AnhÃdrido maleico

Producción de Anhidrido Maleico

Síntesis y Análisis de procesos

Anhídrido Maleico Maleico 

Descripción general

En su forma pura, el Anhídrido Maléico es un sólido cristalino incoloro o blanco de olor acre, irritante y muy corrosivo, con presentación en forma de pastillas, En su forma fundida, es un líquido transparente libre de insolubles, sedimentos y turbidez. En solución con Agua es un Acido fuerte que reacciona de forma violenta con bases y oxidantes fuertes. 

Propiedades físicas del Anhídrido Maleico

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Propiedades químicas

Este material se considera estable. Sin embargo, debe mantenerse alejado de la humedad, el calor o la llama. Reacciona con Agua para formar el Ácido Maléico. A bajas temperaturas, con la adición de alcoholes, permite la formación de semiésteres; mientras que a elevada temperatura con presencia de catalizadores de esterificación, se elimina agua produciendo di ésteres. La adición de amoniaco o aminas al Anhídrido Maléico genera las semiaminas correspondientes; las cuales pueden ser convertidas en imidas cíclicas por medio de la eliminación del Agua de la reacción. La alta reactividad del Anhídrido Maléico se debe a la presencia del doble enlace en la estructura. La adición de sustancias halógenas permite la formación de anhídridos maléicos succínicos succínicos mono o di halogenados, dependiendo dependiendo de las condiciones de reacción. La hidrogenación hidrogenación produce Anhídrido succínico, 1,4-butanodiol, tetrahidrofurano o butirolactona, dependiendo de las condiciones de reacción.

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Por la adición de olefinas se forman anhídridos alquenos succínicos. El Anhídrido Maléico es utilizado para reacciones de homo polimerización y copolimerización. 

Identidad de la sustancia química -Fórmula Molecular: C 4H2O3 -Estructura Molecular

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Aplicaciones

El anhídrido maleico es un intermedio importante en la industria química fina, en particular en la fabricación de productos químicos agrícolas y lubricantes aditivos de aceite. También es un componente de varios copolímeros en el sector de la ingeniería de polímeros. Las principales aplicaciones del Anhídrido Maleico son: 

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Resina poliéster insaturada (UPR), utilizada en la elaboración de botes, muebles, concreto polimérico, loseta, autopartes, tuberías, tanques de almacenamiento. Fabricación de resina alquidal, usada en la formulación de pinturas, barnices y recubrimientos. Materia prima en la fabricación de ácido fumárico y ácido málico usados como aditivos preservadores y acidificantes en la industria alimenticia. Materia prima en la elaboración de un importante insecticida (MALATHION) así como en la formulación de herbicidas. Materia prima en la elaboración de materiales modificadores de viscosidad en lubricantes. Materia prima en la elaboración de ácido succínico que se utiliza en la formulación de shampoos para bebés. Materia prima en la fabricación de maleatos usados como lubricantes internos para procesar PVC. También se utiliza en la elaboración de detergentes, encolantes, farmacéuticos, intermediarios para cosméticos, poliuretanos, plastificantes, para tratamiento de agua, dispersantes e inhibidor de corrosión, preservante para grasas y aceites, entre otros. Además muchas sustancias químicas comerciales se pueden obtener a partir del Anhídrido Maléico como: Acido fumárico, Acido succínico, Acido aspártico y el Acido tart árico. El Acido sulfocínico producido a partir del Anhídrido Maléico es utilizado para la producción de agentes humectantes. Muchos de los derivados del Anhídrido Maléico tienen

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importancia en la industria farmacéutica, textiles, químicos para fotografía, agentes de actividad superficial, agentes de bronceado y aditivos del petróleo. Puede apreciarse entonces, que el anhídrido maléico es un químico ampliamente demandado en un sin número de industrias del ramo, sin embargo, lo que le da mayor importancia y lo hace un recurso sumamente necesario, es ser la materia prima básica tanto de la industria del plástico como de la industria de los polímeros

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Producción de Anhídrido Maleico

En la industria el Anhídrido Maléico se produce por medio de una oxidación catalítica de hidrocarburos en fase gaseosa. Uno de los materiales de mayor utilización para tal fin es el benceno, pues durante 50 años fue la ruta de proceso principal al anhídrido maleico y por hoy se mantiene una ruta comercial fuera de la contabilidad de los Estados Unidos por alrededor de 15-20 por ciento de la capacidad mundial. Sin embargo los costos relativamente altos de benceno está haciendo el proceso obsoleto, pero continuará para ser utilizado por empresas que no tienen material de alimentación alternativa, así mismo cabe tener en cuenta que recientemente el uso de sustancias como hidrocarburos de cuatro carbonos ha tomado mayor importancia. El proceso general para la producción de Anhídrido Maléico se inicia con la adición del benceno a una corriente de aire precalentado para llevar a cabo la homogenización de la mezcla. La reacción se lleva a cabo en un reactor de tubos paralelos en presencia de catalizador (V2O5 o MoO3), la presión del sistema se ajusta entre 0.15 y 0.25 Mpa y a una temperatura entre 300 y 400°C. La condiciones de reacción, temperatura, presión y pureza de las materias primas son requeridas para el mantenimiento de la reacción deseada:

Una considerable cantidad de calor se produce durante la reacción (27MJ); el cual se retira por medio de sales eutécticas que circulan alrededor del reactor. Existen tres reacciones secundarias indeseadas, la combustión subsiguiente del la combustión completa del benceno (ecuación 2), anhídrido maleico (ecuación 3),y la formación del subproducto, quinona (ecuación 4).

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-uso del catalizador

Los métodos de obtención de anhídrido maléico son reacciones de oxidación catalítica que involucra la presencia de catalizadores complejos como fosfato de vanadio, combinado en algunos casos con hierro, titanio u otros componentes. Weiss y Downs en 1920 descubrieron la oxidación catalítica en fase vapor del benceno para producir industrialmente el anhídrido maléico. El catalizador representativo comprende VzO5 y MoO3 en razones molares cercanas a 2 y una pequeña cantidad de Na 20,soportado en alúmina o sílice y pueden ser utilizados en forma de polvos, granos y aglomerados. Asi también se han encontrado que se tienen excelentes resultados en la oxidación de benceno a anhidrido Maleico, si se usa un catalizador que comprende un soporte inerte recubierto con una masa catalítica activa que contiene: % en peso 10-20 40-70 20-50 0.7-1.5 0.9-1.2

Trióxido de antimonio Pentaoxido de vanadio Trióxido de molibdeno Pentaoxido de fosforo Oxido de vanadio

Cuando se utilizan, los catalizadores deben ser previamente activados por calentamiento en presencia de aire a una temperatura que va desde 300-600 C° de 6-24 horas.

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PFD – PROCESS FLOW DIAGRAM DIBUTYL PHTHALATE

MIXER

WASTE GAS

BENZENE

MALEIC ANHYDRIDE

A B S O R B E R

AIR

R E A C T O R

C O L U M N

D I S T I L L A T I O N

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BFD – BLOCK FLOW DIAGRAM

M-502 E-501

H-501

T-501

T-502 V-501

C-501

M-501



BFD – BLOCK FLOW DIAGRAM

M-502 E-501

H-501

T-501

T-502 V-501

C-501

M-501 R-501

R-502

E-502

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Equipos

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Equipo 1 y 7 : E-501 Y E-502 (intercambiador de calor)

Este intercambiador de calor vaporiza la alimentación de benceno a 10  C de recalentamiento a la presión de la corriente. El costo de la fuente de calor es un costo utilidad. -

Equipo 2: C-501 ( Compresor de aire)

El compresor aumenta la presión del aire de alimentación o de oxígeno a la presión del reactor. El compresor puede suponerse que es adiabático -

Equipo 3 y 10:M-501 y M-502 ( Mezclador)


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Equipos

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Equipo 1 y 7 : E-501 Y E-502 (intercambiador de calor)

Este intercambiador de calor vaporiza la alimentación de benceno a 10  C de recalentamiento a la presión de la corriente. El costo de la fuente de calor es un costo utilidad. -

Equipo 2: C-501 ( Compresor de aire)

El compresor aumenta la presión del aire de alimentación o de oxígeno a la presión del reactor. El compresor puede suponerse que es adiabático -

Equipo 3 y 10:M-501 y M-502 ( Mezclador)

Mezcla las corrientes de las alimentaciones de benceno y aire. -

Equipo 4: H -501 (Calentador F ir ed )

Esto calienta vapor de alimentación del reactor a temperatura de reacción. El gas natural se utiliza como combustible, y la cantidad necesaria se basa en el LHV de gas natural. El costo del gas natural es un costo utilidad.

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) Equipo5: R-501 (Reactor

Aquí es donde las reacciones en las Ecuaciones 1,2 y 4 van a ocurrir. Los detalles del reactor que se ilustra en el diagrama muestra la extracción de calor para mantener una temperatura constante. El calor generado por la reacción aumenta la temperatura de la corriente de salida. Las limitaciones de temperatura se describen a continuación deben ser obedecidas. -

) Equipo6: R-502 (Reactor

Aquí es donde ocurre la reacción de consumo del anhidrido Maleico, ecuación 3, manteniendo las mismas condiciones del reactor anterior . * se asumirá que ambos reactores formaran un solo equipo, ya que solo fueron utilizados para especificar la ocurrencia delas 4 reacciones. -

Equipo 8: V-501 (Válvula)

Regula la entrada del flujo hacia el absorbedor

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Equipo 9: T-501 ( Absorbedor de anhídrido Maleico)

Funciona a 1,5 atm y 100° C. Se absorbe el 99 % de anhídrido Maleico proveniente de la corriente 10. Se asumió que el 0,03 % del ftalato de dibutilo se encuentra la corriente 14 junto con los gases residuales como el nitrógeno y dióxido de carbono -

Equipo 11: T-502 (columna de destilación)

La separación de anhídrido maleico y ftalato de dibutilo se produce en esta columna. El anhídrido maleico se encuentra en la corriente 14 mas del, 99,9%. Del mismo modo, 99 % de ftalato de dibutilo es recirculado a hacia la alimentación de ftalato de dibutilo en el mezclador. Esta columna funciona a 1 atm.

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Bibliografía: 

Fuente: DISEÑO DE UNA PLANTA PARA LA FABRICACION DE ANHÍDRIDO MALÉICO VIA N-BUTANO

AUTORES: BUSTAMANTE RODRÍGUEZ ARACELI, CAÑADA JAIME HÉCTOR, MADUEÑA MENDOZA FELIPE DE JESÚS, MEDRAN0 URBANO JUAN CARLOS -ASESOR: DR. LÓPEZ ISUNZA FELIPE http://148.206.53.231/UAM3597.PDF 

Fuente: LABORATORIO DE PROCESOS Y DISEÑO DE PROCESOS

REPORTE TERMINAL SINTESIS DEL CATALIZADOR FOSFATO DE VANADILO

PROFES0R:ING. URIiEL ARECHIGA VIRAMONTES -ASES0R:DR. TOMAS VIVEROS GAR http://148.206.53.231/UAM6716.PDF 

Libro: química orgánica industrial

autor:K Weissermel/H ._J Arpe. Editorial Reverte http://books.google.com.pe/books?id=UxA3kcGMi0C&pg=PA348&lpg=PA348&dq=reactor+para+l a+produccion+de+anhidrido+maleico&source=bl&ots=5WE2W43kyN&sig=HvL3R0nrCZKWEVLPPid cteqNX4&hl=es&sa=X&ei=xCfxUMakHZSC9gTrx4CYAQ&ved=0CFgQ6AEwBw#v=onepage&q=reacto r%20para%20la%20produccion%20de%20anhidrido%20maleico&f=false 

http://www.patentgenius.com/patent/4070379.html

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