CONTENIDO: ..............................................2 .........................................................................4 ............................................................................................5 ......................................................................................................5 .......................................................................................................................................6 ................................................................7 ..........................................8 ..................................................................................................................................9 ............................................................................................................................................. 10 ................. ................. .................. ................. .................. ................. .................. ................. ....... 10 .......................................................................................................................................................... 10 .................. ................. .................. ................. .................. ................. .................. ................. ............. 10 ..................................................................................................................................... 11 ......................................................................................................................... 13 .............................................................................................................................. 15
En su forma pura, el anhídrido maléico es un sólido cristalino incoloro o blanco de olor acre, irritante y muy corrosivo. En solución, es un ácido fuerte que reacciona de forma violenta con bases y oxidantes fuertes. Su estructura química es ideal para las reacciones de síntesis. Es el anhídrido de un ácido dicarboxílico, por lo que tiene todas las propiedades de los anhídridos. Muchas sustancias químicas comerciales se pueden obtener a partir del anhídrido maléico como: ácido fumárico, ácido succínico, ácido aspártico y el ácido tartárico. El ácido sulfocínico producido a partir del anhídrido maléico es utilizado para la producción de agentes humectantes. Muchos de los derivados del anhídrido maléico tienen importancia en la industria farmacéutica, textiles, químicos para fotografía, agentes de actividad superficial, agentes de bronceado y aditivos del petróleo. Como consecuencia de las propiedades de reactividad dadas por los dobles enlaces del anillo, el anhídrido maléico se puede utilizar para en reacciones de policondensación y poliadición. La mayor aplicación del anhídrido maléico es la producción de resinas por medio de la reacción de esterificación. La reacción de poliadición permite la generación de moléculas tridimensionales que participan en la generación de resinas de alta resistencia. Comercialmente los productos más relevantes obtenidos a partir del anhídrido maléico son las resinas de poliéster y alquílicas, lacas, plastificantes, copolímeros y lubricantes. Las resinas de poliéster son utilizadas con fibra de vidrio, y otros materiales de refuerzo para producir gran cantidad de piezas moldeadas rígidas. Estas piezas son utilizadas en partes para vehículos, paneles para construcción, botes, tanques de almacenamiento para sustancias químicas, tuberías de bajo peso, domos de radares y tinas para baño. El anhídrido tetrahidoftálico es formado a partir de anhídrido maléico y butadieno; es utilizado como agente anhidro de curado para las resinas epóxicas. Además, se utiliza en la producción de pesticidas e inhibidores de crecimiento. Cuando cantidades de anhídrido maléico son adicionadas a aceites secantes, el anhídrido reduce el tiempo de curado y mejora las propiedades de las lacas. Así mismo, se emplea para la elaboración de herbicidas, insecticidas e inhibidores.
El bióxido de carbono es un gas incoloro, denso y poco reactivo. Forma parte de la composición de la tropósfera (capa de la atmósfera más próxima a la Tierra) actualmente en una proporción de 350 ppm. Su ciclo en la naturaleza está vinculado al del oxígeno. A pesar de que el bióxido de carbono existe principalmente en su forma gaseosa, también tiene forma sólida y líquida. Solo puede ser sólido a temperaturas por debajo de los 78°C. El bióxido de carbono líquido existe principalmente cuando el dióxido de carbono se disuelve en agua. Además, el Bióxido de carbono solamente es soluble en agua cuando la presión se mantiene constante. Cuando la presión desciende intentará escapar al aire, dejando una masa de burbujas de aire en el agua. Cuenta con diversas aplicaciones, dependiendo de la industria a la que desea aplicar: o
Alimentos y Bebidas
El bióxido de carbono es el agente criogénico clave en el enfriamiento, refrigeración y aplicaciones de congelación para proteger el sabor y textura de sus alimentos manteniendo el control de la temperatura apropiada. El CO2 también reduce la necesidad de conservadores en los productos empacados y es un ingrediente esencial para las bebidas carbonatadas. o
Hospitalaria
Se utiliza para la insuflación y por lo regular se combina con oxígeno o aire como estimulante respiratorio para promover la respiración profunda. o
Petróleo y Gas
Es bien conocido en la industria que el bióxido de carbono puede aplicarse a su depósito como método de recuperación terciaria de petróleo. Un ejemplo de esto, es la empresa estadounidense “Praxair” con sede en México, puede realizar pruebas de inyección de CO2, aplicaciones piloto y proyectos de campo completos. Esta empresa, también proporciona servicios de CO2 para fracturación de fluidos (fracking) en depósitos convencionales tanto para pozos horizontales como verticales de largo alcance. o
Pulpa y Papel
El CO2 es un gas industrial utilizado en la industria de la pulpa y el papel para controlar los niveles de pH, mejorar el rendimiento de la pulpa y lavar la pulpa cruda y la materia blanqueada. o
Tratamiento de Agua y Aguas Residuales
Es una alternativa segura a los ácidos minerales como remplazo de los químicos que se emplean para la reducción del pH, lo que reduce costos y mejora la seguridad y flexibilidad de la planta.
En las siguientes tablas se muestran diversas propiedades físicas de acuerdo al material:
Peso Molecular (g/mol) Estado Físico Punto de Ebullición (ºC) Punto de Fusión (ºC) Presión de Vapor (mmHg) Gravedad Específica (Agua = 1) Densidad del Vapor (Aire = 1) Solubilidad en Agua (g/ml) Límites de Inflamabilidad (% vol.) Temperatura de Auto ignición (ºC) Punto de Inflamación (ºC) Toxicidad
98.1 Sólido 202 82.5 1 a 44°C 135.8 a 100°C 1.43 3.38 Soluble, reacciona formando ácido maléico. 1.4 – 7.1 475 102 Es una sustancia tóxica que puede generar problemas muy graves a la salud. Se sabe que exposiciones constantes o prolongadas a este compuesto, pueden generar daños severos a los componentes de la sangre e incluso, leucemia.
Peso Molecular (g/mol) Estado Físico Punto de Ebullición (ºK) Punto de Fusión (ºC) Presión de Vapor (kPa) Gravedad Específica (Agua = 1) Densidad del Vapor (Aire = 1) Solubilidad en Agua (mg/L) Límites de Inflamabilidad (% vol.) Temperatura de Auto ignición (ºC) Punto de Inflamación (ºC) Toxicidad
44.01 Gas 194.65 -78.5 5730 0.82 1.52 Agua: 2000 No aplica No aplica No aplica No se tienen datos.
Monsanto produjo el anhídrido maléico por primera vez en 1947. Actualmente Monsanto tiene dos plantas de fabricación de anhídrido maléico en Estados Unidos: la más grande y más nueva en Pensacola, Florida, y la otra en St. Louis, Missouri. Monsanto también produce el anhídrido maléico en Europa y Canadá. En México, se cuentan también con diversas empresas que fabrican y distribuyen el anhídrido maléico, a continuación se nombran algunas de ellas:
Abaquim, S.A. - México, D.F. Alimentos Naturales & Plantas Medicinales del Ángel - México, D.F. Alveg Distribución Química, S.A. de C.V. - Tlalnepantla, Estado de México. Avantor Performance Materials, S.A. de C.V. – Ecatepec, Estado de México Cía. Química Industrial Neumann, S.A. de C.V. - México, D.F. Científica Recons - México, D.F. Cipo, S.A. de C.V. – Zapopan, Jalisco. Comercializadora JR - México, D.F. Distribuidora G.M., S.A. de C.V. - Guadalupe, Nuevo León. Hiperquim, S.A. de C.V. - México, D.F. IDESA Petroquímica - México, D.F. Jalmek Científica, S.A. de C.V. - San Nicolás de los Garza, Nuevo León. Materias Químicas de México, S.A. de C.V. (MAQUIMEX) - México, D.F. Pochteca Materias Primas- México, D.F. Productos Químicos de Saltillo PROQUISA - Saltillo, Coahuila.
ℎí é 40,000 ñ ∗ 1 ñ ∗ 1000 =5,000 40,000 ñ 8000ℎ ℎ =50.96 ≈ 51 5,000 ℎ ∗ 198.1 ℎ ℎ
1.− +4.5
+ 3
3.− +7.5
+ 2 + 2
4
+
6
+ 3
En 1 año se trabajan 8000 horas, lo cual es el equivalente a 330 días, por lo que para determinar el factor se requiere realizar la siguiente operación:
ℎ = 8760 ℎ 365 ñí ∗ 24 ó í ñ ó 8000 ñℎ ó =0.91 = 8760 ñℎ ó Se requieren producir 40,000 ton/año de anhídrido maléico, por lo tanto, se realiza la siguiente operación para obtener la base de cálculo:
∗ 1 ñ ∗ 1000 =5000 40,000 ñ 8000 ℎ 1 ℎ =50.96 ≈ 51 5000 ℎ ∗ 198.1 ℎ ℎ Para tener una mejor conversión de benceno se tomó la decisión de manejar el reactor a una temperatura de 450°C por lo que la conversión es de:
=17.5 Según el análisis del laboratorio, el equipo de trabajo llegó a la conclusión de que las mejores condiciones de operación son a 450°C por lo que se trabajará a una selectividad de:
0.257
De acuerdo a las reacciones y aplicando la selectividad determinada en el punto anterior:
+4.5 → +2 + 2 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙1 0.743 +2.229 → 2.972 + 0.743 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙2 +7.5 → 6 + 3 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙3 Sumando las reacciones 1, 2 y 3, se obtiene ecuación general:
2 + 14.229 → 0.257 + 10.972 +5.743 2 C6H6
14.229 O2
0.257 C4H2O3
10.972 CO2
5.743 H2O
78 kg/kgmol
32 kg/kgmol
98.1 kg/kgmol
44 kg/kgmol
18 kg/kgmol
156 kg
455.328 kg
25.186 kg
482.768 kg
103.374 kg
156 = 30,969.59 5000 = 25.186 = 176,969.09 = 30,969.590.175 455.328 = 90,393.08 5000 = 25.186 í = (90393.08 ) ∙ (2) = 180,786.16
180786.16 ∙ 0.79 ∙ 24 = 5,100,075.24 32 / 0.21 482.768 = 95840.55 5000 = 25.186 103.374 = 20522.11 5000 = 25.186
En la línea 4 entran
= 5000 = 145,999.5 = 95,840.55 = 20,522.11 = 90,393.08 = 5,100,075.44
Línea 7 = el 99 % de la corriente 4 es Ácido Maléico y lo que sobra se recircula a la corriente 10
, = 5000 ∗ 0.99 = 4950 , = 5000 − 4950 = 50 Línea 8
Línea 6 = Es el 0.1 % de la línea 8
= 145,999.5 = 95,840.55 = 20,522.11 = 90,393.08 = 5,100,075.44 ∑5,452,830.24
= 5,452,830.24 ∗ 0.001 = 5452.83 = í.7 Línea 9 = El 99 % de Ac. Maléico es de la corriente 7
, = 4950 ∗ 0.99 = 4900 Línea 10 = El 99 % del Ftalato de Dibutilo de la línea 7 entra en 10
, = 5,452.83 ∗ 0.99 = 5,398.302 Línea 5 = Es la resta del Ftalato de la línea 6 con las masas de Ftalato de la línea 10
, = 5452.83 − 5398.3 = 54.93
5,000
0
0
4,950
0
4,900
50
145,999
0
0
0
145,999
0
0
95,840.55
0
0
0
95,840.55
0
0
20,522.11
0
0
0
20,522.11
0
0
90,393
0
0
0
90,393
0
0
5,100,075.44
0
0
0
5,100,075.44
0
0
0
54.53
5,452.82
5,452.82
0
54.53
5,398.3
5,457,830.1 + 54.53 = 5,457,884.63 5,452,830.1 + 4,954.53 = 5,457,784.63
