PLANTA PARA LA PRODUCCION DE ACETALDEHIDO A PARTIR DE ETILENO

ACETALDEHIDO (C2H4O)

Llamado también etanal,  es un compuesto orgánico. El acetaldehído es un líquido incoloro, volátil que tiene un olor sofocante, penetrante que es algo afrutado y agradable en concentraciones diluidas.

CARACTERÍSTICAS Y PROPIEDADES QUÍMICAS Y FÍSICAS

Estado Físico: Gas o líquido incoloro, de olor acre.Punto de ebullición: 20.2°CPunto de fusión: -123°CDensidad relativa (agua = 1): 0.78Solubilidad en agua: misciblePresión de vapor, kPa a 20°C: 101Densidad relativa de vapor (aire = 1): 1.5Punto de inflamación: -38 ºC c.c.Temperatura de autoignición: 185°C

MEDIDAS DE SEGURIDAD INDUSTRIALComo medida de prevención para evitar incendios: Evitar las llamas, NO producir chispas y NO fumar. NO poner en contacto con superficies calientes.Como medida de prevención para evitar explosiones: Sistema cerrado, ventilación, equipo eléctrico y de alumbrado a prueba de explosión. NO utilizar aire comprimido para llenar, vaciar o manipular. Utilícense herramientas manuales no generadoras de chispas.En caso de incendio: utilizar polvo, espuma resistente al alcohol, agua en grandes cantidades, dióxido de carbono.En caso de derrames y fugas: Evacuar la zona de peligro. Eliminar toda fuente de ignición. Recoger, en la medida de lo posible, el líquido que se derrama y el ya derramado en recipientes herméticos. Absorber el líquido residual en arena o absorbente inerte y trasladarlo a un lugar seguro. NO absorber en serrín u otros absorbentes combustibles. Eliminar vapor con agua pulverizada. NO permitir que este producto químico se incorpore al ambiente.

APLICACIONES DEL ACETALDEHIDO

Es un producto intermedio muy importante en la fabricación de ácido acético y del anhídrido acético. Estos productos encuentran una enorme aplicación industrial como agentes de acetilación para la obtención de ésteres, que son compuestos químicos que resultan de la reacción de un alcohol, fenol, o glicol con un ácido.

Algunos de los ésteres que se derivan del ácido acético y los alcoholes apropiados son los llamados acetatos de metilo, etilo, propilo, isopropilo, isobutilo, amilo, isoamilo, n-octílo, feniletilo, etc. Estos productos son de olor agradable y se usan como saborizantes y perfumes. Los ésteres derivados del ácido acético también sirven como solventes para extraer la penicilina y otros antibióticos de sus productos naturales. También se emplean como materia prima para la fabricación de pieles artificiales, tintas, cementos, películas fotográficas y fibras sintéticas como el acetato de celulosa y el acetato de vinilo. El acetaldehído no sólo sirve para fabricar ácido acético, sino que también es la materia prima para la producción de un gran número de productos químicos como el 2-etilhexanol, n-butanol, pentaeritrol, cloral, ácido cloroacético, piridinas, y ácido nicotínico. Estos petroquímicos secundarios encuentran múltiples aplicaciones. Por ejemplo, el petaeritrol sirve para fabricar lubricantes sintéticos, el cloral y el ácido cloroacético para hacer herbicidas, el 2-etilhexanol para hacer plastificantes, también en la síntesis de pinturas, lacas, en la industria del caucho, de papel y la curtición del cuero, se utiliza como conservante de carnes u otros productos alimenticios.  

DISPONIBILIDAD DE LA MATERIA PRIMA

El etileno se dice que se obtiene por deshidrogenación del etano, y por el cracking del propano, siendo estos componentes predominantes del gas natural. Por lo tanto, en la industria ocupa un lugar importante en la industria petroquímica, aquí es convertido en diversos productos ya sean finales o intermedios por ejemplo el polietileno (PE), policloruro de vinilo, polietileno (PS), el poliacrilonitrilo, politetrafloruroeteno, acetaldehido, entre otros.

MÉTODOS DE OBTENCIÓN DE ACETALDEHÍDO POR OXIDACIÓN DIRECTA DE ETILENO

La obtención industrial en gran escala de acetaldehído tiene lugar en un sistema de dos fases, es decir, gas/líquido. Los reactivos gaseosos, etileno, aire u O2 reacciona con la disolución clorhídrica acuosa de los catalizadores.

Se han desarrollado simultáneamente dos variantes de su funcionamiento:

El proceso en una etapa, donde en un sólo reactor se produce simultáneamente la reacción y la regeneración del catalizador, empleando O2 como oxidante.

El proceso en dos etapas, en el cual reacción y regeneración se realizan en dos reactores separados. En este caso se puede utilizar como oxidante aire.

El proceso seleccionado para este trabajo será el el proceso en una etapa.

ETAPAS DEL PROCESO

ETAPA DE REACCIÓN Y REGENERACIÓN

En esta etapa para el diseño del reactor se ha de saber que se trabajara con una solución liquida de catalizador altamente corrosiva por ello la construcción del reactor se realizara con un acero inoxidable resistente a la corrosión.

La reacción que ocurre es exotérmica y se lleva a cabo a 130°C y 400 kPa, el agua absorberá el calor exotérmico de la reacción y se evaporara, por lo que se estará alimentando agua para mantener la concentración de la solución catalítica. La reacción exotérmica es:

Este mecanismo es muy complejo ocurren 3 reacciones:

ETAPA DE ABSORCION

Los gases resultante de la reacción entran al absorbedor y pasa de la fase gaseosa a la fase liquida, los gases que no se absorbieron (etileno, oxígeno y

otros gases) se recirculan, pero antes una parte de este flujo se purga para que no haya inertes en el reactor. Estos gases purgados son enviados a un área de tratamiento de gases el cual se puede diseñar conociendo la composición de esta corriente. Es necesario conocer la composición de los gases que retornan al reactor (etileno y oxigeno) para calcular los nuevos requerimientos en la alimentación.

La corriente liquida que sale del absorbedor contiene acetaldehído, agua e impurezas.

ETAPA DE DESTILADO

En esta etapa ingresa la corriente liquida que proviene del absorbedor, antes de ingresar a la torre de destilación esta corriente se debe precalentar usando agua por lo que son necesarios datos físicos y térmicos.

Se debe especificar cuál es el componente clave para realizar esta separación, también se requiere conocer datos físicos y térmicos para las corrientes . En esta etapa por la parte superior salen compuestos gaseosos ligeros y por el fondo sale una corriente liquida en que esta el acetaldehído el cual se dirigirá a la etapa final.

ETAPA DE DETILACION FINAL (RECUPERACION DEL ACETALDEHIDO)

En esta etapa también se debe espicificar cual es el componente clave que se quiere separar por lo cual se necesita conocer datos físicos y termodinámicos de las corrientes.

En esta etapa final se obtiene el acetaldehído por la parte superior de la columna y lo obtenemos con una pureza del 99%. Por la parte media de la columna sale una corriente de líquidos pesados que contiene como subproducto crotonaldehido, ácido acético.

DATOS DE OPERACIÓN

Composiciones en la alimentación al reactor:

Oxigeno: 99.5 %

Etileno: 99.8 %

Temperatura y presión de las corrientes de alimentación

Temperatura: 135 °C

Presión: 4 bar

Presión y temperatura de operación del reactor.

Temperatura: 135 °C

Presión: 3 bar

Presión y temperatura en el absorbedor

Presión de operación: 1 atm

Temperatura de operación: 30 °C