INSTITUTO TECNOLÓGICO DE OAXACA“TECNLOGÍA PROPIA E INDEPENDENCIA ECONOMICA” DEPARTAMENTO DE QUÍMICA Y BIOQUÍMICA SÍNTESIS Y OPTIMIZACIÓN DE PROCESO CLAVE: IQF1017 GRUPO: QA RESOLUCIÓN DEL PROBLEMA 8.2 PRESENTAN: CABALLERO PÉREZ GUADALUPE GALLEGOS PINEDA JULVIO CATEDRÁTICO: ING. NAHUM GUILLERMO TORRES LÓPEZ Oaxaca de Juárez, Oaxaca, Wednesday, 30 de September de 2015 1 calcule los flujos necesarios de alimentación fresca y la alimentación total al reactor. ¿tiene potencial el proceso? Consulte el Chemical Marketing Reporter.8. a) Si se usa un sistema de separación para reciclar las cantidades que no reaccionan. Tome como base 100 moles de alimentación de cada reactivo al reactor.0 mol PM C 2 4 3 H 8O PM CH 3 2 =60. m masa del compuesto y PM el peso molecular.0 g mol COOCH (CH 3 )2 PM H O =18 2 =102 g mol g mol Sabiendo que n= m PM Donde n son los números de moles. b) Basado en precios de productos y materias primas.2 Considere el proceso de producción de acetato de isopropilo basado en la esterificación del ácido acético con el alcohol isopropílico: Alcohol+ Ácido → Acetato de isopropilo+ Agua La reacción presenta un 60% de conversión. SOLUCIÓN a) La reacción que se lleva a cabo es: C2 H 4 O2+ C3 H 8 O →CH 3 COOCH ( CH 3 ) 2+ H 2 O Los pesos moleculares de cada compuesto son: g PM C H O =60. c) Basado en algún criterio heurístico. proponga un sistema de separación. Muestre el diagrama de flujo resultante. despejando m obtenemos: m=n ∙ PM . D De donde Ff FT Ff : flujo fresco FT: flujo total PS: proceso de separación D: destilado W’: fondos W: fondos finales R: recirculación PS W’ W R Por un balance molar optemos: C2 H 4 O 2 Número de moles Alimenta C3 H 8 O 100 100 → CH 3 COOCH ( CH 3 )2 H 2 O 0 0 .0 3 8 g =6000 g mol ) Masa total reactivos=6000 g+6000 g=12000 g Si 12000 g es la alimentación total al reactor.0 g (D). y de estos solo hay un 60 % de conversión. entonces: 12000 – 100% X – 60% X =7200. y el resto 4800 g son los obtenidos como fondos (W’).0 2 4 2 g =6000 g mol ) ( mC H O= (100 moles ) 60. ose a 100 moles de corriente total.Tomando como base 100 moles de alimentación de cada reactivo al reactor. tenemos para los reactantes: ( mC H O = (100 moles ) 60.0 g Están reaccionando o convirtiéndose en producto solo 7200. do Número de moles 60 60 60 60 40 40 60 60 converti dos Número de moles finales b) Según Chemical Marketing Reporter: Sustancia Ácido acético ( C 2 H 4 O2 ) Alcohol isopropilico Acetato de isopropilo Agua La reacción es Costo en (C 3 H 8 O ) (CH 3 COOCH ( CH 3 )2 ) ( H2O) 33 29 56 0 Ȼ lb . Por lo tanto: [( Utilidad= 102 ) (( lb Ȼ lb Ȼ lb Ȼ ∙ 56 − 60.1 Miscible con agua. alcohol.q son las especies químicas que están involucradas en la reacción respectivamente.02 ∙33 60.q .07 (Aire=1) Presión de vapor Viscosidad (cp) Solubilidad 33 mm Hg 2.C2 H 4 O2+ C3 H 8 O →CH 3 COOCH ( CH 3 ) 2+ H 2 O Y sus pesos moleculares son PM C 2 H 4 O2 PM C 3 H 8O PM CH 3 =60.78 2.de losreactivos ] Donde e.de los productos−costos de las e .1 lb mol COOCH (CH 3 )2 PM H O =18 2 lb mol =102 lb mol lb mol Considerando los costos por especies químicas: Utilidad=n [ costos de las e .441 )( ))] Ȼ mol c) A continuación se muestran las propiedades físicas de los componentes de la reacción: Propiedades Físicas y Químicas: Alcohol Isopropílico Apariencia Temperatura de ebullición Temperatura de fusión Densidad relativa a 20 °C Densidad relativa del vapor Líquido incoloro 82 °C -88 °C 0.q . éter triclorometano .02 =60.1 ∙ 29 mol lb mol lb mol lb Utilidad=1988. 5 mm Hg Con base en la tabla 8. podemos observar que para una mezcla con cuatro componentes se tiene seis subgrupos. glicerina y éter.22 Soluble en agua.4 mm Hg 1.3 °C 0.61 (Aire=1) Presión de vapor 17. produciendo ácido acético y alcohol isopropílico. Reacciona violentamente con materiales oxidantes.5 (Aire=1) Presión de vapor Peligros químicos 47 mm Hg La sustancia se descompone lentamente en contacto con el acero.3 obtenida del libro “Diseños de procesos en ingeniería química” del autor Arturo Jiménez Gutiérrez. alcohol. Propiedades Físicas y Químicas: Agua Apariencia Temperatura de ebullición Temperatura de fusión Densidad relativa a 20 °C Densidad relativa del vapor Líquido incoloro. Ataca muchos plásticos. inodoro 100 °C 17 °C 1. cuando es expuesta al aire.05 2. diez subproblemas de separación y cinco secuencias: .872 3. Insoluble en sulfuro de carbono Propiedades Físicas y Químicas: Acetato de isopropilo Apariencia Temperatura de ebullición Temperatura de fusión Densidad relativa a 25 °C Densidad relativa del vapor Líquido incoloro de olor característico a frutas 88 °C -69.Propiedades Físicas y Químicas: Ácido acético Apariencia Temperatura de ebullición Temperatura de fusión Densidad relativa a 20 °C Densidad relativa del vapor Líquido incoloro de olor acre 118 °C 17 °C 1.1 (Aire=1) Presión de vapor Viscosidad (cp) Solubilidad 11.0 0. consideraremos cuatro componentes.Para mostrar una de las etapas de esta tabla. ABCD. lo cual incluye 10 subproblemas de separación consistente en x diferentes columnas de destilación: A AB B C ABCD A CD ABCD C D BCD B BD D . se muestran las cinco secuencias diferentes que se pueden generar para este caso. siendo A el compuesto más volátil y D el más pesado. A ABC B BC ABCD C D A B BC ABCD BCD C D . los menos denso y con poco gasto de energía.A AB ABC B C ABCD D Con base a los compuestos y sus propiedades podemos percatarnos que nos conviene seleccionar el siguiente proceso: A ABCD C BCD B BD D Siendo A el más volátil ( C3H2O). . C el más corrosivo (CH3COOCH(CH3)2) . B y D H2O y C2H2O respectivamente.