Trayectorias de Reaccin Produccin de Formaldehdo

1
Trayectorias de ReacciónProducción de
Formaldehído
Proceso BASF. Catalizador Ag
Proceso Instituto Francés del Petróleo.
Catalizador molibdato férrico
Reacciones escritas con el software
ACD/ChemSketch Freeware version. Ejecutable
disponible en el portal del curso como
chemsk10_.exe
2
Trayectorias de Reacción
Producción de Cloruro de Vinilo
a.- A partir de acetileno H-C?C-H HCl ?
CH2CHCl b.- A partir de etileno CH2CH2
Cl2 ? CH2Cl-CH2Cl CH2Cl-CH2Cl ?
? CH2CHCl HCl
3
Trayectorias de Reacción
Producción de Cloruro de Vinilo
c.- A partir de etileno (por oxiclorinación) CH2C
H2 ½ O2 2 HCl ?
CH2Cl-CH2Cl H2O CH2Cl-CH2Cl ? ?
CH2CHCl HCl d.- A partir de etano CH3-CH3
2 CuCl2 ? CH3-CH2Cl Cu2Cl2 HCl
CH3-CH2Cl ½ O2 ? CH2CHCl
H2O Cu2Cl2 2 HCl ½ O2 ? 2 CuCl2
H2O
4
Trayectorias de Reacción
Producción de Cloruro de Vinilo
5
Trayectorias de Reacción
Producción de Trimetilolpropano
a.- Formiato de Sodio como subproducto CH3-CH2-C
H2-CHO 3 HCHO NaOH ?
CH3-CH2-C(CH2OH)3 NaHCOO b.- Con
catalizador e hidrogenación (Tecnología
BASF) Patentes US 4,594,461, 6,187,971
CH3-CH2-CH2-CHO 2 HCHO H2 ?
CH3-CH2-C(CH2OH)3
Consultar las patentes. Revisen cuidadosamente el
ejemplo 4 de la primer patente
6
Trayectorias de Reacción
Producción de Pentaeritritol Reacción Principal
7
Trayectorias de Reacción.Reacciones secundarias
Proceso BASF. Catalizador Ag
Proceso Instituto Francés del Petróleo.
Catalizador molibdato férrico
8
Trayectorias de Reacción.Reacciones
secundariasProducción de Trimetilolpropano
Proceso Tradicional. Reacción de Cannizzaro
Proceso BASF. Reacción de deshidratación del
metilol
9
Trayectorias de Reacción.Reacciones
secundariasProducción de Pentaeritritol
Reacción de Cannizzaro
Reacciones para producción de Dipentaeritritol
10
Trayectorias de Reacción. Química
VerdeProducción de Ibuprofen. Dos métodos
11
Trayectorias de Reacción
Los 12 Principios de la Química Verde
1. Prevención 2. Economía de átomos 3. Síntesis
de químicos menos peligrosos 4. Diseño de
químicos más seguros
12
Trayectorias de Reacción. Química Verde
Tomado de http//www.chemsoc.org/networks/learnn
et/green/ibuprofen/
13
Sistema de ReacciónDatos de Cinéticas de
Reacción o equivalentes
Existen datos de las tasas de reacción para las
reacciones principales y las secundarias? Co
nocemos la dependencia de las tasas de reacción
en función de la Temperatura, de la Presión y de
las concentraciones de las diferentes especies
químicas?
14
Cinética de reacción
Cinética en fase homogénea
Cinética catalítica
15
Expresiones matemáticas para tasas de reacción
Cinética elemental
Cinética catalítica típica con modelo de
Langmuir-Hinshelwood
Ecuación de Arrhenius
16
Sistema de ReacciónDatos de Cinéticas de
Reacción o equivalentes
Qué podemos hacer en caso que no se tengan
suficiente información detallada de las tasas de
reacción? Existe información del proceso en
los diferentes sistemas de patentes? Se
reporta en las patentes las expresiones de las
tasas de reacción? Qué información es la que
normalmente se encuentra en las patentes de
procesos? Podemos establecer un DFP preliminar
con dicha información de las patentes?
17
Sistema de ReacciónDatos de Cinéticas de
Reacción o equivalentes
En muchos casos se reportan Productividades
globales o se conocen las composiciones a la
entrada y la salida, así como la temperatura,
presión y el espacio velocidad Lo anterior
permite calcular el tamaño del reactor y por ende
estimar su costo de inversión de capital. En
otras ocasiones se reportan datos a dos o más
temperaturas de operación, lo cual permite
inferir valores de Energías de Activación.
18
Variables a considerar en el diseño del Sistema
de Reacción
19
Preguntas a responder en el diseño del Sistema de
Reacción

• En qué fase ocurre la reacción?
• Esto afectará la preparación de la alimentación
  al reactor
• Cuáles son los rangos de Presión y Temperatura
  para el reactor?
• Esto afectará asimismo la preparación de la
  alimentación al reactor
• 3. La reacción es controlada por la cinética o
  por el equilibrio químico?
• La mayoría de las reacciones están controladas
  por la cinética, salvo el caso de la producción
  de metanol a partir de gas de síntesis, amoníaco
  a partir de N2 e H2, o la producción de H2 con la
  reacción de corrimiento gas-agua.

20
Preguntas a responder en el diseño del Sistema de
Reacción

• La reacción requiere de un catalizador sólido o
  es homogénea?
• Esto afectará grandemente la configuración del
  reactor
• La reacción principal es endotérmica o
  exotérmica, se requiere una potencia grande de
  intercambio de calor?
• Este es uno de los factores que más afecta la
  configuración del reactor
• 6. Cuáles son las reacciones secundarias y como
  afecta la selectividad de la reacción principal?
• La respuesta a esta pregunta tiene un gran
  impacto en el Sistema de Separación, además de
  tener implicaciones de índole ambiental

21
Preguntas a responder en el diseño del Sistema de
Reacción

• Cuál es la conversión aproximada por paso?
• Esto afectará la configuración del sistema de
  separación, así como los lazos de reciclo, además
  de tomarse en cuenta en la composición del
  producto final
• Para oxidaciones en fase gas la alimentación al
  reactor debe estar fuera de los límites de
  explosión?
• Se requiere de un diseño inherentemente seguro.
  Como ejemplo revísense los diseños para
  producción ácido acrílico (apéndice B.2) y de
  anhídrido ftálico en el Apéndice C, así como el
  diseño para el reactor que produce HCHO a partir
  de metanol y aire (BASF). Muchas veces es
  necesario agregar un componente que diluya la
  mezcla de alimentación para operar fuera de los
  límites de explosión.
• 9. El sistema de reacción operará por lotes o en
  continuo?
• Esto dependerá de la rapidez de reacción, además
  de la capacidad de producción. En el caso de
  operación por lotes se necesitará acoplar el
  sistema de reacción al sistema de separación, el
  cual normalmente opera mejor de manera continua
  siendo el caso la fermentación para producir
  alcohol, que se hace por lotes, pero la
  separación es continua.

22
(No Transcript)