mol Para n=1 El experimento se lleva a cabo a distintas temperaturas: T1 = 20 °C T2 = 23 °C T3 =26 °C Ecuaciones utilizadas: ln −ra=lnk+nlnCa .La reacción se lleva a cabo en un reactor tipo Batch (Por lotes).2. k en min-1 T = 20 °C 0. 3. mismo que trabajaremos en el diseño ya que es el que se adapta a nuestro sistema.56 kJ/mol XA = 98 %.1. a partir de la cual se calculará la velocidad de reacción (-ra). que consiste en una reacción en fase líquida. ΔHr@ 298k = . 50 B.Cao−Ca Cao xa= −ra=k Can Ca dCa Cao −ra t= ∫ Capacidad calorífica de los compuestos Cp(J/mol.224 C. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL C H 3 CO ¿2 O+ H O2 → 2 C H 3 COOH ¿ A+B→C VT=40ml en el reactor Se prepara una solución de anhídrido acético con agua para obtener ácido acético en un reactor BATCH.°K) A.70. Pruebas 1 2 3 Anhídrido acético(ml) 8 5 3 Agua(ml) 32 35 37 .99. en ello tomaremos como datos la temperatura y el tiempo hasta que la reacción llegue al equilibrio y no reaccione más.120.35 4. 8 21.8 32.0 .4 22.5 21.1 33.2 16.4 26.8 25.8 25.2 19.1 35.1 30.0 16.0 25.5 18.3 23.0 22. Tiempo 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 T Exp 1 15.6 25.0 21.75 25.0 36.4 24.6 19.7 17.2 21.9 19.3 19.8 T Exp 3 15.9 24.7 22.2 22.2 15.4 18.0 17.1 18.5 17.7 21.4 27.2 36.0 18.0 22.1 23. Las temperaturas vs el tiempo en la reacción serán tomadas en cada una de las reacciones realizadas en el reactor.7 25.9 22.4 30.0 22.0 22.4 28.0 22.2 20.5 21.0 22.4 21.0 16.4 21.1 36.3 25.5 20.5 24.8 21.5 25.4 35.9 20.5 23.8 16.8 35.4 18.2 24.0 16.2 25.0 22.2 21.3 35.7 34.5 33.9 17.6 23.4 20.5 19.6 18.7 19.4 25.7 20.2 EXPERIMENTO 1 (CH3CO) 2 O+ H2O → 2CH3COOH (CH3CO) 2 O=8ml H2O=32ml GRAFICA 1 T Exp 2 14.9 36.8 25.0 22.4 29.9 31. EXPERIMENTO 2 (CH3CO) 2 O+ H2O → 2CH3COOH (CH3CO) 2 O=5ml H2O=35ml GRAFICA 2 EXPERIMENTO 3 (CH3CO) 2 O+ H2O → 2CH3COOH (CH3CO) 2 O=3ml H2O=37ml GRAFICA 3 . 309+(6026/T)) ra=K*CA0*(1-XA) CA0=2.8 d(t) / d(XA) = (1/(K*(1-XA))) t(0) = 0 XA(0) = 0.760-49.125 GRAFICA 1 .999 K0 = exp(18. Hallamos la concentración con la fórmula de: m=ρ∗V M= n V EXPERIMENTO TEORICO 1 (CH3CO) 2 O+ H2O → 2CH3COOH (CH3CO) 2 O=8ml H2O=32ml d(T) / d(XA) = (56000)/(1566. Halamos la concentración de cada compuesto utilizado en la reacción.309) K = exp(18.001 XA(f) = 0.374*XA) T(0) = 15.COMPARANDO TEÓRICAMENTE Aplicando el balance de energía y de masa se halla la conversión hacia el producto que es el ácido acético. 648-49.309+(6026/T)) ra=K*CA0*(1-XA) CA0=1.001 XA(f) = 0.999 K0 = exp(18.2 d(t) / d(XA) = (1/(K*(1-XA))) t(0) = 0 XA(0) = 0.EXPERIMENTO TEORICO 2 (CH3CO) 2 O+ H2O → 2CH3COOH (CH3CO) 2 O=5ml H2O=35ml d(T) / d(XA) = (56000)/(2672.374*XA) T(0) = 14.325 GRAFICA 2 EXPERIMENTO TEORICO 3 (CH3CO) 2 O+ H2O → 2CH3COOH .309) K = exp(18. 374*XA) T(0) = 15 d(t) / d(XA) = (1/(K*(1-XA))) t(0) = 0 XA(0) = 0.309+(6026/T)) ra=K*CA0*(1-XA) CA0=0. MATERIALES Y REACTIVOS Materiales: 1 Pipeta .(CH3CO) 2 O=3ml H2O=37ml d(T) / d(XA) = (56000)/(4604.1.999 K0 = exp(18.309) K = exp(18.8 GRAFICA 3 5. 5.791-49.001 XA(f) = 0. la velocidad de reacción es más rápido y llega más rápido a su equilibrio. 7. BIBLIOGRAFÍA . A mayor concentración la temperatura aumenta para llegar a su punto de equilibrio. El proceso BATCH ayuda a la reacción que no pierda la temperatura y así ayudando a la velocidad de reacción. 1 1 2 1 1 Pro pipeta Soporte universal vasos Termómetro agitador magnético 5. Reactivos (CH3CO)2º H2O 6.2. CONCLUSIONES A menor concentración de anhídrido acético. google.org/wiki/Hidr%C3%B3lisis http://es.wikipedia. http://es.wikipedia. Chem.org/wiki/Anh%C3%ADdrido_ac%C3%A9tico http://es. Shatyski and D. J. Hanesian. Ind.pdf http://www.org/PDF/JIEC/IE13/IE13-4-0631.com/patents?tbs=bks %3A1&tbo=1&q=acid+acetic+manufacture .wikipedia. J.cheric. Adiabatic kinetics studies of the acetic anhydride reaction. Eng.org/wiki/%C3%81cido_ac%C3%A9tico http://www.