OBTENCIÓN DE ETILENO POR DESHIDRATACIÓN DE ALCOHOL ETÍLICO

1

DEPARTAMENTO DE ENERGÍA Y MECÁNICA INGENIERIA PETROQUIMICA

INFORME FINAL DE PROYECTO INTEGRADOR PETROQUÍMICA I

NIVEL: IV “OBTENCIÓN DE ETILENO POR DESHIDRATACIÓN DE ALCOHOL ETÍLICO” ETÍLICO”

GRUPO DE PROYECTO GALLO MARCELO LASLUISA MARJORIE LOZADA ALEX

LATA LATACUNGA CUNG A  JUNIO DEL !"#$

1

Índice Índice...................................................................................................................i RESUMEN..........................................................................................................ii INTRODUCCIÓN.................................................................................................. 1 FUNDAMENTO TEÓRICO.....................................................................................4

1.1 Generalidades........................................................................................... 4 1.2 PRODUCTOS A BASE DE ETILENO..............................................................6 1.2.1 POLIETILENO PE!................................................................................... 6 1.2.2 POLICLORURO DE "INILO....................................................................... 6 1.2.# POLIESTIRENO PS!.................................................................................$ 1.2.4 POLIACRILONITRILO................................................................................$ 1.2.% POLITETRA&LORUROETENO TE&L'N( &LUON!........................................$ 1.2.6 O)IDO DE ETILENO.................................................................................$ 1.2.$ ACETALDE*ÍDO O ETANAL......................................................................+ METODOLOGÍA................................................................................................... ,

2.1 Dise- de in/es0iacin............................................................................, 2.2 Prces de 30encin................................................................................, 2.# Tcnica de an5lisis de da0s....................................................................1 RESULTADOS DE LA IN"ESTIGACI'N................................................................ 11 #.1 An5lisis de res7l0ads............................................................................. 11 #.2 Disc7sin de res7l0ads.......................................................................... 11 #.# C89r3acin de :i90esis..................................................................... 11 Cncl7sines.................................................................................................... 11 Rec8endacines............................................................................................ 11 BIBLIOGRA&ÍA...................................................................................................12 Ane;s..............................................................................................................12

2

RESUMEN

El 9r
la 30encin de 7n c897es0 s78a8en0e

i89r0an0e en la ind7s0ria 9e0r=7>8ica c8 l es el e0ilen( 9r 8edi de 7na reaccin =7>8ica( de?and a 7n lad el 7s del 9e0rle 9ara 30enerl( se 0ra0a de 7na reaccin end0r8ica en ls =7e in0er/endr5n c897es0s c8 el 5cid s7l@ric( s7l@a0 c9ric < el alc:l e0>lic( s7 30encin ser>a de ran i89r0ancia( 8ica < 9r la escases de 9e0rle ser>a de ran i89r0ancia encn0rar 7n n7e/ 80d de 30encin.

De la reaccin se 30endr5 el e0ilen C 2*4 c8 as( < 0er etílico (C2H5)2O.

El 0er e0>lic se l se9arar5 cndens5ndl( =7id 30enindl c8 s73 9rd7c0 de la reaccin 9rinci9al( la 9rd7ccin de 0er e0>lic se dar5 en 9rcen0a?es i7ales a la del e0ilen.

#

1

INTRODUCCIÓN 0e8a OBTENCI'N DE ETILENO POR DES*IDRATACI'N DE ALCO*OL ETÍLICO Denicin < ?7s0icacin El e0ilen es el :idrcar37r le@>nic  insa07rad 85s sencill( es 7n as inclr e ina8a3le( cn lr d3il < arada3le. Se 7sa 87c: c8 8a0eria 9ri8a en la ind7s0ria =7>8ica r5nica sin00ica. La ran 9ar0e del e0ilen de 9rd7ccin 87ndial se cnsi7e a 0ra/s del 9rcedi8ien0 cncid c8 s0ea8 cracin(  l =7e es l 8is8( 7n cra=7e cn 9resencia de /a9r( en s7s0ancias 0>9icas de rener>as c8 es el cas del asil. O0ra @r8a de 30encin del e0ilen( es 9ar0iend de las na@0as < s7 9rces =7>8ic de rena8ien0( 9ar0iend del as na07ral( 8ien0ras =7e en la3ra0ris( 0a83in es 9si3le 30ener e0ilen( si ;ida8s alc:les. La 8anera 85s 9r5c0ica de 30ener 7n :idrcar37r c8 el e0ilen es 9r el 80d de des:idra0acin del alc:l e0>lic 8edian0e 5cid s7l@ric cncen0rad. Un alc:l se cn/ier0e en al=7en 9r des:idra0acin cn la eli8inacin de 7na 8lc7la de a7a( el 5cid s7l@ric * 2SO4 reaccina en @ri cn ls alc:les dand 7n s7l@a0 acid de al=7il. En 9ar0ic7lar( c7and el s7l@a0 acid de e0il se calien0a a 1$,FC( se desc89ne reenerand el 5cid s7l@ric < @r8and 7na lena 7n al=7en!( el e0ilen.

Objeto de estudio El 9rlic ?7n0 cn el 5cid s7l@ric en as e0ilen 9r 8edi de 7n 9rces de0er8inad( de3id a la i89r0ancia =7e es0e 9resen0a en la ind7s0ria 9e0r=7>8ica siend la 3ase de la 8is8a < re9resen0and 7na ran 70ilidad 9ara la @a3ricacin de /aris ele8en0s < 3eneciand a randes ind7s0rias.

Campo de investigación El ca89 de in/es0iacin dnde se a9lica es0e 9rnea Pr7e3a de a0eriales.

Sis0e8a de 3?e0i/s

2

OBETI"O GENERAL Sin0e0iar e0ilen 9r des:idra0acin de alc:l e0>lic. OBETI"OS ESPECÍ&ICOS Sin0e0iar e0ilen deri/ad del 9e0rle! a 9ar0ir alc:l e0>lic( c8 0ra @r8a de 30encin. C89r3ar si real8en0e el as 30enid es e0ilen 8edian0e dis0in0as 0cnicas( 7na de ellas la c837s0in. O3ser/ar ls dis0in0s ca83is @>sics < =7>8ics =7e c7rren en la 30encin de e0ilen.

# *IP'TESIS La des:idra0acin del alc:l e0>lic C* #C*2O* cn Jcid S7l@ric * 2SO4( < 7n 9c de ener>a 9rd7cir5 as e0ilen( cnciend la i89r0ancia del e0ilen en la ind7s0ria 9e0r=7>8ica.

4 CAPÍTULO I

FUNDAMENTO TEÓRICO

1.1 Generalidades E0en  E0ilen( el 8ie83r 85s si89le de la clase de c897es0s r5nics lla8ads al=7ens( =7e cn0ienen al 8ens 7n d3le enlace car3nHcar3n( es0e d3le enlace car3nHcar3n es el ras carac0er>s0ic en la es0r7c07ra del e0ilen. Cns0a de 7n enlace π 

< 7n enlace

σ 

!( s7 8lc7la es 9lana( cn 5n7ls de enlace

87< cercans a 12F.

El e0ilen es 7n as inclr( cn 7n lr liera8en0e d7lce( < s7 @r87la es

C 2 H 4

. El e0en 0iene 7n 97n0 de @7sin de H16,(4 FC < 7n

97n0 de e37llicin de H1#(+ FC( es liera8en0e sl73le en a7a( < se 9rd7ce c8ercial8en0e 8edian0e cra=7e < des0ilacin @raccinada del 9e0rle( as> c8 del as na07ral( el e0ilen arde cn 7na lla8a 3rillan0e.

La rein del d3le enlace es rela0i/a8en0e rica en densidad elec0rnica es 7n cen0r n7clel! < 97ede reaccinar cn elec0rls cn deciencia de elec0rnes! a 0ra/s de reaccines de adicin. edian0e es0e 0i9 de reaccines se 97eden sin0e0iar deri/ads :alenads.

 Ta83in se 97ede adicinar a7a reaccin de :idra0acin! 9ara dar e0anl se e89lea 7n 5cid c8 el 5cid s7l@ric  el 5cid @s@ric c8 ca0aliadr la reaccin es re/ersi3le a al0as 9resines < cn 7n ca0aliadr 8e05lic 9la0in( rdi( n>=7el! se 97ede :acer

%

reaccinar cn :idren 8lec7lar 9ara dar e0an( 0a83in de3id a s7 d3le enlace( el e0ilen es 87< reac0i/ < @r8a @5cil8en0e n78erss

9rd7c0s

c8 el

3r8 e0an( el

1(2He0andil

e0ilenlicl! < el 9lie0ilen.

El e0ilen es a8a3le < 9resen0a @5cil ;idacin( es0e as 0a83in 97ede ser 8edid 9r cr8a0ra@>a de ases. Des97s de la cr8a0ra@>a de ases en las in/es0iacines s3re e0ilen en 1,%,( la i89r0ancia de es0e al=7en @7e redesc73ier0a < s7 sinicad silic c8 re7ladr del creci8ien0 en /ee0ales @7e recncid.

En aric7l07ra se 70ilia c8 clran0e < aen0e 8ad7radr de 87c:as @r70as( el e0ilen se

9rd7ce de 8anera 9eridica en

de0er8inads e/en0s del cicl /ee0al( c8 9r e?e89l 0ras el desarrll de ls @r70s( 9ara =7e se 9rd7ca la 8ad7racin < la a3scisin de ls 8is8s en @r70s cli8a0rics!( 0ras la @er0iliacin de las res( 9ara =7e 0ena l7ar la a3scisin del 9erian0(  d7ran0e el 9erid 0-al( 9ara =7e se 9rd7ca la a3scisin @li5cea en 9lan0as cad7ci@lias. Ade85s( se :a de8s0rad =7e la 9rd7ccin de e0ilen se incre8en0a 0ras 7n e/en0 es9n05ne es0resan0e 9ara la 9lan0a( c8 97ede ser 7na :erida  la 9resencia de 0;ics. Recien0e8en0e( se :a e/idenciad la 9si3le i89licacin del e0ilen en la e;9resin se;7al de las
En 1,1( Di8i0r< Nel?73/ desc73ri =7e ls c:ic:ars 9lan0a :er35cea de la @a8ilia de las le78insas!( =7e crec>an den0r del la3ra0ri 9resen0a3an el e@ec0 lla8ad de K0ri9le res97es0a( ca7sad 9r el e0ilen 9resen0e en el aire del la3ra0ri 9r/enien0e del as car3nic.

6

En

la

ac07alidad

el

e0ilen

es

7n

3l=7e

de

edici

e;0re8ada8en0e i89r0an0e en la ind7s0ria 9e0r=7>8ica( 97ede e;9eri8en0ar 87c:s 0i9s de reaccines =7e cnd7ce a 7na 9l0ra de 9rd7c0s =7>8ics i89r0an0es( la 9rd7ccin 87ndial es de a9r;i8ada8en0e 1;16  T8 an7ales( 85s del #M de la ind7s0ria 9e0r=7>8ica deri/a del e0ilen.

El 8a<r cns78 a9r;i8ada8en0e el $+M es 9ara la 9rd7ccin de 9l5s0ics( 3ien direc0a8en0e 9ara 9lie0ilen PE!( 3ien c8 8a0eria 9ri8a 9ara 8n8ers del P"C( 9liace0a0 de /inil PA"! < 9lies0iren < 0a83in c8 c9l>8er 9ara ca7c:s. Descri9cin de ls c897es0s =7e se 30ienen ind7s0rial8en0e a 9ar0ir de e0ilen

1.2 PRODUCTOS A BASE DE ETILENO 1.2.1 POLIETILENO PE!

$

Es 7n 0er89l5s0ic =7e se carac0eria 9r ser resis0en0e( e;i3le < 9c dens. C8 e?e89ls de a9licacin se 97eden n83rar reci9ien0es( 073s e;i3les( sas < 9el>c7las.

*a< ds clases de Plie0ilen( el de al0a densidad (,41H(,$ rs8l! =7e se 7sa 9ara 073er>as < desaes( es9ecial8en0e 9ara @r8as crr7adas de ran di58e0r( < el de 3a?a densidad (,1H (,4 rs8l! =7e se 70ilia en la @a3ricacin de 9el>c7las( ca3les( ala83res < rec73ri8ien0s de 9a9el.

1.2.2 POLICLORURO DE "INILO Se 30iene 9r adicin a 9ar0ir del clr7r de e0ilen( s7s 9rinci9ales carac0er>s0icas sn ser resis0en0e( al el5s0ic < 9c desas0a3le( es 9r es0 =7e se 70ilia en re/es0i8ien0s de s7els( 9aredes < 0an=7es( ca-s < ?7n0as.

1.2.# POLIESTIRENO PS! Se 30iene a 9ar0ir de es0iren  @enile0en( se carac0eria 9r ser 0rans9aren0e < r>id 9r l =7e se l 97ede 70iliar en in
1.2.4 POLIACRILONITRILO Se 70ilia c8 8n8er el acrilni0ril  ciane0en( es 7n c897es0 @7er0e( @5cil de 0e-ir < 97ede :ilarse. Es0as carac0er>s0icas l :acen a90 9ara la @a3ricacin de 3ras 0e;0iles rln( cas:8iln( Draln!.

+

1.2.% POLITETRA&LORUROETENO TE&L'N( &LUON! Se @a3rica a 9ar0ir de 0e0ra7re0en( es 7n 9l>8er 87< iner0e( n ad:esi/ < a70l73rican0e( ade85s de s7 ran resis0encia a al0as 0e89era07ras. C8 e?e89ls de s7 a9licacin se 97eden n83rar  ?7n0as( 37?es( < re/es0i8ien0s de 70ensilis de ccina.

1.2.6 O)IDO DE ETILENO Es 7n as inclr  7n l>=7id inclr( 8/i3le e ina8a3le. Se 7sa 87c: c8 in0er8edi =7>8ic en la @a3ricacin de licl e0ilnic( licles 9lie0ilnics < s7s

deri/ads( e0anla8inas(

cian:idrina e0ilnica < de0eren0es n inics. Se 7sa 0a83in c8 @78ian0e( de s7s deri/ads es el ;id 9r9ilnic el 85s i89r0an0e de ls ;ids de al=7ilens( < el ;id de es0iren el 85s i89r0an0e de ls deri/ads ar850ics.

1.2.$ ACETALDE*ÍDO O ETANAL A9r;i8ada8en0e 7n 2M de la 9rd7ccin de e0ilen se 7sa 9ara la 30encin de e0anal( es 7n 9rd7c0 in0er8edi i89r0an0e 9ara la 30encin de n78erss 9rd7c0s r5nics 35sics 0ales c8 5cid ac0ic( an:>drid ac0ic( ce0enaHdice0ena *2CQCQO( ace0a0 de e0il( 2H370enal

cr0nalde:>d!(

nH370anl(

9en0aeri0ri0l(

0riclrace0alde:>d < 87c:s 85s( la can0idad de ace0alde:>d 70iliada 9ara cada 9rd7c0 diere de 7ns 9a>ses a 0rs. En E7r9a la

,

8a<r 9ar0e de la 9rd7ccin de e0anal se cns78e en 5cid ac0ic < ace0a0 de e0il.

1 CAPÍTULO II

METODOLOGÍA

2.1 Dise- de in/es0iacin. El proyecto planteado que es la obtención de gas etileno se basa en una investigación experimental porque como su nombre lo dice realiamos experimentos partiendo de los principios encontrados en el m!todo cientí"ico#

2.2 Prces de 30encin. $ara la obtención del gas etileno que es nuestro principal ob%etivo se aplica el siguiente proceso llevado a cabo en el laboratorio se da por la des&idratación de alco&ol etílico en un medio acido' en este caso se realiara con cido sul"rico concentrado *#+, H2-O. del cual se tomara 5* ml para muestra el mismo que actuara como cataliador y reaccionara con 5* ml de etanol puro y 5 g de sul"ato cprico Cu-O. colocados anteriormente en el matra' adems se colocara perlas de ebullición para que no se produca espuma al momento de la reacción' luego se procede a armar un equipo para poder extraer el gas etileno colocando una manguera en el matra para conducir el gas &acia un recipiente deseado' el equipo armado se ubicara en una &ornilla el!ctrica' se suministrara el calor  necesario para que la reacción se produca a una temperatura deseada y sea lo su"icientemente e"iciente' de esta manera poder realiar la des&idratación del etanol' la reacción producida es endot!rmica y recibir energía expresada en "orma de calor' la temperatura que debe alcanar para que empiece la reacción es de +/* 0C#

±¿( HS O ) C H  C H  OH +  H  S O →C H  4

3

2

2

4

3

C H 2

¿

1lco&ol etílico  cido sul"rico

±¿ ( HS O ) + H  O → C H   C H  + H  4

2

3

C H 3 C H 2

2

2

bisul"ato de etilo

S O4

¿

3isul"ato de etilo  1gua

etileno  cido sul"rico

11

El etileno se obtendr como gas que es su "orma natural y el agua al estar  a una temperatura mayor de +** 0C como vapor de agua este se lo conduce &acia un recipiente con agua dentro de un envase para poderlo almacenarlo y de la misma "orma poder comprobar el producto obtenido estableciendo que el gas almacenado en el envase es etileno' para una correcta aplicación el etileno obtenido deber ser almacenado en un recipiente &erm!ticamente sellado para que pueda ser un producto utiliable y no se presente perdidas del gas etileno#

2.# Tcnica de an5lisis de da0s. 4a t!cnica de anlisis de datos que se utiliara es una t!cnica cuantitativa la cual consiste en el estudio de los &ec&os y el uso de las expresiones en ci"ras para lograr in"ormación valida y con"iable#

12

CAPÍTULO III

RESULTADOS DE LA IN"ESTIGACI'N #.1 An5lisis de res7l0ads. CANTIDAD

REACTIVOS

C7SO4 Alc:l e0>lic C*#C*2O* Jcid s7l@ric *2SO4

g ! m" ! m"

Calc7l de can0idad de e0ilen d=

m v

m =d ∗v 1.18 kg 3

m=

∗1

m

1000 L

3

m

∗3

 L

m =3.54 g

CANTIDAD #! m" $%& g

#.2 Disc7sin de res7l0ads. #.# C89r3acin de :i90esis.

Cncl7sines Rec8endacines

PRODUCTOS OBTENIDOS 0er e0>lic (C2H5)2O E0ilen C2*4

1#

BIBLIOGRA&ÍA 3ri' ulian# (2***)# 1plicación de estudios de mercado al casi del alco&ol etílico# 6e &ttp788999#magrama#gob#es8ministerio8pags8biblioteca8revistas8pd":reas8r*;<:*+#p d"  (=ecuperado el 258*582*+>)

asso' avier# (+;;;)# El anlisis de la madure tecnológica7 la industria petroquímica como ob%eto de estudio' características productivas y tecnológicas de la industria petroquímica# La madures tecnológica en la industria petroquímica mundial, pag +2+?+2>#

@orenstein' -ilvia# (2*+>)# 6esarrollo económico# El comple%o petroquímico 3a&ía 3lanca7 algunas re"lexiones sobre sus implicancias espaciales# =ecuperado 2* de  %unio del 2*+>' de &ttp788999#%stor#org#sci?&ub#cc8stable8<.>/+/AB seq+Dpage:scan:tab:contents (Recuperado el 30/06/2016)

# @uerra y $#1# Casquero# (2**5)# Fn"ormación tecnológica# Evolución de la madure de variedades de manana y pera en "rigorí"ico con%unto con absorbedor  de Etileno# =ecuperado 2**5' de &ttp788999#scielo#cl8scielo#p&pBpid-*/+A? */>.2**5***.****82*+>)

Ane;s