1
Deshidratación y purificación para la obtención de alcohol absoluto
#e#ige#a!$e e! o#*a de de%$ilació! "o# *edio de '! $'-o $'-o c'#v c'#vad ado. o. Se cale!$ó co! '! *ec+e#o g#ad'al*e!$e ) %e de%$iló el alco+ol. Se #ecogió lo% "#i*e#o% 10 *L e! '!a "#o-e$a ) %e de%ec+a#o! %e di%"'%o el #e%$o del alco+ol e! '! E#le!*e)e# de %'cció! do$ado de '! $'-o de clo#'#o de calcio &'e "#o$egió al alco+ol de la +'*edad. Se $#a%va%ó el alco+ol de%$ilado a '! #eci"ie!$e &'e co!$e!,a '!a *,!i*a ca!$idad de g#a*o% de %'la$o de co-#e a!+id#o %e ce##ó el #eci"ie!$e +e#*$ica*e!$e. Se de/ó #e"o%a# $oda la !oc+e ) %e *idió el vol'*e! del alco+ol ) %' co!ce!$#ació!.
Feria B.; Maldonado D.; Reascos J.; Vélez P.; a!brano M. "aboratorio de #u$!ica %r&'nica ( )rupo * Escuela Politécnica Politécnica Nacional, Nacional, Facultad Facultad de Ingeniería Ingeniería Química Química y Agroindustria Agroindustria Quito, Ecuador e-mail: bryan.feriae!n.edu.ec, daniel.maldonadoe!n.edu.ec, "e#in.reascose!n.edu.ec, !ablo.#ele !ablo.#ele$e!n.ed $e!n.edu.ec, u.ec, mayra.$ambranoe!n.edu.ec
Resu Resu!e !en+ n+ %a !r&ctica reali$ada tu#o como ob'eti#o la obtenc obtenci(n i(n de alco)o alco)oll absolu absoluto to em!lea em!leando ndo el método método del sistema de reflu'o con ba*o maría y el método de destilaci(n del del alco alco)o )oll abso absolu luto to,, medi median ante te el uso uso de cal #i#a #i#a a!ro#ec)a a!ro#ec)ando ndo su alta reacti#idad reacti#idad con el agua !or+ue en !resencia de esta, forma )idr(ido de calcio, des)idratando de esta esta mane manera ra el alco alco)o )oll +ue +ue se us( us( !ara !ara real reali$ i$ar ar la !r&ctica y como resultado la obtenci(n de alco)ol con un !orcenta'e en !eso +ue #aría #aría entre ,/-011/. Palabras Palabras cla,e: Alco)ol, alco)ol absoluto, destilaci(n, des)idrataci(n, )umedad, reflu'o, alco)olimetría. -bstract+ 2)e !racti !ractice ce carrie carried d out aimed aimed at obtain obtaining ing absolute alco)ol using t)e met)od of system reflu 3it) bat) and distillation met)od of absolute alco)ol, using +uic"lime ta"ing ad#antage of its )ig) reacti#ity 3it) 3ater because in t)e !resen !resence ce of t)is t)is calciu calcium m )ydro )ydroid idee is formed formed,, t)us t)us de)ydrating t)e alco)ol used for !ractice and as a result obtaining obtaining alco)ol 3it) a 3eig)t 3eig)t !ercentag !ercentagee ranging ranging from ./ -011/. ey/ords+ Alco)ol, ey/ords+ Alco)ol, absolute alco)ol, distillation, de)ydration, moisture, reflu, alco)olometry.
1. MATERIALES Y METODOLOGÍA Se colocó 250 g de óxido de calcio (cal viva e! "a#$e% "e&'ea% ) 500 *L de alco+ol e$,lico de co!ce!$#ació! co!ocida e! '! -aló! de o!do #edo!do de 1000 *L. Se ada"$ó al -aló! '! #e#ige#a!$e de ag'a e! o#*a de #el'/o a -ao *a#,a e! la "a#$e %'"e#io# del #e#ige#a!$e %e adec'ó '! $'-o de clo#'#o de calcio. L'ego de '!a +o#a %e de$'vo el #el #el'/ '/oo ) %e e!# e!#ió ió la *ec *ecla la.. Al -aló -aló!! %e ada" ada"$ó $ó el 1
Fi&ura 0.%i%$e*a de #el'/o co! -ao *a#,a.
Fi&ura (.de%$ilació! de alco+ol a-%ol'$o
2. TA3LAS DE DATOS Y DIAGRAMAS E% i*"o#$a! i*"o#$a!$e $e co!oce# co!oce# la% "#o"ie "#o"iedad dade% e% de lo% #eac$i #eac$ivo% vo% e*"leado% e*"leado% "a#a la "#4c$ica "#4c$ica #ealiada #ealiada e! la% Ta-la% Ta-la% 16 %e ex"lica! la% "#o"iedade% &',*ica% ) ,%ica% de lo% #eac$ivo% '$iliado% e! la #ealiació! de la "#4c$ica. La Ta-la 5 *'e%$#a lo% lo% da$o da$o%% oo-$e $e!i !ido do%% e! la "#4c "#4c$i $ica ca !ece !ece%a %a#i #io% o% "a#a "a#a la #ealiació! de lo% c4lc'lo%. La $a-la 78 *'e%$#a lo% co%$o% de lo% lo% #eac #eac$i $ivo vo%% e*"l e*"lea eado do%% ) el co%$ co%$oo de oo-$e $e!e !e## alco alco+o +oll a-%ol'$o a !ivel i!d'%$#ial #e%"ec$iva*e!$e. E! la $a-la 9 %e *'e%$#a el alco+ol e$,lico e! '!ció! de la $e*"e#a$'#a
1abla 1abla 0.
calcio
:#o"ie :#o"iedad dade% e% ;,%ica ;,%ica%% ) <',*ic <',*ica% a% del clo#'# clo#'#oo de
E%$ado de Ag#egació! Sólido De!%idad 2.15 g= c*> :'!$o de E-'llició! 2209.15 ? :'!$o de ;'%ió! 1065.15 ? :e%o Molec'la# 110.@9 g=*ol ;o#*'la Molec'la# al2 (S$ei!e# 1@86 ".101 ;,%ica% ) <',*ica% 1abla (. :#o"iedade% ;,%ica% E%$ado ddee Ag#egació! De!%idad :'!$o de E-'llició! :'!$o de ;'%ió! :e%o Molec'la#
de la cal viva
Sólido B.B g= c*> B12B ? 2965 ? 57.1 g=*ol
o!$e!ido de o!$e!ido de alco+ol e$,lico alco+ol e$,lico a"a#e!$e a 21 #eal a 15 57 5B.@ 87 86.6 IHEH B60. (1@@6
GL i!iciale% GL i!ale%
B. LLOS 7'lculo de purificación del alcohol. 8Rendi!iento9
;o#*'la Molec'la# aO (?al"aC/ia! 2002 ". 207 ;,%ica% ) <',*ica% 1abla 2. :#o"iedade% ;,%ica%
1abla 6. o!$e!ido de alco+ol e$,lico #eal e! '!ció! de la $e*"e#a$'#a
del alco+ol e$,lico
E%$ado de Ag#egació! L,&'ido De!%idad 0.89@ g= c*> :'!$o de E-'llició! B51.7 ? :'!$o de ;'%ió! 159.@ ? :e%o Molec'la# 67.08 g=*ol ;o#*'la Molec'la# 25O (a#e) 2007 " B10
Valcohol= Valcohol= Valcohol=
1abla 3. :#o"iedade% ;,%ica% ) <',*ica% del %'la$o de co-#e E%$ado de Ag#egació! Sólido De!%idad B.70B g= c*> :'!$o de E-'llició! @2B ? :'!$o de ;'%ió! B9B ? :e%o Molec'la#
[email protected] g=*ol ;o#*'la Molec'la# 'SO6 (3o$$a!i ) Ode$$i 2007 ".22
° GL∗ VT 100 53.9
∗500
74.4
∗240
G#ado de Alco+ol de Ree#e!cia G#ado de Alco+ol o-$e!ido Fol'*e! de Alco+ol o-$e!ido
T 21 21 260*L
1abla 4. o%$o% de lo% #eac$ivo% e*"leado%
lo#'#o de alcio 2.5 SD= ?ilog#a*o al viva 0.6 SD = ?ilog#a*o Alco+ol e$,lico 1.85 SD = Li$#o S'l S'la$ a$oo de coco-#e #e a!+ a!+id id#o #o 7@ SD SD== 25 ?ilo ?ilog# g#a* a*oo (La##ea 2000
1abla 5. o%$o del e$a!ol a-%ol'$o
o%$o
5 SD = Li$#o (La##ea 2000
=178.56 mL
100
[
Etanol purificado=
269.5
−90.94
269.5
]
x 100
%Etanol %Etanol purificad purificado o =66.45 7'lculo de !oles de a&ua utilizadas
Vagua=Vt −
° GL∗VT 100
1abla *. Da$o% O-$e!ido% e! la "#4c$ica
GL 57 87
=269.5 mL
100
Vinicial=500−
53.9
∗500
100
=230.5 mL H 2 O
2 O O∗1 gH 2 ∗1 molH 2 O 1 mL H 2 2 O =12.77 mol H 2 O 230.5 mLH 2 18 g H 2 2 O
Vfinal =240−
74.4
∗240
100
=61.44 mL H 2 2 O
2 O O∗1 gH 2 ∗1 molH 2 2 O 1 mL H 2 2 O =3.41 mol H 2 61.44 mLH 2 2 O 18 g H 2 2 O
Mole% de ag'a '$iliada% '$iliada% J 12.88 K B.61 J @.B7 *ol 2O 7'lculo de !oles de a&ua teóricos
aO 2O
GL o!ce!$#ació! (Nv=v E$a!ol "'#iicado
a (O2
5B.@ 5B.@N 77.65N
86.6 86.6N
CaO∗1 molCaO ∗1 molH 2 2 O Se o-$'vo e$a!ol co! '!a co!ce!$#ació! 86.6 GL "o# lo &'e 56 gCaO = 4.47 mol H 250.4 g !o %e "'do o-$e!e# alco+ol a-%ol'$o c')a co!ce!$#ació! e%$4 1 molCaO "o# e!ci*a de lo% @@.5 GL. La die#e!cia e!$#e lo% valo#e% %e "'do da# de-ido a &'e !o %e $e#*i!ó de da# la #eacció! "o# co*"le$o e! el %i%$e*a de #el'/o )a &'e %e de/ó %ola*e!$e 7osto de los reacti,os utilizados en el proceso+ "o# '!a +o#a *ie!$#a% &'e %eg! ;#e'de!-e#ge# (200@ %e Costo =Cantidad ∗ Precio Precio de-e de/a# el %i%$e*a de #el'/o e! #e"o%o "o# al *e!o% 1 d,a o &'e el alco+ol '$iliado '$iliado $e!,a $e!,a '!a co!ce!$#ac co!ce!$#ació! ió! -a/a de 7osto en el !ercado del producto alco+ol lo &'e %e co##o-o#a co! el da$o de la Ta-la @ do!de ml∗$ 5 %e %eala &'e e% de 5B.@ GL. = $ 1.02 Costoetanol ( 100 )=240 A "e%a# de &'e !o %e o-$'vo '! alco+ol a-%ol'$o %e log#ó 1000 ml "'#iica# '! 77.65 N del alco+ol "o# lo &'e "ode*o% deci# &'e -a/o *a)o#e% co!dicio!e% de $ie*"o %e "'ede o-$e!e# '! 74.4 ∗ $ 1.2 =$ 0.89 Costoetanol ( 74.4 )= alco+ol a-%ol'$o "o# e%$e *$odo c')o co%$o 'e de P1.02 "o# 1000 260 *L "o# lo &'e e% '! "#ecio #e!$a-le e! ca%o de o-$e!e# alco+ol a-%ol'$o )a &'e el valo# del e$a!ol a-%ol'$o e! el 7osto de etanol inicial *e#cado e% de P5 "o# Li$#o e! ca%o de !o llega# a o-$e!e# el ml∗$ 1.75 alco+ol a-%ol'$o el "#oce%o !o e% #e!$a-le co*o %'cedió e! ∗1 L la ac$'al "#ac$ica )a &'e co! la% co!dicio!e% e%$a-lecida% e! L = $ 0.875 Costoetanol=500 el *$odo %e o-$'vo '! valo# de P 0.9@ e% deci# %e $ie!e '! 1000 mL dici$ de P 0.1B %i &'e#e*o% de%+id#a$a# al alco+ol o-$e!ido de-e#,a*o%Q o #e"e$i# !'eva*e!$e el "#oce%o "#od'cie!do 7osto de cal ,i,a utilizada *4% ga%$o% "o# lo% co%$o% ) a'*e!$a!do el dici$ o '$ilia# o$#o *$odo %ec'!da#io %ec'!da#io "a#a la co*"le$a co*"le$a de%+id#a$ació! de%+id#a$ació! del g ∗$ 0.4 alco+ol lo c'al a'*e!$a#,a de ig'al o#*a el dici$. = $ 0.1 Costo Costocal cal viva viva =250.4 1000 g 5. OHLSIOHES 7osto de cloruro de calcio utilizado
g ∗$ 2.5 =$ 0.05 Costo Costo clorur cloruro o decalc de calcio io = 20 1000 g 7osto de sulfato de cobre anhidro
Costo Costo sulfato sulfato=5
g∗$ 0.13 =6.5∗10 −3 1000 g
Se o-$'vo 260 *L de e$a!ol co! '!a co!ce!$#ació! de 86.6 GL "o# e%$o %e co!cl')e &'e !o %e o-$'vo alco+ol a-%ol'$o ) +' +'-o -o '! di dici ci$$ de co%$ co%$oo e! el "#oc "#oce% e%oo #eal #eali iad ado. o. La eicie!cia del "#oce%o 'e de 77.65 N lo c'al e% '! "o#ce!$a/e ace" ace"$a $a-le -le de "' "'#i #iic icac ació ió!! de alco alco+o +ol. l. :a#a :a#a el "#oc "#oce% e%oo #ealiado %e o-$'vo '! dici$ de P 0.1B "o# lo &'e el "#oce%o !o e% #e!$a-le. 7. REOMEHDAIOHES
7osto total del proceso
Costo Costode de etano etanoll= $ 0.87 Cost Costo o de cal cal viva viva= $ 0.1 Costo Costode de cloru clorurro de calcio calcio= $ 0.05 Costode Costode sulfat sulfato o deco de cor ree anhid anhidrro = !espreciale !espreciale CostoTOT"Ldel proceso=¿ : 0.( . 6. RESLTADOS Y DISSIH
:ode*o% o-$e!e# alco+ol a-%ol'$o *') ce#ca!o al 100N %i "a%a*o% alco+ol de%$ilado "o# '!a col'*!a de de%$ilació! ca*-ia!do la "#e%ió! e! el i!$e#io# de e%$a "a#a #o*"e# el aeo$#o"o aeo$#o"o "o# e%$e *$odo o-$e!d#e*o% o-$e!d#e*o% *a)o# ca!$idad ca!$idad de alco+ol #ed'cie!do el co%$o. co%$o. (Y'e#a (Y'e#a E. 1@@7 Si "a%a*o% alco+ol al @5N o *') ce#ca!o "o# '! $a*i *olec'la# o-$e!d#e*o% alco+ol a-%ol'$o de a"#oxi*ada*e!$e '! @9N e%$e *$odo e% #eco*e!da-le )a &'e %e "'ede #ealia# co! *'c+a acilidad ) #ed'ci#e*o% lo% co%$o% al !o '$ilia# #eac$ivo%. (Y'e#a (Y'e#a E. 1@@7
1abla <. Re%'l$ado% o-$e!ido% e! la "#4c$ica
a#ac$e#,%$ica% Fol'*e! (*l
Alco+ol i!icial 500
Alco+ol De%$ilado 260*l
8. RE;EREHIAS 3I3LIOGR;IAS
1 1 3o$$ 3o$$a! a!i i E. ) Ode$ Ode$$i $i . (200 (2007 7.. <'i*i <'i*ica ca Ge!e Ge!e#a #al. l. Rec'"e#ado de +$$"%Q==-ooC%.google.co*.ec=-ooC%U idJ;MV)GccDI@EW"gJ:A22Wd&J"#o"iedade%del%'la$ odeco-#eW+lJe%W%aJXWvedJ0a+?E/LgZcoeLMA+ FE&x6?
9ecu!erado
de
+$$"%Q==-ooC%.google.co*.ec=-ooC%U idJgilYI@Z??AoW"gJ:A207Wd&J"#o"iedade%deloxido decalcioW+lJe%W%aJXWvedJ0a+?Ei!7H"!eLMA+ GGx6?RIH3HM<7AEIMTAE[vJo!e"ageW&J"#o"ieda
de%N20delN20oxidoN20deN20calcioWJal%e
6
8ayo,
107
5 La##ea :. (2000. <'i*i!e$. Rec'"e#ad #ado +$$"Q==.&'i*i!e$.co*=diccio!a#io=126681.+$*
de
7 7 Ho#* Ho#*aa IHEH IHEH B6 B60. 0.(1 (1@@ @@6 6.. 3e-ida -ida%% alc alco+ o+ól ólic ica% a%.. De$e#* De$e#*i!a i!ació ció!! del co! co!$e! $e!ido ido de alco+o alco+oll e$,lic e$,lico. o. M$odo M$odo alc alco+ o+ol ol *$# *$#ic icoo (ga) (ga) L'%%a '%%acc. Rec Rec'" '"e# e#ad adoo deQ deQ +$$"%Q==la.#e%o'#ce.o#g="'-=ec=i-#=ec.!$e.0B60.1@@6."d 8 8 S$e S$ei!e# i!e# L. (1@8 (1@86 6.. <',* <',*ic icaa. Rec'" ec'"ee#ado #ado de +$$"%Q==-ooC%.google.co*.ec=-ooC%U idJ&YROe9LigW"gJ:A10BWd&J"#o"iedade%clo#'#od ecalcioW+lJe%W%aJXW#edi#Ze%cJ)[vJo!e"ageW&J"#o"ied ade%N20clo#'#oN20deN20calcioWJal%e (Ma)o 2017 9 Y'e#a E. (1@@7. <',*ica O#g4!ica 34%ica ) A"licada. Mxico D.;. Mxico. Edi$o#ial Reve#$e S.A