NOMBRE DE LA ALUMNA:
Edson José Pérez Cruz Martha Guadalupe Velázquez Pérez Andrea Guadalupe Cel Sanchez Jorge Isai Rosado uerta Jair Ra!ael Carrilo "#ila PROFESOR:
$r% Atl V&ctor C'rdo#a (uiroz MATERIA:
S&ntesis de Procesos TEMA:
E)ercicios del capitulo *
Cd% del Car+en, Ca+peche a -* de A.ril de -//0-%
7.1 Una posible rua para pro!u"ir "loruro !e #inilo i$pli"a res rea""iones %u&$i"as: 'lora"i(n !ire"a:
O)i"lora"i(n:
Pirolisis !e Di"loroeano:
a*
In!i%ue In!i%ue "ual es la rea""i( rea""i(n n +lobal para para ese pro"eso. pro"eso. 'o$par 'o$paree esa rea""i(n rea""i(n +lobal +lobal "on la !el e,e$plo 7.1. -E)ise al+una #ena,a poen"ial !e ese pro"eso sobre el !el e,e$plo 7.1
b* Desarrol Desarrolle le un !ia+ra$a !ia+ra$a !e /lu,o preli$ina preli$inar0 r0 !ee"an! !ee"an!o o la !isribu"i( !isribu"i(n n !e las espe"ies espe"ies las ne"esi!a!es !e los sise$as !e separa"i(n.
Soluci'n%
$e.ido a que en el e)e+plo se usan dos reactores para las reacciones principales 1 en este e)ercicio tres reactores deduci+os que no se tiene ninguna #enta)a potencial con respecto al e)e+plo si no todo lo contrario% $iagra+a de !lu)o%
7.2 3a$es D. I!ol "on!u,o una in#esi+a"i(n en 1457 "on un $inrea"or !e le"6o /lui!ia!o !e 1 / !e alura 2 / !e !i8$ero0 usan!o un "aalia!or !e /os/o$olib!ao !e bis$uo0 en el "ual ali$eno propileno0 a$onia"o aire para obener a"rilonirilo "o$o pro!u"o:
Acrilonitrilo es la .ase para la produccion de !i.ras orlon, hules sinteticos 1 #arios otros productos poli+éricos% 2as rutas de reacciones para o.tener acrilonitrilo en la epoca de esta in#estigaci'n eran las siguiente3 4sando acetileno 1 acido cianhidrico
Reacci'n entre el o5ido de etileno 1 el acido cianh&drico3
Idol o.tu#o un pre+io por su inno#aci'n% 6asándose en los precios de reacti#os 1 productos, indique el e!ecto que la reacci'n de Idol tu#o en la econo+&a de la +anu!actura de acrilonitrilo% Soluci'n% Reacci'n de Idol% --%789:g
0089:g
/8
;
;
4sando acetileno 1 acido cianh&drico%
0
-789:g
;
Reacci'n entre el o5ido de etileno 1 el acido cianh&drico3 07/89:g
-789:g
;
;
Independientemente del precio del producto nos podemos dar cuenta que para la primera reacción que uso Idol, los reactivos son mucho más baratos que los reactivos usados anteriormente a Idol, es por eso que podemos observar el impacto sobre la economía de la manufactura del Acrilonitrilo.
7.9 La pro!u""i(n !e /enol pue!e lo+rarse usan!o #arias ruas !e rea""iones "o$o base. En se+ui!a se esable"en "in"o /or$as en %ue pue!e pro!u"irse /enol a parir !e !i/erenes $aerias pri$as. 1.
Pro"eso !e sul/ona"ion. Ben"eno rea""iona "on a"i!o sul/ri"o para /or$ar a"i!o ben"eno; sul/oni"o.
A "on!i"iones !r8si"as !e 6i!r()i!o !e so!io /un!i!o
'*0 el a"i!o pro!u"i!o se "on#iere en o)i!o /enoli"o !e so!io. Esa $asa /un!i!a se raa "on a+ua0 se /ilra el sul/io !e so!io.
Ba,o "on!i"iones a"i!as0 el o)i!o /enoli"o se so!io se "on#iere en /enol.
2.
Pro"eso !e "loroben"eno. En una solu"i(n !e 6i!r()i!o !e so!io a 5=== psi 95=>'0 el "loroben"eno se "on#iere en o)i!o /enoli"o !e so!io.
El o)i!o se a"i!i/i"a para /or$ar /enol.
9.
Pro"eso "aal&i"o. En /ase !e #apor0 a 2==>'0 ben"eno rea""ionar "aal&i"a$ene "on a"i!o "lor6&!ri"o para pro!u"ir "loroben"eno.
El "loroben"eno se "on#iere a /enol en rea""i(n en /ase !e #apor0 a 5==>' usan!o un "aalia!or !e '?'u;Fe.
@.
Pro"eso !e o)i!a"i(n !e olueno. Usan!o sales !e "obalo "o$o "aalia!or0 olueno pue!e o)i!arse par"ial$ene a a"i!o benoi"o "o$o pro!u"o iner$e!io0 %ue en presen"ia !e "aalia!ores !e sales !e "obre $a+nesio pue!e o)i!arse para pro!u"ir /enol !i()i!o !e "arbono.
5.
Pro"eso basa!o en "u$eno. Ese pro"eso "o$iena "on la o)i!a"i(n en /ase #apor !e "u$eno para pro!u"ir 6i!roper()i!o !e "u$eno0 se+ui!o !e una rea""i(n !e a"i!i/i"a"i(n para /or$ar /enol a"eona.
a*
Suponien!o %ue solo e)ise $er"a!o para el /enol0 !eer$ine "uales ruas son poen"ial$ene /a"ibles a esa pri$era eapa !e !esarrollo 6a"ia un pro"eso "o$er"ial. 'onsule al+una /uene !e pre"ios "o$o el '6e$i"al Marein+ Reporer:
b* Si al+n subpro!u"o pare"e ener $er"a!o poen"ial0 in"orpore esa #ariable en el an8lisis !el in"iso anerior. "*
0%
Basa!o en su an8lisis e"on($i"o preli$inar en un an8lisis "ualiai#o !e las posibles i$pli"a"iones !e "a!a rua0 in!i%ue "ual
-%
=%
>%
7%
A*
SI S?2? SE @RA@A $E2 EB?2 2A R4@A AC@I62E ES 2A $E2 PR?CES? CA@A2I@IC?, A4B(4E @IEBE 4B C?S@? EB E2 4S? $E CA@2IA$?RES, D E2 PR?CES? $E ?I$ACI?B $E @?24EB?, EB E2 C4A2 S?2? SE ?6@IEBEB S46PR?$4C@?S EB E2 C4A2 B? AEC@AB @AB@? EB 2A PR?$4CCI?B $E2 EB?2%
B*
$E AC4ER$? A 2?S PRECI?S $E 2?S S46PR?$4C@?S $E 2AS R4@AS @IEBE MAD?R P?@EBCIA2 S?B3
DA (4E 2?S S46PR?$4C@?S @AM6IEB GEBERAB 4B 6EBEICI?, A4B(4E 2AS ?@RAS @4RAS @AM6IEB GEBERAB 4B A4GE EC?B?MIC? PER? ES@E GEBERA MAS%
7.5. Para el e,e$plo $osra!o !el pro"eso ipo Sol#a para la !es"o$posi"i(n !el 8"i!o "lor6&!ri"o0 !ee"e !os ruas a!i"ionales a las $osra!as en ese "apiulo. In!i%ue los "on,unos !e rea""iones "on el iner#alo !e e$perauras a las "uales es #iable lle#ar a "abo la rea""i(n.
Del conjunto de reacciones cuya diferencia común es el l ! mostrado en la fi"ura, ele"imos las reacciones#
$rimer conjunto#
%&' !%(nl ) * (nl + ' l ! %-' uI ! u I !
/e"undo conjunto#
%&' !%(nl ) * (nl + ' l ! %0' 1"I ! 1" I !
(1) 10 (2)
Cl
2
0 (3) ∆3 2cal " − mol
(4)
-10 (5)
(6) -20 (7)
-30
(8)
(10)
(9)
-40
2HCl - H
2
-50
(11) (12)
-60
300
500
700
900 ΤH 2 I
$ara el primer conjunto
-MnCl> F -MnCl= ClCuCI- ; Cu CI-
-Cl F - CuCl- F Cu CuCl- F Cu -HMnCl > F MnCl= -HMnCl> F MnCl= Cl-
1100
1300
1500
-Cl Cu CuCl- CuCl- -MnCl= -MnCl> Cu -MnCl> -MnCl= Cl-
H=// K F >0/ K HL
$ara el /e"undo conjunto
1"I ! 1" I ! !%(nl ) * (nl + ' l !
-Cl F - 1"I ! 1" 1"I ! * 1"-HMnCl> F MnCl=
-HMnCl> F MnCl= Cl-
-Cl g gCI- gCI- -MnCl= - MnCl> g !%(nl ) * (nl + ' l !
H=// K F 7// K H7/ K F 0=-/ K %+44 2&&4 2' * %5+&4 25&44 2'
7.7 'onsi!ere la si+uiene rea""i(n:
- 76- → - 76 + 6 -
La "ual se !esea esu!iar en un iner#alo !e e$perauras !e 24 a 124 C. Se ienen las si+uienes rela"iones para la esi$a"i(n !e la ener+&a libre !e ibbs en /un"i(n !e la e$peraura:
76- 3 ∆3
=0-%>- − /%/0>7H8 − -
a*
'orrobore %ue esa rea""i(n es i$posible en el iner#alo !e e$perauras !e iners. 3usi/i%ue su an8lisis
@o+ando co+o di!erencia co+On 1 gra!icando3
- 76-
→- 76 + 6-
- 76 -
−
- 76
=
6-
2NO
2NO2 Te$peraura C
A
-<
->,>
=<
-0,<>
><
0<,/>
7<
0L,0>
L<
0=,->
*<
0/,=>
<
*,>>
<<
>,7>
0/<
0,L>
00<
;0,-L
0-<
;>,0L
Te$peraura C
A
-<
>0,>>
=<
>-,/=
><
>-,L-
7<
>=,-0
L<
>=,
*<
>>,=<
<
>>,<
<<
>7,7*
0/<
>L,0L
00<
>L,*7
0-<
>*,=>
-B?- ; -B?
?-
@e+peratura K
AG
-<
;0L,L
=<
;-/,/<
><
;-=,7
7<
;-*,/*
L<
;=/,7L
*<
;=>,/7
<
;=*,7>
<<
;>0,/=
0/<
;>>,7-
00<
;>,/0
0-<
;70,7
@e+peratura K
AG
-<
/
=<
/
><
/
7<
/
L<
/
*<
/
<
/
<<
/
0/<
/
00<
/
0-<
/
'o$o se $uesra en la +ra/i"a la rea""i(n es i$posible %ue se lle#e a"abo !e $anera !ire"a por %ue la !i/eren"ia !e la ener+&a libre !e ibbs es $aor a los 1= "al? +;$ol se ne"esiar&a ener rea""iones iner$e!ias para po!er lle#ar a "abo la rea""i(n obener nuesro pro!u"o !e iners.
. Se !esea e)plorar el !iseGar un "on,uno !e rea""iones ipo Sol#a para !iseGar un pro"eso "ua rea""i(n +lobal se la rea""i(n !e ineres. Se planean ini"ial$ene los si+uienes "o$puesos para esa bs%ue!a3
/6- 3 ∆3
= −*0%*> + /%//-77H8 − -H8 − -%-L + /%///*H8 − -
Genere las +itades de reaccion que sean candidatas para el proceso 1 prepare un diagra+a de energia li.re de Gi..s en !uncion de la te+peratura para esta .Osqueda%
- /6 =
6-
→ - /6 - +
6-
= - /6= − - /6-
-6- → -6 + 6 -
6-
=
-6 -
−
-6
-S?=;-S? @e+peratur a K -< =< >< 7< L< *< < << 0/< 00< 0-<
AG ;==,7L ;=,/7 ;>-,7> ;>*,/= ;70,7;7L,/0 ;L/,7 ;L>,<< ;L<,> ;*=,<* ;*,>L
-C?-;-C? @e+peratura K -< =< >< 7< L< *< < << 0/< 00< 0-<
AG ;0--,< ;0-*,/> ;0=0,0 ;0=7,=;0=<,>L ;0>=,L ;0>*,*> ;070, ;07L,/;0L/,0L ;0L>,=
7.8 La !es"o$posi"i(n !e un 8"i!o en pari"ular:
2H'l
H2 A2
No se pue!e lle#ar a "abo0 pues para l HA se iene un #alor !e JK;15=== "al?+$ol para "ual%uier e$peraura !e iners. Se !esea e)plorar el !esarrollo !e un nue#o pro"eso para la !es"o$posi"i(n !e ese 8"i!o basa!o en un pro"eso ipo Sol#a0 o sea en un "on,uno !e rea""iones er$o!in8$i"a$ene /a"ibles ese%uio$ri"a$ene "onsisenes. Basa!os en el A2 "o$o !i/eren"ia "o$n0 se "onsi!eran los si+uienes "o$puesos "o$o "an!i!aos a apare"er en el nue#o pro"eso0 para los "uales se pue!e en"onrar su "a$bio en ener+&a libre !e ibbs !e a"uer!o a los par8$eros %ue se !an en la abla.
Compuesto
a
b
CA>
=
/%/-
CA-
0
/%/0
$A-
-/
/%/0
$
-
/%/-
EA=
>
/%/0>=
EA-
/%*<
/
A>
00%/*
/
A=
/%7
/%//0>
Don!e JK abT;9=0 "al?+$ol "on T en . Usan!o un ran+o !e bs%ue!a para la e$peraura !e 9== a 1=== 0 prepare un !ia+ra$a au)iliar apropia!o para !ee"ar un "on,uno !e rea""iones %ue lle#en a "abo la !es"o$posi"i(n !el HA. In!i%ue para "a!a rea""i(n in!i#i!ual a %ue e$peraura !eber&a lle#arse a "abo.
R Pri+ero co+pro.a+os las reacciones que pueden suceder con los reacti#os
= D + A= DA- − D
DA A-
= - :A- + A= - :A= − - :A-
- :A= A-
= - 9A= + A= - 9A> − - 9A=
- 9A> A-
= A- + A= A> − A-
A> A-
4tilizando la !or+ula dada anterior+ente, !or+ula+os una ta.la con los #alores de QG para cada una de las reacciones !or+adas%
Rea""iones
A2
2HAH2
'A@;'A2
DA2;D
2EA9;2EA9
2FA@;2FA9
TEMP <*
QG
QG
QG
QG
QG
QG
9==
/
;=/
;7
;07
;07
;0/%07
@==
/
;=/
;L
;0>
;0*%L
;0/%/0
5==
/
;=/
;*
;0=
;-/%*-
;<%*
==
/
;=/
;
;0-
;-=%7
;<%*=
7==
/
;=/
;<
;00
;-L%>>
;<%7<
==
/
;=/
;0/
;0/
;-<%=
;<%>7
4==
/
;=/
;00
;<
;=-%0L
;<%=0
1===
/
;=/
;0-
;
;=7%/-
;<%0*
Gra!ica+os las QG #s rango de te+peraturas%
?.ser#a+os el +e)or ca+ino de las se+ireacciones para llegar a +i reacci'n 1 o.tengo los rangos de te+peratura de +is se+ireacciones para la reacci'n%
HA2EA2 2EA9 D DA2
2EA9 <5== a == *
DA2 2EA2 <9== a 5== * A2 D <== a 1=== *
