Elaboracin de Combustibles a Partir de Reacciones Irreversibles

Facultad de Ciencias Matemticas, Fsicas y QumicasIngeniera Qumica Paralelo E

Universidad Tcnica de Manab

Mendoza Vicky, Gema Anchundia, M Elena Palacios, Natalia Cedeo & Yester PitaMayo 2015

Gisela Latorre, Ing.PRIMERA REVISIN-SEMANA 334

ndiceMarco Teorico3Reactores Quimicos:3Reacciones Irreversibles.5Combustible6Clasificacin8Propiedades y ventajas de los combustibles gaseosos8Parmetros interesantes en la combustin de gases:10METANO:13ETILENO20Acetileno23

ILUSTRACIONES

Ilustracin 1 Reactor Quimico26Ilustracin 2 Reactor Continuo27Ilustracin 3 Reactor Discontinuo27Ilustracin 4 Reactor Semicontinuo28Ilustracin 5 Reactor Tubular28Ilustracin 6 Tanque de Agitacion Continua29Ilustracin 7Reactor Lecho Fluido29Ilustracin 8 Reactor de Lecho Fijo30Ilustracin 9 Reactor Fluizado con escurrimiento30Ilustracin 10 Reactor Fluizado de carga movil31Ilustracin 11 Reactor de Burbujas31Ilustracin 12Reactor de combustion en suspension32Ilustracin 13 Reactor de Mezcla Perfecta32Ilustracin 14 Reactor de Recirculacion33Ilustracin 15 Reactor de Membrana33Ilustracin 16 Reactores Fermentados34Ilustracin 17 Reactor Trickle Bed34Ilustracin 18 Estrcutura Del Metano35Ilustracin 19 MEtano35Ilustracin 20 Hibridacion sp36Ilustracin 21 Molecula de acetileno.36

TABLAS

Tabla 1 Tabla de los Combustibles37Tabla 2 Generalidades del Metano38Tabla 3 Reaccion de Adicion del Etlileno38Tabla 4 Conmstantes Fisioquimicas38Tabla 5 Generalidades del Acetileno40

Marco Teorico

Reactores Quimicos:

Que es un Reactor Quimico?

Un reactor quimico es el equipo capaz de desarrollar una reacccin qumica en su interior. En su interior ocurre un cambio debido a la reaccin qumica y estan diseados para maximizar la conversin y selectividad de la reaccin con el menor costo, tiempo,y mayor eficiencia posibles. Un ejemplo es el reactor de una central nuclear para generarenerga nuclear. (Ciencias Naturales, s.f.)Es el dispositivo donde ocurre un cambio en la composicin debido a la reaccin qumica. Por lo tanto es cualquier recipiente donde ocurre una reaccin, el problema de la ingeniera de reactores es realizar el diseo mas adecuado con un metodologa independiente del tamao y reacciones que se llevan a cabo. (Garcia, 2009)

Los reactores qumicos tienen como funciones principales:

Asegurar el tipo de contacto o modo de fluir de los reactantes en el interior del tanque, para conseguir una mezcla deseada con los materiales reactantes.

Proporcionar el tiempo suficiente de contacto entre las sustancias y con el catalizador, para conseguir la extensin deseada de la reaccin.

Permitir condiciones de presin, temperatura y composicin de modo que la reaccin tenga lugar en el grado y a la velocidad deseada, atendiendo a los aspectos termodinmicos y cinticos de la reaccin.

Si la reaccin qumica es catalizada por el organismo que la contiene o por una enzima purificada, hablamos de biorreactores. Un biorreactor puede ser tambin un dispositivo o sistema empleado para hacer crecer clulas o tejidos en operaciones de cultivo clula, En trminos generales, un birreactor busca mantener ciertas condiciones ambientales propicias (pH, temperatura, concentracin de oxgeno, etctera) al elemento que se cultiva. Ver ilustracin 1 (Ciencias Naturales, s.f.)

Clasificacin de Reactores:

Los reactores qumicos pueden tener una gran variedad de tamaos, formas y condiciones de operacin. Uno de los ms comunes es el pequen0 matraz o vaso que se usa en el laboratorio qumico para las reacciones en fase lquida. El otro extremo en cuanto al tamao lo constituyen los grandes recipientes cilndricos empleados en la industria del petrleo, por ejemplo, en el cracking de hidrocarburos. De tamao an ms grande son las retortas que se usan para la produccin in situ del quergeno del petrleo de esquisto. En este caso, la reaccin entre el residuo carbonoso de la roca y el oxgeno proporciona el calor necesario para licuar y descomponer el quergeno en petrleo.

Existen infinidad de tipos de reactores qumicos, y cada uno responde a las necesidades de una situacin en particular, entre los tipos ms importantes, ms conocidos, y mayormente utilizados en la industria se puede mencionar los siguientes:

1. REACTOR DISCONTINUO. Es aquel en donde no entra ni sale material durante la reaccin, sino mas2. bien, al inicio del proceso se introducen los materiales, se lleva a las condiciones de presin y temperatura requeridas, y se deja reaccionar por un tiempo preestablecido, luego se descargan los productos de la reaccin y los reactantes no convertidos. Tambin es conocido como reactor tipo Batch. Ver Ilustracin 2.

3. REACTOR CONTINUO. Mientras tiene lugar la reaccin qumica al interior del reactor, ste se alimenta constantemente de material reactante, y tambin se retira ininterrumpidamente los productos de la reaccin. Ver Ilustracin 3.

4. REACTOR SEMICONTINUO: Es aquel en el cual inicialmente se carga de material todo el reactor, y a medida que tiene lugar la reaccin, se va retirando productos y tambin incorporando ms material de manera casi continua. Ver ilustracin 4.

5. REACTOR TUBULAR. En general es cualquier reactor de operacin continua, con movimiento constante de uno o todos los reactivos en una direccin espacial seleccionada, y en el cual no se hace ningn intento por inducir al mezclado. Tienen forma de tubos, los reactivos entran por un extremo y salen por el otro. Ver ilustracin 5.

6. TANQUE CON AGITACIN CONTINUA. Este reactor consiste en un tanque donde hay un flujo continuo de material reaccionante y desde el cual sale continuamente el material que ha reaccionado. La agitacin del contenido es esencial, debido a que el flujo interior debe estar en constante circulacin y as producir una mezcla uniforme. Ver ilustracin 6.

7. REACTOR DE LECHO FLUIDIZADO. Se utiliza para reacciones donde intervengan un slido y un fluido (generalmente un gas). En estos reactores la corriente de gas se hace pasar a travs de las partculas slidas, a una velocidad suficiente para suspenderlas, con el movimiento rpido de partculas se obtiene un alto grado de uniformidad en la temperatura evitando la formacin de zonas calientes. Ver Ilustracin 7.

8. REACTOR DE LECHO FIJO. Los reactores de lecho fijo consisten en uno o ms tubos empacados con partculas de catalizador, que operan en posicin vertical. Las partculas catalticas pueden variar de tamao y forma: granulares, cilndricas, esfricas, etc. En algunos casos, especialmente con catalizadores metlicos como el platino, no se emplean partculas de metal, sino que ste se presenta en forma de mallas de alambre. El lecho est constituido por un conjunto de capas de este material. Estas mallas catalticas se emplean en procesos comerciales como por ejemplo para la oxidacin de amoniaco y para la oxidacin del acetaldehdo a cido actico. Ver Ilustracin 8.

9. REACTOR DE LECHO CON ESCURRIMIENTO. En estos reactores el catalizador slido est presente como en el lecho fijo. Los reactivos se hacen pasar en corrientes paralelas o a contracorriente a travs del lecho. Ver Ilustracion 9.

10. REACTOR DE LECHO DE CARGA MVIL. Una fase fluida pasa hacia arriba a travs de un lecho formado por slidos. El slido se alimenta por la parte superior del lecho, se mueve hacia debajo de la columna y se saca por la parte inferior. Ver Ilustracin 10.

11. REACTOR DE BURBUJAS. Permiten hacer burbujear un reactivo gaseoso a travs de un lquido con el que puede reaccionar, porque el lquido contiene un catalizador disuelto, no voltil u otro reactivo. El producto se puede sacar del reactor en la corriente gaseosa. Ver ilustracin 11.

12. REACTOR CON COMBUSTIBLE EN SUSPENSIN. Son similares a los reactores de burbujeo, pero la fase lquida est formada por una suspensin de lquidos y partculas finas del catalizador slido. Ver ilustracin 12.

13. REACTOR DE MEZCLA PERFECTA. En este reactor las propiedades no se modifican ni con el tiempo ni con la posicin, ya que suponemos que estamos trabajando en estado de flujo estacionario y la mezcla de reaccin es completamente uniforme. El tiempo de mezcla tiene que ser muy pequeo en comparacin con el tiempo de permanencia en el reactor. En la prctica se puede llevar a cabo siempre que la mezcla fluida sea poco viscosa y est bien agitada Ver Ilustracin 13.

14. REACTORES DE RECIRCULACIN. Pueden ser CON DISPOSITIVO SEPARADOR, cuando se toma parte de la corriente de salida y se llevan directamente a la entrada del reactor. SIN DISPOSITIVO SEPARADOR, cuando en la salida del reactor colocamos un dispositivo separador que hace que se separen reactivos y productos, luego los reactivos se recirculan de nuevo al reactor. Ver Ilustracin 14.

15. REACTORES DE MEMBRANA. Son aquellos que combinan la reaccin y la separacin en una sola unidad; la membrana selectivamente remueve una (o ms) de las especies reactantes o productos. Estos reactores han sido comnmente usados para aplicaciones en las cuales los rendimientos de la reaccin estn limitados por el equilibrio. Tambin han sido propuestos y usados para otras aplicaciones; para incrementar el rendimiento y la selectividad de reacciones enzimticas y catalticas influyendo a travs de la membrana sobre la concentracin de una (o ms) especies intermedias, removindolas selectivamente (o ayudando a mantenerlas en una concentracin baja), evitando la posibilidad de que dichos compuestos envenenen o desactiven el catalizador y para proveer una interface controlada entre dos o ms reactantes. Ver Ilustracin 15.

16. FERMENTADORES. Este tipo de reactores utilizan hongos, los cuales forman un cultivo, el cual a su vez se transforma en una sopa espesa que contiene crecimientos filamentosos. Un ejemplo se encuentra en la fabricacin de antibiticos como la penicilina. Ver Ilustracin 16.

17. REACTOR TRICKLE BED. Este tipo de reactor supone la existencia de un flujo continuo de gas y otro de lquido hacia abajo sobre un lecho fijo de partculas slidas catalticas, las caractersticas de las partculas slidas y de su empaquetamiento, junto con los caudales y propiedades de las dos corrientes de fluidos determinarn el rgimen de flujo del reactor y tambin sus propiedades fluido-dinmicas. (Ciencias Naturales, s.f.) Ver Ilustracin 17.

Reacciones Irreversibles.

Una reaccin irreversible es una reaccin qumica que ocurre prcticamente en un solo sentido. En este tipo de reacciones la velocidad de la reaccin inversa es despreciable respecto de la velocidad de la reaccin directa. Y en algunas reacciones como en las de combustin prcticamente es nula.

La reaccin ocurre hasta que se agote uno o todos los reactantes, generalmente ocurre cuando se forman precipitados, se liberan gases en recipientes abiertos o se forman productos muy estables que no reaccionan para formar las sustancias iniciales o reactantes.

La reaccin ocurre hasta que se agota al menos uno de los reactivos, que se llama reactivo limitante. Puede simbolizarse con la siguiente ecuacin qumica

Esta sera la ecuacin de dos substancias que reaccionan entre s para dar dos productos, abe y c, d son los coeficientes estequiometricos, el nmero de moles relativos de los reactivos A, B y de los productos C, D respectivamente. La flecha indica un nico sentido para la reaccin.

Las reacciones de combustin son un ejemplo de reacciones irreversibles, en las que K puede tomar valores enormes.

Por ejemplo, la siguiente reaccin de descomposicin trmica es irreversible se lleva a cabo en un recipiente abierto, debido a que el gaseoso conforme se va formando esca del reactor quimico, por lo tanto no logra reaccionar con el oxico de calcio solido, por lo que la reaccin inversa no prospera.

La siguiente reaccin tambin es irreversible porque el cloruro de plata que se forma es un slido insoluble en agua por lo que se precipita y no logra reaccionar con nitrato de sodio acuoso, por lo tanto la reaccin transcurre en un solo sentido. (Full Quimica, 2011)

Otro ejemplo Por ejemplo elpetrleo, que podemos simbolizar con(o lamadera) en presencia de oxgeno:

Se quemar para dardixido de carbono() yagua() los cuales necesitarn de los procesosbiolgicosdefotosntesispara volver a transformarse ensustancias orgnicas, ya que la reaccin inversa no suceder en forma espontnea.

Combustible

Combustible es cualquier material capaz de liberar energa cuando se oxida de forma violenta con desprendimiento de calor. Supone la liberacin de una energa de su forma potencial (energa de enlace) a una forma utilizable sea directamente (energa trmica) o energa mecnica (motores trmicos) dejando como residuo calor (energa trmica), dixido de carbono y algn otro compuesto.

Tipos

Entre los combustibles slidos se incluyen el carbn, la madera y la turba natural. El carbn se quema en calderas para calentar agua que puede vaporizarse para mover mquinas a vapor o directamente para producir calor utilizable en usos trmicos (calefaccin). La turba y la madera se utilizan principalmente para la calefaccin domstica e industrial, aunque la turba se ha utilizado para la generacin de energa y las locomotoras o los barcos que utilizaban madera como combustible fueron comunes en el pasado.Entre los combustibles lquidos se encuentran el gasleo, el queroseno o la gasolina (o nafta) y entre los gaseosos, el gas natural o los gases licuados de petrleo (GLP), representados por el propano y el butano. Las gasolinas, gasleos y hasta los gases, se utilizan para motores de combustin interna o en calderas.En los cuerpos de los animales, el combustible principal est constituido por carbohidratos, lpidos, protenas, que proporcionan energa para el movimiento de los msculos, el crecimiento y los procesos de renovacin y regeneracin celular, mediante una combustin lenta, dejando tambin, como residuo, energa trmica, que sirve para mantener el cuerpo a la temperatura adecuada para que funcionen los procesos vitales.Se llaman tambin combustibles las sustancias empleadas para producir la reaccin nuclear en el proceso de fisin, aunque este proceso no es propiamente una combustin. Tampoco es propiamente un combustible el hidrgeno, cuando se utiliza para proporcionar energa (y en grandes cantidades) en el proceso de fusin nuclear, en el que se funden atmicamente dos tomos de hidrgeno para convertirse en uno de helio, con gran liberacin de energa. Este medio de obtener energa no ha sido dominado en su totalidad por el hombre (salvo en su forma ms violenta: la bomba nuclear de hidrgeno, conocida tambin como Bomba H) pero en el universo es comn, especficamente como fuente de energa de las estrellas.CaractersticasLa principal caracterstica de un combustible es el calor desprendido por la combustin completa una unidad de masa (kilogramo) de combustible, llamado poder calorfico, se mide en joule por kilogramo, en el sistema internacional (SI) (normalmente en kilojulios por kilogramo, ya que el julio es una unidad muy pequea). En el obsoleto sistema tcnico de unidades, en caloras por kilogramo y en el sistema anglosajn en BTU por libra.

Otra caracterstica de los combustibles, en ciertos casos muy importantes, es la llamada temperatura de ignicin, o temperatura a la que se desencadena la reaccin de combustin arriba citada. Ver Tabla 1.

Combustibles fsilesLos combustibles fsiles se formaron hace millones de aos a partir de restos orgnicos de plantas y animales muertos. Durante miles de aos de evolucin del planeta, los restos de seres vivos que lo poblaron en sus distintas etapas se fueron depositando en el fondo de mares, lagos y otras masas de agua. All se cubrieron por sucesivas capas de sedimentos. Las reacciones qumicas de descomposicin y la presin ejercida por el peso de esas capas durante millones de aos, transformaron esos restos orgnicos en lo que ahora conocemos como combustibles fsiles. Son recursos no renovables, o mejor dicho, son renovables, pero haran falta millones de aos para su renovacin, y en algn momento, se acabarn. Por el contrario, otros combustibles, como la madera solamente requieren aos para su renovacin.Qumicamente, los combustibles fsiles son mezclas de compuestos orgnicos mineralizados que se extraen del subsuelo con el objeto de producir energa por combustin. El origen de esos compuestos es materia orgnica que, tras millones de aos, se ha mineralizado. Se consideran combustibles fsiles al carbn, procedente de la madera de bosques del periodo carbonfero, el petrleo y el gas natural, procedentes de otros organismos.Entre los combustibles fsiles ms utilizados se encuentran los derivados del petrleo: gasolinas, naftas, gasleo, fuelleo; los gases procedentes del petrleo (GLP): butano, propano; el gas natural, y las diversas variedades del carbn: turba, hullas, lignitos, etc.BiocombustiblesLos llamados biocombustibles (un tanto impropiamente porque los combustibles fsiles tambin proceden de materia orgnica, materia viva, fosilizada), son sustancias procedentes del reino vegetal, que pueden utilizarse como combustible, bien directamente, o tras una transformacin por medios qumicos.Entre ellos se encuentran: slidos (aprovechamiento de materias slidas agrcolas: madera o restos de otros procesos, como cscaras no aprovechables de frutos), que se aglomeran en pellas combustibles; lquidos, en general procedentes de transformaciones qumicas de ciertas materias orgnicas, como el Bioalcohol o el Biodiesel gaseosos, como el llamado biogs, que es el residuo natural de la putrefaccin de organismo vivos en atmsfera controlada y que est compuesto de metano y dixido de carbono a partes ms o menos iguales.InconvenientesEn general, los combustibles utilizados normalmente son el carbn o derivados del carbono (hidrocarburos, derivados de la madera, que tambin tienen carbono, e incluso los hidratos de carbono de la alimentacin humana) por lo que en los procesos de combustin se produce el gas dixido de carbono que contribuye al efecto invernadero y el consiguiente calentamiento global.Adems, especialmente los combustibles slidos, producen holln y cenizas volantes, que ensucian el aire de las cenizas del lugar donde se emiten.

Combustibles gaseososClasificacinSe denominan combustibles gaseosos a los hidrocarburos naturales y a los fabricados exclusivamente para su empleo como combustibles, y a aquellos que se obtienen como subproducto en ciertos procesos industriales y que se pueden aprovechar como combustibles.La composicin de stos vara segn la procedencia de los mismos, pero los componentes se pueden clasificar en se pueden clasificar en gases combustibles (CO, H2, (HC)) y otros gases (N2, CO2, O2).Los combustibles gaseosos se clasificaban en: Combustibles gaseosos naturales Combustibles gaseosos manufacturadosNos interesa conocer el porcentaje de los componentes que integran los gases. Se usan para estos los mismos procedimientos que para el anlisis de los gases de combustin.Existe otra clasificacin de los combustibles gaseosos que se refiere a su grado de intercambiabilidad. Esto nos permite clasificar los combustibles gaseosos en familias, que son 3: 1, 2, 3.Propiedades y ventajas de los combustibles gaseososEl poder calorfico, una de las propiedades ms importantes de un combustible, se expresa para los combustibles gaseosos por unidad de volumen en condiciones normales. El valor del poder calorfico va a variar mucho dependiendo del tipo de gas que estemos manejando, y por lo tanto, en funcin de los componentes del combustible que estemos manejando. Los componentes no combustibles de un combustible van a bajar el rendimiento calorfico de la combustin. Sin embargo, a pesar de esto, a veces, un combustible de calidad inferior pero que sea subproducto de un proceso industrial puede ser ms ventajoso econmicamente.Recordamos que existen dos clases de poder calorfico: Poder calorfico superior, que es el que se libera al realizar la combustin de una unidad de volumen de gas Poder calorfico inferior, que es igual que el anterior, pero sin tener en cuenta el calor de condensacin del agua producida en la combustin.Las unidades del poder calorfico son Kcal/m3; Btu/ft3; Cal/LLa unidad de volumen puede ser:

Nm3: En condiciones normales: Volumen medido a PN: 1 atm TN: 0C

Sm3: En condiciones estndar: Volumen medido a PS: 1 atm TS: 156C

Para expresar la energa liberada en una combustin se usa la TERMINA

TERMIA=2500 calPara calcular el poder calorfico de un combustible gaseoso hay que conocer la composicin del mismo (por porcin de componentes). Conociendo los calores de combustin de los componentes individuales resulta relativamente sencillo calcular el poder calorfico del combustible:

Otra propiedad importante del combustible es el calor especfico. Se define ste como la cantidad de calor requerida para que la unidad de masa de gas aumente su temperatura 1C. Las unidades son cal/gC; Kcal/KgC; Btu/lbF. Pero lo cierto es que al aumentar la temperatura existe una dilatacin; es por ello que se definen los siguientes calores especficos: Calor especfico a volumen constante (Cv) Calor especfico a presin constante (Cp)Cv es menor que Cp, ya que hay que tener en cuenta el trabajo de expansin que hay que realizar. Hay una relacin entre estos dos valores:

Gas monoatmico: 1,67Gas diatmico: 1,40Gas triatmico: 1,33

Otra propiedad de los combustibles gaseosos es la viscosidad. Al aumentar la temperatura aumenta la viscosidad. Existen dos tipos de viscosidades, la cinemtica y la dinmica.Otra propiedad de los combustibles gaseosos es el ndice de Wabbe (W). Tambin est el ndice de Wabbe corregido, que se define como la relacin entre el PCS y la raz de la densidad relativa:

El ndice de Wabbe corregido tiene en cuenta los hidrocarburos ms pesados que el CH4, CO2 y otros:Wc = K1K2WK1 y K2 depende de la familia del combustible y del contenido en CO2, CO y O2. Tambin el efecto de hidrocarburos ms pesados que el metanoUna caracterstica til de los combustibles gaseosos es el denominado potencial de combustin, que se define del siguiente modo:

a: factor caracterstico de la velocidad de la llamaOtra caracterstica importante de los combustibles es su intercambiabilidad. Se dice que dos gases son intercambiables cuando distribuidos bajo la misma presin en la misma red y sin cambios de regulacin producen los mismos resultados de combustin (el mismo flujo calorfico) y la llama presenta la misma e idntica posicin y el mismo comportamiento tambin.Es imposible en la realidad que dos gases sean intercambiables al 100%; lo que se mira realmente es que prcticamente sean intercambiables. Existen unos diagramas de intercambiabilidad en los que de un modo rpido se puede ver si un gas es intercambiable con otro (diagramas de Delbourg)COMBUSTIN DE UN COMBUSTIBLE GASEOSOEn la combustin de un combustible gaseoso es fcil deducir que la mezcla con el comburente se realiza de una manera fcil. El modo en que bsicamente se realiza la combustin es igual que para un combustible slido o lquido. Se sigue utilizando, en general, el aire como comburente, aunque a veces se usa el oxgeno. Es necesario en este caso el uso de quemadores, que es donde se va a producir la mezcla combustible comburente. La combustin es rpida, pero no instantnea. Es necesario un tiempo de mezcla para facilitar la reaccin.La combustin es, como sabemos, una reaccin de oxidacin. La llama es la fuente de calor de esta reaccin. En todo proceso de combustin hay 3 condiciones que se deben cumplir:1) Para que puede iniciarse y propagarse la combustin, hace falta que simultneamente el combustible y el comburente est mezclado en cierta proporcin y que la temperatura de la mezcla sea localmente superior a la temperatura de inflamacin2) Para que la combustin se mantenga debe ocurrir que Los productos originados en la combustin de evacen a medida que se producen La alimentacin del comburente y del combustible sea tal que se cumplan las condiciones expuestas hasta ahora (1)

3) Para que la combustin se realice en buenas condiciones se debe cumplir que: El aire empleado en la combustin sea el correspondiente a una combustin completa sin exceso de aire aire empleado = aire mnimo Debe haber una determinada turbulencia y un tiempo determinadoCaractersticas de la combustin de gases

Temperatura de ignicin: La temperatura de ignicin es la mnima temperatura a la que puede iniciarse y propagarse la combustin en un punto de una mezcla aire gas. El autoencendido de una mezcla aire gas se produce sobre los 650-700C. Lmites de inflamabilidad: Se entienden estos como los porcentajes de aire y gas que presentan una mezcla de ambos para que pueda iniciarse y propagarse la combustin de dicha mezcla. Normalmente se expresa en porcentaje de gas combustible en la mezcla. Tanto el exceso se combustible como de comburentes son perjudiciales para la combustin, fuera de los lmites de inflamabilidad Velocidad de deflagracin: Es la velocidad de propagacin de una llama estableParmetros interesantes en la combustin de gases:Poder comburvoro o aire terico: Es la cantidad de aire necesaria para asegurar la combustin de 1 m3 de gas. Suele expresarse en m3 normal de aire/m3 normal de gasPoder fumgeno (humos o gases de combustin): Conjunto de productos en estado gas que se obtienen en el proceso de combustin. Se trata del volumen expresado en C/N de los gases de combustin que se obtienen en la combustin completa de 1 Nm3 de gas asociado a una cantidad de aire igual a la terica. Se pueden distinguir: Humos secos: No se considera el vapor de agua Humos hmedos: Se considera el vapor de agua

Se expresan en Nm2 humos/Nm3 normal de gasndice de exceso de aire: Una combustin con el aire terico es imposible, por lo que es necesario en la prctica un exceso de aire, que se regula por un coeficiente de suministro (que es el ndice de exceso de aire o algo parecido). Pude darse una combustin incompleta, con inquemados gaseosos siempre (nunca podrn aparecer inquemadoslidos).Temperatura terica de combustin: Aquella temperatura que alcanzaran los productos de combustin si todo el calor generado en la misma se pudiera emplear en su calentamiento. Esto es imposible por prdidas de calor en la instalacin. Enriqueciendo el contenido en oxgeno es posible aumentar la temperatura actual de combustin hasta un cierto lmite.El soporte fsico de la combustin de los combustibles gaseosos son los quemadores. El quemador es el rgano destinado a producir la llama. Lo hace poniendo en contacto las cantidades necesarias de aire y de gas para que se realice la combustin. El quemador debe regular una serie de aspectos, como son: La mezcla aire-gas. Debe ser adecuada en todo momento Caudales de aire y de gas Estabilidad de la llama Dimensiones y forma de la llama. Esto lo hace para poder adecuar la llama al recinto de combustin. Poder de radiacin de la llama en un momento determinadoLos quemadores se pueden clasificar por el nmero o por el tipo de combustible con que funcionan, o tambin por el modo de funcionamiento.

Nmero o tipo de combustible:

Multigas: Funcionan con varios gases a la vez Mixtos: Pueden funcionar con distintos tipos de combustibles, pero no a la vez Marcha simultnea: Queman a la vez gas y otro tipo de combustibles (lquido o slido) Marcha alternativa: Solo pueden quemar un tipo de combustible determinado

Modo de funcionamiento

Atmosfrica: Tienen llama corta, baja presin, el aire entra con ayuda de unos ventiladores De presin: Presin de hasta 3 atm Boca Radiante: La entrada de la mezcla se realiza a travs de unas boquillas de un material refractario especial que se calienta hasta la incandescencia durante el funcionamiento, lo que facilita la combustin de los gases.Clculos de combustinLos clculos de combustin son anlogos a los ya vistos. Los clculos han de hacerse siempre en volumen. Si estamos quemando una mezcla se gases, cada uno tendr una ecuacin independiente.Ventajas de los combustibles gaseosos

Facilidad de manejo y transporte por tuberas No presentan cenizas ni materias extraas El control de la combustin es mucho ms fcil, lo que nos permite mantener la temperatura de combustin an con demandas variables Posibilidad de regular la atmsfera de los hornos para conseguir atmsferas reductoras segn nos convenga Posibilidad de calentar el gas en renegadores y recuperadores, elevando de esta manera la temperatura de combustin, y por lo tanto, aumentando el rendimiento trmico. Proceden o suelen proceder de combustibles slidos de baja calidad, por lo que nos permite darle un uso mejor a dichos combustibles Es posible determinar su composicin exacta, por lo que es posible determinar bastante bien su poder calorfico. A igualdad de calor cedido, la llama que origina un combustible gaseoso es ms corta que la que origina un combustible slido o uno lquido.

Combustin

Lacombustines unareaccin qumicadeoxidacin, en la cual generalmente se desprende una gran cantidad de Energa en forma decaloryluz, manifestndose visualmente gracias al fuego, u otros.

En toda combustin existe un elemento que arde (combustible) y otro que produce la combustin (comburente), generalmente eloxgenoen forma de O2gaseoso. Losexplosivostienen oxgeno ligado qumicamente, por lo que no necesitan el oxgeno del aire para realizar la combustin.

Los tipos ms frecuentes de combustible son lasmaterias orgnicasque contienencarbonoehidrgeno(ver hidrocarburos). En una reaccin completa todos los elementos que forman el combustible se oxidan completamente. Los productos que se forman son eldixido de carbono(CO2) y elagua, eldixido de azufre(SO2) (si el combustible contiene azufre) y pueden aparecerxidos de nitrgeno(No), dependiendo de la temperatura, la cantidad de oxgeno en la reaccin y, sobre todo de la presin.

En la combustin incompleta los productos que se queman pueden no reaccionar con el mayor estado de oxidacin, debido a que el comburente y el combustible no estn en la proporcin adecuada, dando como resultado compuestos como elmonxido de carbono(CO). Adems, puede generarsecarbn.

El proceso de destruir materiales por combustin se conoce comoincineracin. Para iniciar la combustin de cualquier combustible, es necesario alcanzar una temperatura mnima, llamadatemperatura de ignicin, que se define como la temperatura, en C y a 1atm(1013hPa) de presin, a la que losvaporesde un combustible arden espontneamente. Latemperatura de inflamacin, en C y a 1 atm, es aquella a la que, una vez encendidos los vapores del combustible, stos continan por s mismos el proceso de combustin.

Ecuacin qumica

Combustible + O2 H2O + CO2+ energa

Reaccin de combustin

(Combustin de hidrocarburos (alcanos) con O2.)

C(n)H(2n+2)+ (1.5n+0.5)O2 (n)CO2+ (n+1)H2O

Combustin incompleta

La combustin se considera incompleta cuando parte delcombustibleno reacciona completamente porque eloxgenono es suficiente.

Cuando una sustancia orgnica reacciona con el oxgeno de manera incompleta formando adems dedixido de carbono(CO2) yagua(H2O) otros subproductos de la combustin los cuales incluyen tambincarbn,hidrocarburosno quemados, comoCarbono(C),Hidrgeno(H) ymonxido de carbono(CO). La combustin es incompleta cuando hace falta oxgeno y no es suficiente a eso se le llama combustin incompleta.

En altas concentraciones los resultados de la combustin pueden ser letales.

Esta reaccin puede ser balanceada.

El trmino combustin incompleta por lo general se utiliza en relacin con la quema dehidrocarburos.

La combustin es el proceso de quema que se produce cuando el combustible, el oxgeno y el calor estn presentes simultneamente. El resultado de la combustin completa es la liberacin de la energa, dixido de carbono y vapor de agua. Si el hidrocarburo contieneazufre, el dixido de azufre tambin estar presente.

Por otro lado, los resultados de la combustin incompleta en algunos de lostomosde carbono se combinan con un solo tomo de oxgeno para formar monxido de carbono y otros subproductos potencialmente dainos.(Wikipedia, 2015)

METANO:

El metano es el hidrocarburo ms simple, su molcula est formada por un tomo de carbono (C), al que se encuentran unidos cuatro tomos de hidrgeno (H), a temperatura ambiente es un gas y se halla presente en la atmsfera. (Melendi, 2005) Ver Tabla 2.

Debido a que se recolect por primera vez en los pantanos, el metano llego a conocerse como gas de, los pantanos.

Las termitas constituyen una fuente bastante grande para la produccin del metano. Cuando estos voraces insectos consumen madera, los microorganismos que habitan en su sistema digestivo de carbono y otros compuestos. Se calcula que las termitas Producen anualmente 170, 000,000 de toneladas de metano! Tambin se produce en algunos procesos de tratamiento de desechos. A escala comercial el metano se obtiene del gas natural.

El gas natural es una mezcla de metano, etano y una pequea cantidad de propano. Ver Ilustracion 19

Compuesto de carbono e hidrgeno, de frmula CH4, es un hidrocarburo, el primer miembro de la serie de los alcanos. Es ms ligero que el aire, incoloro, inodoro e inflamable. Se encuentra en el gas natural (entre un 75% y un 90%), como en el gas gris de las minas de carbn, en los procesos de las refineras de petrleo, y como producto de la descomposicin de la materia en los pantanos. Es uno de los principales componentes de la atmsfera de los planetas Saturno, Urano y Neptuno. El metano puede obtenerse mediante la hidrogenacin de carbono o dixido de carbono, por la accin del agua con carburo de aluminio o tambin al calentar etanoato de sodio con lcali. El metano es apreciado como combustible y para producir cloruro de hidrgeno, amonaco, etino y formaldehdo.Ver Ilustracion 18

El metano es el hidrocarburo alcano ms sencillo, es un gas.

Cada uno de los tomos de hidrgeno est unido al carbono por medio de un enlace covalente. Es una sustancia no polar que se presenta en forma de gas a temperaturas y presiones ordinarias. Apenas es soluble en agua en su fase lquida.

En la naturaleza se produce como producto final de la putrefaccin anaerbica de las plantas, este proceso natural se puede aprovechar para producir biogs. Puede constituir hasta el 97% del gas natural. En las minas de carbn se le denomina gris y es muy peligroso por su facilidad para inflamarse.

El metano es el punto de partida de de la produccin comercial de diverso productos qumicos, como el hidrgeno, el monxido de carbono y el cianido de hidrgeno. El metano constituye gran parte de la atmsfera de los grandes planetas Jpiter, Saturno, Urano y Neptuno. (Anonimo, 2008)

Propiedades y usos: El metano es procedente de la familia de los alcanos, el estado fsico de los 4 primeros alcanos en donde estn incluidos el metano, etano, propano y butano es gaseoso. El punto de fusin, de ebullicin y la densidad es baja en este compuesto debido al nmero de tomos de carbono. Es insoluble en el agua Puede emplearse como disolvente para sustancias poco polares como grasas, aceites y ceras. Su principal uso es como combustible debido a la gran cantidad de calor que se libera en esta reaccin. (Anonimo, 2006)

El metano tiene aplicacin en la industria qumica como materia prima para la elaboracin de mltiples productos sintticos... En los ltimos aos ha sido aplicado con buenos resultados, como fuente energtica alternativa en pequea escala, generndolo a partir de residuos orgnicos agrcolas. Este biogs est compuesto aproximadamente por 55 a 70% de metano, 30 a 45% de dixido de carbono y 1 a 3% de otros gases, y su poder calorfico oscila en las 5.500 Kcal/m3.

La importancia del metano

El metano es un hidrocarburo y el componente primordial del gas natural, as como un poderoso gas de efecto invernadero. A escala mundial, gran cantidad de metano se emite en la atmsfera en lugar de ser recuperado y usado como combustible. Alrededor del 60 por ciento de las emisiones mundiales de metano proceden de fuentes antropognicas (generadas por el hombre), enumeradas a continuacin: vertederos, minas, operaciones con gas y petrleo y la agricultura. El resto proviene de fuentes naturales, mayormente tierras pantanosas, hidratos de gas (slidos cristalinos formados por molculas de metano, cada una de ellas rodeada de molculas de agua), permafrost y termitas.

China, India, Estados Unidos, Brasil, Rusia y otros pases euroasiticos son responsables de casi la mitad de todas las emisiones de metano antropognico. Las fuentes de emisin del metano varan significativamente de un pas a otro. Por ejemplo, las dos fuentes claves de emisin del metano en China son la minera del carbn y la produccin de arroz. Rusia emite la mayor parte de su metano a partir de sistemas de gas natural y petrleo; las fuentes primordiales de metano en la India son el arroz y la produccin de ganado; y en Estados Unidos los vertederos son la mayor fuente de emisiones de metano. (Anonimo, 2008)

Las principales fuentes productoras de metano son:

Los procesos de descomposicin de la materia orgnica en ausencia de oxgeno (anaerobiosis), se lo conoce como gas de los pantanos; en este aspecto, las grandes extensiones de cultivos de arroz (145 millones de hectreas en todo el mundo) y las zonas pantanosas, emiten importantes cantidades de metano. El proceso digestivo de los rumiantes (bovinos). La combustin (incendios) de biomasa en bosques tropicales y sabanas. La actividad microbiana en aguas servidas (cloacas). Determinadas acumulaciones de hidrocarburos tales como campos de petrleo, gas y carbn lo emiten espontneamente (fugas). Sus propiedades fsicas y qumicas y su presencia en la atmsfera, lo incluyen dentro del grupo de gases de efecto invernadero, ocupando el tercer lugar, detrs del dixido de carbono y de los CFC, y contribuyendo en un 15 % al calentamiento global. Se ha observado, adems, que el metano deteriora la capacidad auto limpiante de la atmsfera. (Melendi, 2005)

Niveles globales de metano en la atmosfera:

Durante los aos recientes, el incremento del metano se haba ralentizado hasta casi detenerse. Esto tenda a compensar la tasa de aumento creciente del dixido de carbono como resultado principalmente del gran aumento en el consumo de combustibles fsiles.

Ahora que los niveles de metano han reiniciado su crecimiento, el calentamiento global puede acelerarse, tal como alerta Paul Fraser de la CSIRO, uno de los autores de un nuevo estudio sobre el tema.

Por su presencia, el metano es el segundo gas de efecto invernadero ms importante en la atmsfera, despus del dixido de carbono, representando cerca del 20 por ciento del calentamiento global desde la revolucin industrial. Aunque, como gas de efecto invernadero, es del orden de veinte veces ms potente que el CO2.

Durante la ltima dcada, estas fuentes de metano han estado casi equilibradas con la absorcin de este gas mediante la oxidacin atmosfrica y tambin con su absorcin por los suelos. (Garcia & Gonzales, 2008)

Qu procesos contribuyen al incremento de metano en la atmsfera terrestre?

El metano es un potente gas invernadero y acta para degradar la capa de ozono. El qumico es el componente principal del gas natural y se encuentra en grandes cantidades en la corteza de la Tierra y se libera de forma natural a travs de las aberturas geotermales, burbujas de metano que se liberan del ocano y de las erupciones volcnicas. (Braybury, 2007)

Las principales emisiones de metano a la atmsfera proceden de los humedales naturales, los campos de arroz, el ganado, los incendios forestales, las minas de carbn, y el uso del gas natural con los escapes asociados. (Garcia & Gonzales, 2008)

En los ltimos 250 aos, la cantidad de metano en la atmsfera de la Tierra ha aumentado en ms del 150%. La influencia de la conducta humana en la ecologa del mundo es en gran parte responsable de este aumento. (Braybury, 2007)

Fuentes emisoras del gas metano:

Combustible fsil:El metano es encontrado siempre donde hay combustible fsil. Se emite durante operaciones normales de extraccin de petrleo, gas natural o carbono. Tambin durante la manipulacin, procesamiento y transporte (ya sea en camiones o a travs de tuberas) del combustible fsil. Con simplemente comprar o usar combustible fsil del tipo carbono, gas natural o petrleo ests contribuyendo a las emisiones de metano.

Animales de cra:

Algunos animales de granja emiten metano de dos formas diferentes. Vacas, ovejas y cabras son ejemplos de animales rumiantes que durante su proceso natural de digestin crean grandes cantidades de metano. Lo que se conoce como fermentacin entrica ocurre en el estmago de estos animales y es la causa de emisiones.

La segunda forma es a travs de la descomposicin del estircol del ganado. Cuando vacas, cerdos y gallinas son criados con fines comerciales, existen obviamente grandes cantidades de estircol que se producen todos los das, por lo tanto las granjas tienen procedimientos para su tratamiento. La manera que se procesa el excremento es utilizando sistemas de tratamiento de estircol y tanques. El estircol se descompone dentro de estos tanques que permanecen cerrados sin oxgeno. Cuando material orgnico se descompone de forma anaerbica (sin ingreso de oxgeno) se producen grandes cantidades de metano.

En este caso no es culpa de los animales sino de los procedimientos utilizados y en la cantidad de animales de granja que se comercializan. La cantidad de carne que ingerimos a diario tiene directa influencia sobre esta problemtica.

Vertederos:

Tanto el estircol como los vertederos y la basura al aire libre estn llenos de materia orgnica (Ej. Restos de comida, peridicos, pasto y hojas). La basura nueva se apila sobre la que ya estaba y la materia orgnica de nuestra basura se descompone en condiciones anaerbicas (sin oxgeno) y as se producen grandes cantidades de metano. (Anonimo, Tu impacto, 2009)

Avances cientficos que incluyen al metano:

Hidrato de Metano( Hielo que arde) :Hielo que arde? S existe, Se conoce como hidrato de metano y hay suficiente como para cubrir los requerimientos energticos de Estados Unidos durante aos. Pero los cientficos tienen que idear cmo extraerlo sin causar un desastre ambiental.

Las bacterias del sedimento del fondo de los ocanos consumen y generan metano gaseoso. En condiciones de alta presin y baja temperatura, el metano forma el hidrato de metano, que consiste de molculas simples de gas natural encerradas en jaulas cristalinas formadas por molculas de agua congelada. Un banco de hidrato de metano tiene la apariencia de un cubo de hielo de color gris, pero si se le acerca un fsforo encendido, empieza arder. (Anonimo, 2008)

Hidratos de metano, clatrato de metano, hielo de metano, hielo ardiente... son los diferentes nombres que recibe este nuevo hidrocarburo. Se trata de molculas de gas metano que han quedado atrapadas en molculas de agua congelada. Unas estructuras en forma de jaula que se han formado por la combinacin de bajas temperaturas y alta presin, y que se encuentran en grandes cantidades en los lechos marinos (a partir de 500 metros de profundidad) y en el suelo de las regiones polares (a menor profundidad, normalmente a partir de los 150 metros). Los depsitos submarinos concentran la inmensa mayora de las reservas conocidas: acumulan cerca del 98% del total, frente al 2% identificado en tierra firme cerca del rtico. (Galera, 2015)

Propiedades:

Un metro cbico de hidrato de metano contiene aproximadamente 164 metros cbicos de gas metano con tan solo 0.84 metros cbicos de agua. Este "hielo" es inflamable: si se acerca una llama, libera gas metano que arder.

Los hidratos de metano constituyen una fuente energtica alternativa de gran proyeccin mundial, con reservas estimadas que prcticamente duplican las reservas convencionales actualmente reconocidas para los recursos energticos fsiles. As, se pretende utilizar este compuesto ms adelante como un combustible, de manera similar al petrleo o el gas natural.

Durante su extraccin es bastante difcil que no se libere metano. Esto ha limitado su explotacin ya que si liberamos metano a la atmsfera, podramos incrementar el efecto invernadero de manera considerable, con un efecto diez veces superior al del dixido de carbono. (Wikipedia, 2014)

"Enorme potencial"

Varios pases han emprendido una carrera por ser el primero en obtener la tecnologa necesaria con la que aprovechar una nueva fuente de energa que se esconde en los lechos marinos de medio mundo. De momento, Japn est en cabeza y podra empezar a explotarla ya la prxima dcada. Las reservas de hidratos de metano (una suerte de metano congelado) superan las de petrleo, gas natural y carbn juntas, pero su explotacin conlleva riesgos importantes. (Galera, 2015)

Estados Unidos, Canad y Japn han invertido millones de dlares en la investigacin y han realizado varios proyectos de prueba, mientras que Corea del Sur, India y China tambin estn analizando cmo hacer uso de sus reservas.

EE.UU. lanz un programa nacional de investigacin y desarrollo en 1982, y para 1995 haba completado la estimacin de sus recursos de hidratos de gas.

Desde entonces ha impulsado proyectos pilotos en rea de Blake Ridge frente a la costa de Carolina de Sur, en la regin del Lejano Norte de Alaska y en el litoral del Golfo de Mxico, con cinco proyectos an en marcha."El departamento contina haciendo investigacin y desarrollo para entender mejor este recurso domstico (Que vemos) como una interesante oportunidad con enorme potencial", dice Chris Smith, del Departamento de Energa de Estados Unidos.

EE.UU. ha trabajado junto a Canad y Japn en varias pruebas de produccin exitosas desde 1998 la ms reciente en Alaska en 2012- y, ms significativamente, en el la Fosa de Nankai, cerca de la costa central de Japn, en mayo del ao pasado.

Esta fue la primera extraccin en el agua exitosa de gas natural de hidratos de metano. (Anonimo, elnuevodia.com, 2014)

Japn el primer pas en extraer hidrato de carbono:

En marzo de 2013, Japn logr extraer gas natural a partir del hidrato de metano en una prueba realizada en el lecho marino en la costa nipona del Pacfico, y se convirti as en el primer pas del mundo en completar con xito este procedimiento.

Las muestras han sido tomadas por la Agencia de Recursos Naturales y Energa en tres puntos donde se realizaron proyecciones, ubicadas cerca de las costas de las prefecturas de Niigata, Akita y Yamagata.Esta Agencia est llevando a cabo un proyecto de tres aos que durar hasta el ejercicio fiscal 2015 destinado al estudio de estos yacimientos, con el fin de intentar lograr en el futuro el desarrollo comercial de esta fuente energtica.

Los ms optimistas creen que estas concentraciones podran servir para cubrir el consumo domstico de gas natural del pas asitico (que tiene una dependencia energtica del exterior del 90 por ciento) durante los prximos 100 aos, aunque la tecnologa necesaria para extraerlo an es demasiado experimental.

El hidrato de metano es un tipo de gas natural que se genera en estado congelado a partir de agua y metano, y es considerado como una prometedora fuente de energa para Japn. (ultimahora.com, 2014)

ETILENO

El etileno o eteno, CH2:CH2, peso molecular 28,05 grs., es el hidrocarburo olefinico o insaturado ms sencillo. Es un gas incoloro e inflamable, con olor dbil y agradable. Se usa mucho como materia prima en la industria qumica orgnica sinttica.

La molcula es plana y est formada por cuatro enlaces simples C-H y un enlace doble C=C, que le impide rotar excepto a altas temperaturas.(Textos cientificos, 2015)

Materias primas: Gas natural.

Propiedades del etileno: Es altamente inflamable, es polimerizable y peroxidable. Reacciona violentamente con oxidantes y cloro en presencia de luz. En mezcla con hidrocarburos sintetizados a partir del caucho obtiene alta resistencia a las variaciones de temperatura, flexibilidad y gran capacidad impermeabilizante.

Sinnimos de etileno: Eteno

Peligrosidad del etileno: Extremadamente inflamable

Densidad del etileno: 1178 kg/m3

Punto de fusin: Temperatura del momento en el cual una sustancia pasa del estado slido al estado lquido.-169.2 C

Punto de ebullicin: Temperatura que debe alcanzar una substancia para pasar del estado lquido al estado gaseoso.-103.7 C

Temperatura crticaTemperatura lmite a la cual un gas no puede ser licuado aunque se aumente la presin. Del ETILENO282.9 K

Estado de agregacin: Slido, lquido, gaseoso, plasma. del etileno: Gas

Propiedades qumicas del etileno

Solubilidad en agua: Medida de la capacidad de una determinada sustancia para disolverse en agua.3.5 mg/100 ml a 17 C

Acidez (pKa) del etileno: 44

Obtencin del etileno y sus propiedadesComercialmente los alquenos se obtienen por el craqueo analtico de las parafinas. Los mtodos de laboratorio que se usan comnmente son la deshidratacin de los alcoholes, la separacin de hidrcidos de halogenuros de alquilo o la eliminacin de halgeno de un dihalugenuro vecinal, entre otros.Obtencin de etileno a partir de etanol:La separacin de agua de un alcohol, conduce a la formacin de unos alquenos. Se pueden usar varios reactivos con este objeto, pero la mayora de los procesos pueden clasificarse como deshidrataciones catalizadas por cidos.Deshidratacin de alcohol

El reactivo que se utiliza ms frecuentemente en el laboratorio para la conversin de alcohol etlico en etileno es el cido sulfrico concentrado. La reaccin se efecta a una temperatura mayor de 140C y cercana a los 180C.

El mecanismo de reaccin probablemente se realice a travs de la prdida de una molcula de agua del cido conjugado del alcohol etlico (ion etilhidrnio), con formacin de un (ion etilcarbnio) a partir del cual se obtiene el etileno con prdida de un protn.

Del factor temperatura depender la formacin, adems de la olefina, de dos o ms productos de reaccin.

(Blogspot, 2015)

Las reacciones qumicas del etileno pueden ser divididas en aquellas que tienen importancia comercial y otras de inters puramente acadmico. Esta divisin es necesariamente arbitraria y las reacciones incluidas en la segunda categora pueden llegar a pertenecer a la primera en el futuro.

La manera ms prctica de obtener un hidrocarburo como el etileno es por el mtodo de deshidratacin del alcohol etlico mediante cido sulfrico concentrado. Un alcohol se convierte en alquenos por deshidratacin con la eliminacin de una molcula de agua.

El cido sulfrico (H2SO4) reacciona en frio con los alcoholes dando un sulfato acido de alquilo. En particular, cuando el sulfato acido de etilo se calienta a 179C, se descompone regenerando el cido sulfrico y formando una olefina (un alquenos), el etileno.

Esta transformacin es fuertemente endotrmica, es decir; requiere de calor para ocurrir. Por eso debe llevarse a cabo en hornos de pirolisis, a unos 1000C. Esta alta temperatura produce el rompimiento de enlaces, as que la formacin de etileno se ve acompaada de la creacin de otros productos secundarios no deseados, que son separados posteriormente por destilacin o absorcin.1. Promueve la maduracin de frutos. Por aumento en los niveles de enzimas hidrolticas que ablandan el tejido, producen la hidrlisis de los productos almacenados, incrementan la velocidad de respiracin y la pigmentacin de los frutos. El etileno es un bloque de edificio extremadamente importante en la industria petroqumica. Puede experimentar muchos tipos de reacciones que conduce a una pltora de productos qumicos importantes. Una lista de algunos tipos importantes de reacciones incluye,1) Polimerizacin, 2) Oxidacin, 3) Halogenacin y Hydrohalogenation, 4) Alkylation,5) Hidracin, 6) Oligomerization, 7)Oxo-reaccin, y 8) un agente de maduracin para las frutas y los vehculos (vase las respuestas fisiolgicas de plantas).

Eteno o Etileno, el miembro ms simple de la clase de compuestos orgnicos llamados alquenos, que contienen al menos un doble enlace carbono-carbono. El eteno es un gas incoloro, con un olor ligeramente dulce, y su frmula es H2C9CH2. Es ligeramente soluble en agua, y se produce comercialmente mediante craqueo y destilacin fraccionada del petrleo, as como del gas natural. El eteno arde con una llama brillante. Debido a su doble enlace, el eteno es muy reactivo y forma fcilmente numerosos productos como el bromo etano, el 1,2-etanodiol (etilenglicol) y el polietileno. En agricultura se utiliza como colorante y agente madurador de muchas frutas. El eteno tiene un punto de fusin de -169,4 C y un punto de ebullicin de -103,8 C. Es con mucho la materia prima petroqumica ms importante.

La experiencia ha demostrado que la mejor manera de caracterizar un alquenos es por medio de la decoloracin de una disolucin diluida fra y neutra de permanganato (prueba de Bayer), desaparece el color purpura, que es remplazado por dixido de manganeso que es de color caf. Otra alternativa es la decoloracin del agua de bromo.(Blogspot, 2015)

Polimerizacin

La polimerizacin del etileno representa el segmento ms grande de la industria petroqumica con el polietileno renqueado en el primer lugar como consumidor del etileno. El etileno (99,9 % de pureza), es polimerizado bajo especficas condiciones de temperatura y presin y con la presencia de un iniciador cataltico, generndose una reaccin exotrmica.

Oxidacin

Las reacciones de oxidacin del etileno dan oxido de etilenglicol, acetaldehdo y acetato de vinilo; renqueados segundo, sexto y octavo respectivamente como consumidores de etileno en EEUU. El proceso de oxidacin directa es utilizado actualmente en reemplazo del antiguo proceso de oxidacin multietapas debido a que es ms econmico.

Adicin

Las reacciones de adicin tienen considerable importancia, en el siguiente orden decreciente de consumo. Ver tabla 3.

El derivado ms importante obtenido por adicin es el dicloruro de etileno (ranqueado tercero como consumidor de etileno), y del que se obtiene el PVC..Constantes fisicoqumicas Ver Tabla 4.

Aplicaciones y productos principales y secundarios del etileno

El etileno ocupa el segmento ms importante de la industria petroqumica y es convertido en una gran cantidad de productos finales e intermedios como plsticos, resinas, fibras y elastmeros (todos ellos polmeros) y solventes, recubrimientos, plastificantes y anticongelantes.

A continuacin haremos una descripcin de los compuestos que se obtienen industrialmente a partir del etileno:

Polietileno (PE)

Es un termoplstico que se caracteriza por ser resistente, flexible y poco denso. Como ejemplos de aplicacin se pueden nombrar recipientes, tubos flexibles, sogas y pelculas.

Hay dos clases de Polietileno; el de alta densidad (0,941-0,970 grs/ml) que se usa para tuberas y desages, especialmente para formas corrugadas de gran dimetro. Y el de baja densidad (0,910-0,940 grs/ml) que se utiliza en la fabricacin de pelculas, cables, alambres y recubrimientos de papel.

Policloruro de vinilo

Se obtiene por adicin a partir del cloruro de etileno. Sus principales caractersticas son ser resistente, algo elstico y poco desgastable; es por esto que se utiliza en revestimientos de suelos, paredes y tanques, caos y juntas.

Poliestileno (PS)

Se obtiene a partir de estireno o fenileteno. Se caracteriza por ser transparente y rgido por lo que se lo puede utilizar en inyeccin, extrusin y piezas termoformadas (envases desechabas, interiores de heladera) y tambin en aislamientos (expandido).

Poliacrilonitrilo

Se utiliza como monmero el acrilonitrilo o cianoeteno. Es un compuesto fuerte, fcil de teir y puede hilarse. Estas caractersticas lo hacen apto para la fabricacin de fibras textiles (orlon, cashmilon, Dralon).

Politetrafloruroeteno (tefln, fluon)

Se fabrica a partir de tetrafluoroeteno. Es un polmero muy inerte, no adhesivo y autolubricante, adems de su gran resistencia a altas temperaturas. Como ejemplos de su aplicacin se pueden nombrar juntas, bujes, y revestimientos de utensilios de cocina.

Oxido de etileno

Es un gas incoloro o un lquido incoloro, movible e inflamable. Se usa mucho como intermedio qumico en la fabricacin de glicol etilnico, glicoles polietilnicos y sus derivados, etanolaminas, cianhidrina etilnica y detergentes no inicos. Se usa tambin como fumigante.

De sus derivados es el xido propilnico el ms importante de los xidos de alquilenos, y el xido de estireno el ms importante de los derivados aromticos. (Textos cientificos, 2015)

Acetileno

El miembro ms sencillo de la familia de los alquinos es el Acetileno, . Tiene una estructura en la que los tomos de carbono comparten tres pares de electrones; es decir, estn unidos por un triple enlace. El triple enlace Carbono-Carbono es la caracterstica distintiva de la estructura de los alquinos

Para formar enlaces con dos tomos adicionales, el carbono utiliza dos orbitales hbridos equivalentes: orbitales que resultan de mezclar un orbital s y otro p. estos orbitales sp se encuentran en una lnea recta que pasa por el ncleo del carbono, por lo que el ngulo entre ellos es de 180. Esta disposicin lineal permite la mxima espacio de los orbitales hbridos. As como la repulsin entre orbitales genera cuatro enlaces tetradricos o tres trigonales, tambin genera dos enlaces lineales. Ver Ilustracin 20.

Sus e ordenanza los dos carbonos y los dos hidrgenos de manera que se produzca un solapamiento en orbitales obtennos su estructura. Ver Ilustracin 21.

El acetileno es una molcula lineal que tiene los cuatro tomos ubicados a lo largo de una lnea recta. Tanto los enlaces carbono-hidrogeno como los carbono-carbono son cilndricamente simtricos en torno a una lnea que une los ncleos; por tanto, son enlaces

Sin embargo, la molcula aun no est completa. Al forar los orbitales sp recin descritos, cada carbono solo utiliza uno de sus tres orbitales p, por lo que aun quedan otros dos. Cada uno de estos ltimos consta de dos lbulos iguales, cuyo eje es perpendicular, al eje del otro orbital p y al de los orbitales sp; cada orbital p est ocupado por un solo electrn. La suma e dos orbitales p perpendiculares no da cuatro lbulos esfricos, sino una sola nube con forma de rosca. (Ver Ilustracin 22). El soplamiento de los orbitales p de un carbono con los del otro permite el apareamiento de electrones. Se forma de enlaces que juntos generan una envoltura cilndrica en torno a la lnea de unin de los ncleos. Por tanto, el triple enlace est constituido por un enlace fuerte y do ms dbiles; su energa total es de 198 kcal. Es ms fuerte que el doble enlace del etileno (163 kcal) o el simple etano (88 kcal), por consiguiente es ms corto que ambos. (Morrison)

El Acetileno es un gas compuesto por Carbono e Hidrgeno (12/1 aprox. en peso). En condiciones normales es un gas un poco ms liviano que el aire, incoloro. El Acetileno 100% puro es inodoro, pero el gas de uso comercial tiene un olor caracterstico, semejante al ajo. No es un gas txico ni corrosivo. Es muy inflamable. Arde en el aire con llama luminosa, humeante y de alta temperatura. Los limites inferior y superior de inflamabilidad son 2.8% y 93% en volumen de Acetileno en Aire. Ver Tabla 5.

El Acetileno puro sometido a presin es inestable, se descompone con inflamacin dentro de un amplio rango de presin y temperatura. Por esto, en el cilindro se entrega diluido en un solvente, que generalmente es acetona, impregnado en un material poroso contenido en el cilindro, que almacena el Acetileno en miles de pequeas cavidades independientes. En esta forma, el Acetileno es seguro en su transporte y almacenamiento.

Uso

Como agente calorfico es un combustible de alto rendimiento, utilizado grandemente en las aplicaciones oxiacetilnicas. Las temperaturas alcanzadas por esta mezcla varan segn la relacin Acetileno-Oxgeno, pudiendo llegar a ms de 3000 C. En la industria qumica, por su gran reactividad, es utilizado en sntesis de muchos productos orgnicos.Principales precauciones en manejo y almacenamiento

Por su amplio rango de inflamabilidad, el Acetileno es un gas que debe ser tratado con especial cuidado. Por esta razn, en las etapas de produccin, transporte y manipulacin, debe evitarse que el gas se encuentre en forma libre, a una presin de trabajo mxima recomendada por una de las normas de la CGA que es 14.5psi Los cilindros de Acetileno deben ser siempre transportados en posicin vertical con su tapa y almacenados en la misma forma para evitar que al abrirse la vlvula pueda derramarse acetona. Usar el cilindro slo hasta que la presin indique 29psi(2 bar). Operar las vlvulas con suavidad para evitar calentamientos localizados. Los lugares donde se trabaja con Acetileno deben tener una ventilacin adecuada. Los cilindros deben almacenarse a una distancia prudente de los cilindros de Oxgeno (6 metros como mnimo) en caso que exista limitacin de espacio, se recomienda una pared cortafuego entre los lugares de almacenamiento de ambos gases. Si un cilindro se calienta internamente (detectable por descascaramiento de la pintura), hay que evacuar el rea y mojarlo con agua hasta que se enfre (el agua en este momento dejar de evaporarse), esperar dos horas y volver a mojar. (Infra del Salvador, s.f.)ObtencinSe obtiene mediante la reaccin delaguacon l yCarburo de Calcio, la cual libera un gas voltil que es capaz de producir hasta 3000 C, la mayor temperatura porcombustinconocida hasta el momento.En petroqumica se obtiene el acetileno porquenching(enfriamiento rpido) de una llama de gas natural o de fracciones voltiles delpetrleoconaceitesde elevado punto de ebullicin. El gas formado en esta reaccin a menudo tiene un olor caracterstico a ajo debido a trazas de fosfina. Es utilizado directamente en plantas como producto de partida en sntesis de acetaldehdo por hidratacin, vinilteres por adicin dealcoholes, etc., o vendido en bombonas disuelto enacetona. As se baja la presin necesaria para el transporte ya que a altas presiones el acetileno es explosivo.Composicin 7.74% deHidrgeno 92.96% deCarbonoReaccionesEl acetileno se utiliza principalmente como compuesto qumico intermedio. El acetileno reacciona con:1. Cloro, para formar tetracloruro de acetileno (CHCl2CHCl2) o dicloruro de acetileno (CHCl=CHCl)2. Bromo, para formar tetrabromuro de acetileno (CHBr2CHBr2) o dibromuro de acetileno (CHBr=CHBr)3. Cloruro de hidrgeno(bromuro de hidrgeno o yoduro de hidrgeno) para formar monocloruro de etileno (CH2=CHCl) (monobromuro, monoyoduro), y 1,1-dicloroetano (cloruro de etileno; CH2=CHCl) (dibromuro, diyoduro)4. Agua, en presencia de un catalizador tal como sulfato mercrico (HgSO4), para formaracetaldehdo(CH3CHO)5. Hidrgeno, en presencia de un catalizador de, como por ejemplo, nquel (Ni) finamente dividido y caliente, para formar etileno (CH2=CH2) o etano (CH3CH3)6. Metales tales como elcobre(Cu) onquel(Ni) al estar hmedo; conplomo(Pb) ozinc(Zn) al estar hmedo y sin purificar.7. Con una solucin salina amonio-cuprosa (o deplata), para formar acetilo cuproso (o plata) (HCCCu o HCCAg), el cual es explosivo cuando est seco, y rinde acetileno al ser tratado con cido.8. Una solucin de cloruro mercrico (HgCl2), para formar acetaldehdo tricloromercrico [C (HgCl)3CHO], el cual rinde acetaldehdo (CH3CHO) ms cloruro mercrico al ser tratado concloruro de hidrgeno.AplicacionesEl principal uso del acetileno se realiza en el corte y la soldadura demetalesencombustincon eloxgeno.Antiguamente el acetileno se utilizaba como fuente de iluminacin. En la vida diaria el acetileno es conocido como gas utilizado en equipos de soldadura debido a las elevadas temperaturas (hasta 3.000 C) que alcanzan las mezclas de acetileno yoxgenoen sucombustin.El acetileno es adems un producto de partida importante en laIndustria Qumica. Hasta laSegunda Guerra Mundialuna buena parte de los procesos de sntesis se basaron en el acetileno. Hoy en da pierde cada vez ms en importancia debido a los elevados costos energticos de su generacin.PrecaucinEl acetileno es un gas supremamente inflamable, por lo cual se debe tener cuidado en cercana de una fuente de fuego.TransportacinEl acetileno se transporta en cilindros deacero, disuelto enacetonaa una presin de 15 atmsferas y absorbido en un material poroso. Es necesario tomar estas precauciones al envasarlo porque el gas solo, sometido a presiones superiores a 2 atm, tiende a estallar violentamente.

REACTORES

Ilustracin 1 Reactor Qumico

Ilustracin 2 Reactor ContinuoIlustracin 3 Reactor Discontinuo

Ilustracin 4 Reactor Semicontinuo

Ilustracin 5 Reactor Tubular

Ilustracin 6 Tanque de Agitacin Continua

Ilustracin 7Reactor Lecho Fluido

Ilustracin 8 Reactor de Lecho FijoIlustracin 9 Reactor Flipado con escurrimiento

Ilustracin 10 Reactor de carga mvil

Ilustracin 11 Reactor de Burbujas

Ilustracin 12Reactor de combustin en suspensin

Ilustracin 13 Reactor de Mezcla Perfecta

Ilustracin 14 Reactor de Recirculacin

Ilustracin 15 Reactor de Membrana

Ilustracin 16 Reactores Fermentados

Ilustracin 17 Reactor Trickle Bed

METANO

Ilustracin 18 Estructura Del Metano

Ilustracin 19 Metano

ACETILENO

Ilustracin 20 Hibridacin spFuente: Qumica Orgnica - Morrison

Ilustracin 21 Molcula de acetileno.

Fuente: Qumica Orgnica - Morrison

TABLAS

Combustibles

Tabla 1 Tabla de los Combustibles

Metano Tabla 2 Generalidades del Metano

Fuente: WikipediaAutor: AnnimoETILENO

Tabla 3 Reaccin de Adicin del EtilenoReaccinPara la produccin de

Halogenacin-HidrohalogenacinDicloruro de etileno Cloruro de etileno Dibromuro de etileno

AlquilacinEtilbenceno Etiltolueno

OligomerizacinAlfaolefinas Alcoholes primarios lineales

HidratacinEtanol

Fuente: Textos CientficosAutor: Annimo

Tabla 4 Constantes FisicoqumicasPunto de fusin-169,4 C

Punto de ebullicin-103, 8 C

Densidad del vapor0,9852 (aire=1)

Tensin superficial al Pto. de ebullicin16,5 dinas/cm

Viscosidad a 0 C0,000093 poises

Calor de vaporizacin al Pto. De ebull.118,5 cal/grs

Calor de hidrogenacin32,8 Kcal/mol

Calor de combustin (bruto)337,28 Kcal/mol

Temperatura crtica9,90 C

Presin crtica50,7 Atm.

Densidad crtica0.227

Lmite de inflamabilidad en el aire

Min3-3,5%

Max16-29%

Temperatura de autoignicin en aire a Presin Atm.490 C

Fuente: Textos CientficosAutor: Annimo

ACETILENO

Tabla 5 Generalidades del AcetilenoSmboloC2H2

Color de Identificacin del Cilindro:Rojo

Nmero de identificacin de las Naciones Unidas:UN 1001

Vlvula:CGA 300

Fuente: Infra del SalvadorAutor: Annimo.