UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ FACULTA FACULTAD D DE INGENIERÍA INGENIERÍ A QUÍMICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA QUIMICA AMBIENTAL
ESTUDIO DE LA OBTENCION DE ANILINA ( C6H5NH2) POR HIDROGENACIÓN DE NITROBENCENO TRABAJO DE APLICACIÓN
Pree!"#$% #&' Ing. GUEVARA YANQUI, Pascual Víct! "ac#l#ta$! $% la cat%$!a &An'l#s#s ( s#)ulac#*n $% +!c%ss
Re#&#$% *%r' -UARANCCA E/A, Ys%l#) 0a)anta YAC-AC-IN YAC-AC-IN ARCELO, 1!sula %l2a
A&+,!# $e I- ..&% HUANCA/O
INDICE
INDICE............................. INDICE................................................. ........................................ ....................................... ............................................ ......................... 2 RESUMEN............................................................................................................3 I.
INTRODUCCIÓN....................... INTRODUCCIÓN.......................................... ....................................... ........................................ ............................... ........... 4
II. OBJETIVOS:................................ OBJETIVOS:.................................................... .............................................................. ............................................... ..... 5 2.1. OBJETIVO GENERAL:............ GENERAL:............................... .............................................................. ................................................ ..... 5 2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS:.................... ESPECÍFICOS:........................................ ....................................... ................................ ............. 5 III.
MARCO MARCO TEÓRICO.. TEÓRICO....... .......... .......... ......... ......... .......... .......... .......... .......... .......... .............. .................... ..................... ................ ......6 6
3.1. ANILINA..................... ANILINA......................................... ........................................ ...................................... ................................ ................... ..... 6 3.1.1. Pr!"#$%$#& Pr!"#$%$#& '(&")%& $# *% %+"*"+%................................. %+"*"+%.................................................... ...................... ...6 6 3.1.2. Pr!"#$%$#& Pr!"#$%$#& ,-(")%& $# *% %+"*"+%.............................................. %+"*"+%.................................................. ..../ / 3.1.3. U&& $# *% %+"*"+%............................. %+"*"+%................................................. ............................................. ............................ .../ / 3.2. NITROBENCENO................. NITROBENCENO..................................... ........................................ ....................................... ............................. .......... 0 3.3. METODOS DE OBTENCIÓN DE LA ANILINA.............................................. ANILINA.............................................. 3.3.1. IDROGENACIÓN IDROGENACIÓN CAT CATALÍTICA DEL NITROBENCENO.......... NITROBENCENO...................... ............... ... IV. IV.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DETALLADA DEL PROCESO ESCOGIDO............................. ESCOGIDO..............................11 .11
4.1. ESPECIFICACIÓN ESPECIFICACIÓN DE LOS COMPONENTES DEL PROCESO......................12 V. BALANCE DE MATERIA MATERIA ENERGÍA EN ESTADO ESTACIONARIO ESTACIONARIO PARA PARA LA PRODUCCIÓN DE ANILINA.................................. ANILINA...................................................... .................................. ........................... ............. 14 5.1.1. BALANCE DE MATERIA MATERIA ENERGÍA ESTADO ESTADO ESTACIONARIO........ ESTACIONARIO............. .....14 14 VI. BIBLIOGRAFIA 7777777777777777777777777777777777777777777 77 1/
RESUMEN
El +!%s%nt% #n3!)% t#tula$ &Estu$# $% la 2t%nc#*n $% an#l#na +! 4#$!g%nac#*n $% n#t!2%nc%n 3u% !%al#5a$ cn %l 26%t#7 +!#nc#+al $% %stu$#a! %l +!c%s $% 2t%nc#*n $% la an#l#na. Pa!a lg!a! $#c4 26%t#7 s% s#gu#* una s%!#% $% +ass c) %l $% !%al#5a! %l $#ag!a)a $% 2l8u%s $% la +%!ac#*n así c) %l $#ag!a)a $% 3lu6 $% +!c%ss9 +a!a lu%g !%al#5a! %l 2alanc% $% )at%!#a ( %n%!gía $%l )%nc#na$ +!c%s. El +!c%s $% 2t%nc#*n $% an#l#na s% !%al#5a a t!a7:s $% la 4#$!g%nac#*n $%l n#t!2%nc%n t$ %l +!c%s %s !%al#5a$ %n 3as% 7a+! %n $n$% la !%acc#*n s% ll%7a %n un !%act! t#+ C0TR, +a!a lu%g +asa! +! un s%+a!a$!, s% t)a %n cu%nta %l 4#$!g%n n !%acc#na$ %n %l +!c%s %l cual +asa a una !%c#!culac#*n. Pst%!#!)%nt% %n la cnt#nuac#*n $% %st% #n3!)% s% 4a!' la !%s+%ct#7a s#)ulac#*n %n %l l%ngua6% $% +!g!a)ac#*n 0#)ula$! -Y0Y0.
I0
INTRODUCCIÓN
La an#l#na %s una a)#na a!)'t#ca 8u% s% ut#l#5a c) )at%!#a +!#)a %n la #n$ust!#a 8uí)#ca +a!a la sínt%s#s !g'n#ca $% nu)%!ss +!$ucts c) t#nt%s ( cl!ant%s, #sc#anats, +!$ucts 3#tsan#ta!#s ;4%!2#c#$as ( 3ung#c#$as<, 3a!)ac:ut#cs, %=+ls#7s $% 8uí)#ca 3#na. Esta sustanc#a ta)2#:n s% usa %n la #n$ust!#a $% ls +lí)%!s +a!a la 3a2!#cac#*n $% #nt%!)%$#s %n la sínt%s#s $% ls +l#u!%tans, así c) %n la #n$ust!#a $%l cauc4 c) ant#=#$ant% ( ac%l%!a$! $% 7ulcan#5ac#*n. A$%)'s, la an#l#na s% %)+l%a c) $#sl7%nt% %n la %la2!ac#*n $% +%!3u)%s, 2a!n#c%s ( !%s#nas. En %l a)2#%nt% la2!al s% 4alla +!#nc#+al)%nt% %n %sta$ 7a+!. La an#l#na %s un lí8u#$ ac%#ts % #ncl! a t%)+%!atu!a a)2#%nt% 8u% t#%n$% a scu!%c%! cn la %=+s#c#*n al a#!% la lu5. En cn$#c#n%s $% +!%s#*n ( t%)+%!atu!a n!)al%s %s un +!$uct %sta2l%, alta)%nt% slu2l% %n agua ( )#sc#2l% cn la )a(!ía $% ls $#sl7%nt%s !g'n#cs. ;EGYE0Y, >??@< "u% a#sla$a +! +!#)%!a 7%5 a +!#nc#+#s $%l s#gl I, cnc!%ta)%nt% %n @> )%$#ant% la $%st#lac#*n s%ca $%l a#l. En @? %l )#s) lí8u#$ ac%#ts 3u% 2t%n#$ cal%ntan$ %l a#l cn +tasa, ( s% 2tu7 la an#l#na actual)%nt% cnc#$a. La %st!uctu!a $% la an#l#na 3u% 3#nal)%nt% %sta2l%c#$a %n @F +! . Vn -33)ann cn la $%)st!ac#*n 8u% +$!ía s%! 2t%n#$a +! la !%$ucc#*n $%l n#t!2%nc%n. El +!#)%! +!c%s t:cn#ca)%nt% a+l#ca2l% +a!a la +!$ucc#*n $% an#l#na ;+!c%s B%c4a)+< 3u% $%sa!!lla$ %n @H. Du!ant% ls s#gu#%nt%s @H as la an#l#na 4a ll%ga$ a s%! un $% ls 2l8u%s $% cnst!ucc#*n )'s #)+!tant%s %n la 8uí)#ca. La an#l#na s% usa c) #nt%!)%$#a!# %n $#3%!%nt%s ca)+s $% a+l#cac#*n c), +! %6%)+l, #sc#anats, t#t%s ( +#g)%nts, c)+u%sts 8uí)#cs ag!íclas 3a!)ac:ut#cs, %tc.
II0 II00 •
OB1ETIVOS'
OB1ETIVO GENERAL'
Estu$#a! %l )$%l %stac#na!# $%l +!c%s $% 2t%nc#*n $% an#l#na +! 4#$!g%nac#*n $% n#t!2%nc%n
II020 • • • •
OB1ETIVOS ESPECÍFICOS'
R%al#5a! %l $#ag!a)a $% 2l8u%s $% un +!c%s $% 2t%nc#*n $% an#l#na R%al#5a! %l $#ag!a)a $% 3lu6 $% +!c%ss $% la 2t%nc#*n $% an#l#na R%al#5a! %l 2alanc% $% )at%!#a $% un +!c%s $% +!$ucc#*n $% an#l#na. R%al#5a! %l 2alanc% $% %n%!gía $% un +!c%s $% +!$ucc#*n $% an#l#na.
III0
III00
ANILINA
MARCO TEÓRICO
La an#l#na, 3%n#la)#na a)#n2%nc%n, $% 3*!)ula C-HN->, %s un c)+u%st !g'n#c, lí8u#$ l#g%!a)%nt% a)a!#ll $% l! ca!act%!íst#c. N s% %7a+!a 3'c#l)%nt% a t%)+%!atu!a a)2#%nt%. La an#l#na %s l%7%)%nt% slu2l% %n agua ( s% $#su%l7% 3'c#l)%nt% %n la )a(!ía $% ls sl7%nt%s !g'n#cs. La an#l#na %s un lí8u#$ ac%#ts % #ncl! a t%)+%!atu!a a)2#%nt% 8u% t#%n$% a scu!%c%! cn la %=+s#c#*n al a#!% la lu5. En cn$#c#n%s $% +!%s#*n ( t%)+%!atu!a n!)al%s %s un +!$uct %sta2l%, alta)%nt% slu2l% %n agua ( )#sc#2l% cn la )a(!ía $% ls $#sl7%nt%s !g'n#cs. ;ARTICULO< III.@.@. P!+#%$a$%s 3ís#cas $% la an#l#na La
an#l#na,
C-HN->,
ta)2#:n
lla)a$a
a)#n2%nc%n,
2%n5a)#na,
P4%n(la)#na%s un lí8u#$ ac%#ts #ncl! 8u% +s%% un ca!act%!íst#c l! $ulc%. La an#l#na s% 7u%l7% )a!!*n a la %=+s#c#*n $%l a#!% ( $% la lu5. La an#l#na %s +a!c#al)%nt% slu2l% %n agua ( )#sc#2l% %n la )a(!ía $% ls $#sl7%nt%s !g'n#cs c) %l %tanl, la ac%tna ( %l 2%nc%n.
III.@.>. P!+#%$a$%s 8uí)#cas $% la an#l#na La 8uí)#ca $% la an#l#na %st' $%t%!)#na$a +! %l g!u+ +!#)a!# a)#n ( +! ls ncl%s act#7a$s $%l 2%nc%n. El sl#ta!# +a! $% %l%ct!n%s $%l n#t!*g%n $%l g!u+ a)#n %st' +a!c#al)%nt% $%slcal#5a$ %n %l s#st%)a $%l an#ll a!)'t#c. P! l tant la an#l#na %s la n#ca
2as% $:2#l ;+Ka.?< c)+a!a$a cn a)#nas al#3't#cas c) la c#cl4%=#la)#na ;+Ka@?.<. 0#n %)2a!g la an#l#na 3!)a sal%s slu2l%s %n agua %sta2l%s cn 'c#$s )#n%!al%s 3u%!t%s c) %l cl!4í$!#c ( %l 'c#$ sul3!#c.
[email protected]. Uss $% la an#l#na La an#l#na %s un lí8u#$ l%s, #ncl! ( cn un l! ca!act%!íst#c, cu(a 3*!)ula %sM C-HN->. Ls uss $% la an#l#na sn 7a!#s ( )u( $#7%!ss, s% ut#l#5a a)+l#a)%nt% c) #nt%!)%$#a!# %n la sínt%s#s $% cl!ant%s. Ta)2#:n s% ut#l#5a %n la )anu3actu!a $% ac%l%!a$!%s $% cauc4, ant#=#$ant%s, +!$ucts 3a!)ac:ut#cs, t#ntas $% )a!ca!, t%=t#l, ag%nt%s 2lan8u%a$!%s %n *+t#ca, !%7%la$!%s 3tg!'3#cs, !%s#nas, 2a!n#c%s, +%!3u)%s, +ul#$!%s $% cal5a$ ( nu)%!ss +!$ucts 8uí)#cs !g'n#cs. En la +!#)%!a $:ca$a $% %st% s#gl la an#l#na +u!a s% ut#l#5a2a c) un
ac%l%!a$! $% la 7ulcan#5ac#*n. El us 3utu! $% la an#l#na %n la #n$ust!#a $%l cauc4 s% +!nst#ca 8u% au)%nta!' un >F +! a, %8u#7al%nt% al c!%c#)#%nt )un$#al $% la $%)an$a $% cauc4s s#nt:t#c ( natu!al%s. 's $%l H? $% las 3!)ulac#n%s cnc#$as 8u% %)+l%an an#l#na c)
)at%!#a +!#)a, s% %)+l%an c) #nt%!)%$#a!#s %n la 3a2!#cac#*n $% t#nt%s ( +#g)%nts, aun8u% la )a(!ía $% %lls sn $% )%n! #)+!tanc#a. La clas% )'s g!an$% %s la $% ls c)+u%sts )n, $# ( t!#a5. La +!$ucc#*n $% t#nt%s ( +#g)%nts s% 4a t!asla$a$ a +aís%s as#'t#cs, c) C4#na ( la In$#a. D% t$as 3!)as, algunas +lantas $% t#nt%s a %scala )un$#al $% Eu!+a ( NA"TA ;Esta$s Un#$s, Cana$' ( %=#c< s#gu%n ut#l#5an$ an#l#na, +! %6%)+l +a!a la +!$ucc#*n $% ín$#g. D%s$% la !%al#5ac#*n #n$ust!#al $% la sínt%s#s 8uí)#ca $%l ín$#g a 3#nal%s $%l s#gl I +! BA0", %st% %s %l t#nt% 2asa$ %n la an#l#na )'s #)+!tant%.
's $% ? su2stanc#as act#7as +a!a ls +%st#c#$as ;4%!2#c#$as, 3ung#c#$as %
#ns%ct#c#$as< usan an#l#na c) )at%!#a +!#)a. Ls )'s #)+!tant%s sn ls 4%!2#c#$as $% a)#$as ( u!%a. Las c)+aías $% NA"TA s+!tan )'s $%l H?
$%l cnsu) )un$#al $% an#l#na +a!a +!$ucts 8uí)#cs ag!íclas. Las sustanc#as act#7as 2asa$as %n la an#l#na %st'n 3un$a)%ntal)%nt% %n la lt#)a %ta+a $% su c#cl $% 7#$a ( %st'n a +unt $% s%! su2st#tu#$as. P! tant, s% +!%7: 8u% %l cnsu) gl2al $% las )#s)as $#s)#nu(a un @> +! a.
La an#l#na s% ut#l#5a % la +!%+a!ac#*n $% analg:s#cs, ant#+#!:t#cs,
ant#al:!g#cs ( 7#ta)#nas. 0% %s+%!a un c!%c#)#%nt s%gu! %n la $%)an$a $% %st% t#+ $% su2stanc#as $u!ant% ls +!*=#)s c#nc as, %n cnt!a+s#c#*n cn la $#s)#nuc#*n $%l us $% la an#l#na +a!a la +!$ucc#*n $% 7#ta)#nas, (a 8u% %sta !uta 4a s#$ a2an$na$a a 3a7! $% la t%cnlgía $% la 3%!)%ntac#*n.
III020
NITROBENCENO El n#t!2%nc%n s% 3a2!#ca c)%!c#al)%nt% +! la n#t!ac#*n $#!%cta $%l 2%nc%n %n 3as% lí8u#$a usan$ una )%5cla $% 'c#$ nít!#c ( sul3!#c. -a( 2's#ca)%nt% $s 7ías +a!a la n#t!ac#*n $%l 2%nc%nM !%acc#*n #st:!)#ca ( !%acc#*n a$#a2't#ca. En %l +!c%s #st:!)#c, la n#t!ac#*n $%l 2%nc%n t#%n% luga! %n una !%acc#*n %n casca$a %n !%act!%s c#lín$!#cs cn ag#tac#*n 2#%n !%act!%s tu2ula!%s, a t%)+%!atu!as $%s$% H?C 4asta @??C ( a +!%s#*n at)s3:!#ca. La t%)+%!atu!a s% )ant#%n% )%$#ant% un %n3!#a)#%nt #nt%!n ( %=t%!n cn agua. Una 7%nta6a $%l +!c%s #st:!)#c %s la )ín#)a 3!)ac#*n $% su2+!$ucts, $%2#$ a la 2a6a t%)+%!atu!a $% !%acc#*n. La )%5cla 'c#$a n%c%sa!#a +a!a la n#t!ac#*n %st' 3!)a$a +! 'c#$ sul3!#c 4u)%ant% ( 'c#$ nít!#c cnc%nt!a$. En %l +!c%s a$#a2't#c, la n#t!ac#*n t#%n% luga! %n una casca$a $% !%act!%s ag#ta$s a t%)+%!atu!as $% ? a @??C ( +!%s#*n at)s3:!#ca. C) )%5cla 'c#$a s% ut#l#5a un g!an 7lu)%n cn un H a H $% 'c#$ sul3!#c ( ta)2#:n 'c#$ nít!#c cnc%nt!a$.
III030
METODOS DE OBTENCIÓN DE LA ANILINA El n#t!2%nc%n %s usa$ c) )at%!#a +!#)a +a!a la 2t%nc#*n $% an#l#na,
+! t$s ls +!$uct!%s )un$#al%s. III.F.@. -IDROGENACIÓN CATALSTICA DEL NITROBENCENO La 4#$!g%nac#*n catalít#ca $%l n#t!2%nc%n %s una !%acc#*n alta)%nt% %=t:!)#ca ;-H KJ)l a >??C< 8u% +u%$% ll%7a!s% a ca2 tant %n 3as% 7a+! c) %n 3as% lí8u#$a, %n ls +!c%ss usa$s c)%!c#al)%nt%.
A0 HIDROGENACIÓN CATALÍTICA EN FASE VAPOR En %l +!c%s %n 3as% 7a+!, %l n#t!2%nc%n %s 4#$!g%na$ a an#l#na cn un !%n$#)#%nt, n!)al)%nt%, $% )'s $%l , usan$ un l%c4 3#6 2#%n 3lu#$#5a$. El catal#5a$! )'s %3%ct#7 %n %st% cas +a!%c% s%! %l c2!% %l +ala$# s2!% ca!2*n act#7a$ un s+!t% =í$#c, c)2#na$ cn t!s )%tal%s ;P2, V, P, C!< c) +!)t!%s +a!a alcan5a! altas act#7#$a$ ( s%l%ct#7#$a$. En %l +!c%s Ln5a una al#)%ntac#*n 4)g:n%a $% 4#$!*g%n ( n#t!2%nc%n s% +asa s2!% un l%c4 3#6 $% catal#5a$! $% c2!% cn una t%)+%!atu!a $% %nt!a$a $% uns >??C. La !a5*n )la! %nt!% %l n#t!2%nc%n al#)%nta$ ( %l 4#$!*g%n ttal %s $% @M@??? a la %nt!a$a $%l !%act!. Ls +!$ucts $% !%acc#*n sal%n $%l !%act! a una t%)+%!atu!a su+%!#! a ls F??C. El cal! $% la 4#$!g%nac#*n s% usa +a!a +!$uc#! 7a+! ( +a!a cal%nta! la c!!#%nt% $% gas !%c#!cula$. La sal#$a $%l !%act! s% %n3!ía %n un cn$%nsa$!9 a cnt#nuac#*n s% s%+a!an %l %=c%s $% 4#$!*g%n, la an#l#na 2!uta ( %l agua. "#nal)%nt%, la an#l#na %s +u!#3#ca$a +! $%st#lac#*n. Ba(%! +%!a cn !%act!%s $% l%c4 3#6 cn7%nc#nal%s usan$ un catal#5a$! $% +ala$# s2!% un s+!t% $% alu)#n#, cu(a act#7#$a$ %s )$#3#ca$a +! la a$#c#*n $% 7ana$#. En una !%c#%nt% )%6!a, +!%t%n$%n la 4#$!g%nac#*n $%l n#t!2%nc%n s2!% un l%c4 3#6 $% catal#5a$! $% @.H a %n +%s $% +ala$# %n c8u% cn ?.@ a > %n +%s c) )$#3#ca$! +a!a !%$uc#! %l an#ll a!)'t#c. A la +!%s#*n $% @???? Pa una )%5cla $% n#t!2%nc%n 7a+!#5a$ % 4#$!*g%n %n una !a5*n
%$ @M@>? a @M>?? %s al#)%nta$a al !%act! a$#a2't#c cn una t%)+%!atu!a $% %nt!a$a $% >H?FH?C. La altu!a $%l l%c4 $% catal#5a$! %n %l !%act! %s $% ?.@ a @ ). Ls +!$ucts $% !%acc#*n sal%n $%l !%act! s#n %n3!#a! a una t%)+%!atu!a )'=#)a $% ?C. A cnt#nuac#*n, %l cal! $% !%acc#*n %s usa$ +a!a +!$uc#! $% 7a+! a alta +!%s#*n. La un#$a$ $% +!$ucc#*n +u%$% s%! cnst!u#$a )%$#ant% 7a!#s !%act!%s a$#a2't#cs %n s%!#% %n +a!al%l. D%s+u:s $% %n3!#a!s% 4asta @? @?C, la sal#$a $%l lt#) !%act! %s al#)%nta$a a una un#$a$ $% s%+a!ac#*n $n$% $% nu%7 la an#l#na 2!uta, las aguas !%s#$ual%s ( %l 4#$!*g%n !%c#!cula$ s% s%+a!an 2a6 +!%s#*n. La an#l#na s% +u!#3#ca )%$#ant% $%st#lac#*n. ;GILBERT "ROENT, @?<
B0 HIDROGENACIÓN CATALÍTICA EN FASE LÍQUIDA Ls +!c%ss #n$ust!#al%s ICI ( Du+nt +a!a la 3a2!#cac#*n $% an#l#na #)+l#can la 4#$!g%nac#*n $%l n#t!2%nc%n %n 3as% lí8u#$a. Est% +!c%s $% 4#$!g%nac#*n +%!a a ?>??C ( @????Pa. La !%acc#*n %n 3as% lí8u#$a $%2% s%! ll%7a$a a ca2 %n !%act!%s $% l%c4 3lu#$#5a$. N!)al)%nt% s% alcan5a una cn7%!s#*n $%l al . En @?, ICI $%sa!!ll* un +!c%s cnt#nu $% 4#$!g%nac#*n %n 3as% lí8u#$a, 8u% usa la an#l#na c) $#sl7%nt% %n una +!+!c#*n )a(! $%l H %n +%s $% la 3as% lí8u#$a. O+%!an$ %n las cn$#c#n%s +!*=#)as al +unt $% %2ull#c#*n $%l sl7%nt%, t$ cas# t$ %l cal! $% !%acc#*n s% $#s#+a +%!)#t#%n$ la %7a+!ac#*n $% la )%5cla $% !%acc#*n. El agua %s !%t#!a$a cn ls 7a+!%s %3lu%nt%s ( la an#l#na n%c%sa!#a s% !%t!na al !%c#+#%nt% $% !%acc#*n +a!a )ant%n%! así las cn$#c#n%s $%l %sta$ %stac#na!#. Du+nt 4ac% la 4#$!g%nac#*n $%l n#t!2%nc%n %n 3as% lí8u#$a usan$ un catal#5a$! $% +lat#n+ala$# s2!% un s+!t% $% ca!2n cn 4#%!! c) )$#3#ca$!. Wst% +!+!c#na al catal#5a$! una la!ga 7#$a, alta act#7#$a$ ( +!t%cc#*n cnt!a la 4#$!g%nac#*n $% ls an#lls a!)'t#cs. El +!c%s cnt#nu ut#l#5a un !%act! $% 3lu6 %n +#st*n 8u% +%!)#t% alcan5a! un 2u%n !%n$#)#%nt ( %l +!$uct 2t%n#$ %st' +!'ct#ca)%nt% l#2!% $% n#t!2%nc%n.
C0 COMPARACIÓN DE AMBOS M4TODOS
La c)+a!ac#*n %nt!% la 4#$!g%nac#*n $%l n#t!2%nc%n %n 3as% lí8u#$a ( %n 3as% 7a+! n )u%st!a +!'ct#ca)%nt% $#3%!%nc#as %n cuant a !%n$#)#%nt ( cal#$a$ $%l +!$uct +a!a a)2s +!c%ss. El +!c%s %n 3as% lí8u#$a t#%n% la 7%nta6a $%l alt !%n$#)#%nt %s+ac#t#%)+ ( a$%)'s n n%c%s#ta un la5 $% gas !%c#!cula$ $%2#$ al 2a6 !%8u%!#)#%nt %n%!g:t#c. El +!c%s %n 3as% 7a+! +!%s%nta la 7%nta6a $%l 2u%n a+!7%c4a)#%nt $%l cal! $% !%acc#*n $%2#$ al 7a+! +!$uc#$, n n%c%s#ta la s%+a!ac#*n +!$uctcatal#5a$! ( %l catal#5a$! t#%n% una )a(! 7#$a.
IV0
DESCRIPCIÓN DETALLADA DEL PROCESO ESCOGIDO
El +!c%s $%sa!!lla$ %n %st% #n3!)% +a!a la 3a2!#cac#*n $% an#l#na cns#st% %n la !%$ucc#*n $%l n#t!2%nc%n cn 4#$!*g%n. Tal ( c) s% %=+l#ca ant%!#!)%nt%, %st% +!c%s s% +u%$% ll%7a! a ca2 tant %n 3as% lí8u#$a c) %n 3as% 7a+!. 0% 4a %scg#$ %sta lt#)a +!8u% al s%! la !%acc#*n 3u%!t%)%nt% %=t:!)#ca %s +s#2l% un 2u%n a+!7%c4a)#%nt $%l cal! $% !%acc#*n %n %l cal%nta)#%nt $% las c!!#%nt%s $% %nt!a$a al !%act! así c) +a!a la +!$ucc#*n $% 7a+!. En la s#gu#%nt% 3#gu!a s% )u%st!a un $#ag!a)a $% 2l8u%s $%l +!c%s, ta)2#:n %l $#ag!a)a $% 3lu6 $% +!c%ss. ;KING, >??F<
IV00
ESPECIFICACIÓN DE LOS COMPONENTES DEL PROCESO
A) M#"er# *r,# FASE Xi molkg/h Presión !"m# Tem$er!"%r! &C#
NITROBENCENO 8%!r 1 199 1 219
HIDRÓGENO 8%!r 1 409.1 1 252.0
B) Pr%$+."% FASE Xi molkg/h Presión !"m# Tem$er!"%r! &C#
ANI'INA 8%!r 9.161 4/ 1 109
AG(A 8%!r 9.650 12 1 199
C) Re#..%!e +,.# *r%$+.$# e! e& re#."%r
C 6 H 5 NO2 + 3 H 2 → C 6 H 5 NH 2 + 2 H 2 O … … … … … … … .. x 1
C 6 H 5 NO 2 + 6 H 2 → C 6 H 11 NH 2+ 2 H 2 O … … … … … … … … .. x 2
Dats +a!a ls c'lculs $% 2alanc%s
Esta$ %stac#na!#
La cn7%!s#*n $%l n#t!2%nc%n %s $% .
0%l%ct#7#$a$ +a!a la an#l#na %s $% H .
El 4#$!*g%n 3!%sc %n la al#)%ntac#*n %s .H +u!
La +!%s#*n $%l +!c%s %s $% @ at).
V0
BALANCE DE MATERIA / ENERGÍA EN ESTADO ESTACIONARIO PARA LA PRODUCCIÓN DE ANILINA
V000 BALANCE DE MATERIA 7 ENERGÍA (ESTADO ESTACIONARIO)
REACTOR C REACTOR F8+r# ' Balanc% $% )at%!#a%n%!gía %n %l R%act! Cns#$%!ac#n%sM
Las c!!#%nt%s %st'n %n g)l4.
Esta$ %stac#na!# ;Acu)ulac#*n ?<.
ACUMULACIÓN 9 ENTRADA : SALIDA ; GENERACIÓN 7 CONSUMO 0 E X G C .. Z@[
A< PARA EL NITROBENCENOM n E= A∗Y Aa + F ∗Y Fa=100
mol kg h
nG =0 nC = A∗ X a=100 n S= 4
molkg h
molkg mol kg ∗0.96= 96 h h
B< PARA EL -IDRÓGENOM n E= A∗Y Ab + F ∗Y Fb=3∗300=900
molkg h
nG =0
nC = 96
molkg ∗9 mol H 2 h molkg =432 h 2 molC 6 H 5 NO2
n S= 468
molkg h
C< PARA EL AGUAM n E= 0
nG =96
mol kg ∗ 4 mol H 2 O h molkg =192 h 2 molC 6 H 5 NO 2
nC = 0 n S=192
mol kg h
D< PARA LA ANILINAM REACCIÓN @ n E= 0 nG = X 1∗100
nC = 0 n S=100∗ X 1= 47
mol kg h
La s%l%ct#7#$a$M 0?.H 0.95=
100 X 1 100 X 2
; X 1= 0.47 ; X 2=0.49
E< PARA LA ANILINAM REACCIÓN > n E= 0
nG = X 2∗100 nC = 0 n S=100∗ X 2= 49
molkg h
La s%l%ct#7#$a$M 0?.H 0.95=
100 X 1 100 X 2
; X 1= 0.47 ; X 2=0.49
"< PARA EL INERTEM n E= A∗Y Af + F ∗Y Ff nG =0 nC = 0 n S= F ∗Y Ff =24.6439
molkg h
SEPARADOR
SEPARADOR
C
D E
F8+r# 2'
Balanc% $% )at%!#a%n%!gía %n %l 0%+a!a$!
Cns#$%!ac#n%sM
Las c!!#%nt%s %st'n %n g)l4.
Esta$ %stac#na!# ;Acu)ulac#*n ?<.
0% !%al#5a un 2alanc% g%n%!al
ACUMULACIÓN 9 ENTRADA : SALIDA ; GENERACIÓN 7 CONSUMO E 0 .. Z>[
C 9 D ;E . >> X>. . . G< PARA EL NITROBENCENOM C ∗Y C a= D∗Y D a + E∗Y D a
nC = A∗ X a=100 n S= 4
molkg mol kg ∗0.96= 96 h h
molkg h
-< PARA EL -IDRÓGENOM C ∗Y Cb = D∗Y Db + E∗Y Eb
nC = 96
molkg ∗9 mol H 2 h molkg =432 2 molC 6 H 5 NO2 h
n S= 468
molkg h
I< PARA EL AGUAM
C ∗Y C d = D∗Y D d + E∗Y E d
nG =96
mol kg ∗ 4 mol H 2 O h molkg =192 2 molC 6 H 5 NO 2 h
nC = 0 n S=192
mol kg h
J< PARA LA -EILAINA
C ∗Y C e = D∗Y D e + E∗Y E e
n S=100∗ X 1= 47
mol kg h
n S=100∗ X 2= 49
molkg h
0.95=
100 X 1 100 X 2
; X 1= 0.47 ; X 2=0.49
K< PARA EL INERTEM
C ∗Y C f = D∗Y D f + E∗Y E f nG =0
nC = 0 n S= F ∗Y Ff =24.6439
molkg h
TABLA DE RESUMEN GENERAL
COMP0
2
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VI0
BIBLIOGRAFIA
ARTICULO. &.'.. REDUCTION OF NITROBENCENE TO ANILINA. GILBERT FROMENT ;. 19. CHEMICAL RACTOR ANÁLISIS AND DESIGN. JON