INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA OUIMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS “ OBTENCION DEL PEROXIDO DE DI-ISONONANOILO.” TESIS PROFESIONAL QUE PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO QUIMICO INDUSTRIAL P R E S E N T A EPIFANIO JUAN DELGADO MENDEZ MEXICO, D. F. 1993
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
IN S T IT U T O P O L IT E C N IC O N A C IO N A L
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA OUIMICA
E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
“ OBTENCION DEL PEROXIDO DE
DI-ISONONANOILO.”
T E S I S P R O F E S I O N A LQ U E P A R A O B T E N E R E L T I T U L O D E
IN G E N IE R O Q U IM IC O I N D U S T R IA L
P R E S E N T A
E P IFA N IO JU A N D E L G A D O M E N D E Z
M E X I C O , D . F. 1 9 9 3
I N S T I T U T O P O L I T E C N I C O N A C I O N A LESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA QUIMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
D I V I S I O N D E S I S T E M A S D E T I T U L A C I O N T 1 3 ?
HCOETAKW
■ducacion pusuca M éxico, D. F., ai 7 cíe Septiembie d e 1991
Al(los) C. Pasanto(j).
E P IF A V I0 JUAN DELGADO MENDEZ Av. d e Octubíd Na-, 76 Col. SCa. Clona. lU n atcttan , \leji.
Carrera:
\ .% x .
Generación*
1980-19S»
M sdiante la presente se hace de su conocim iento que esta División acepta q u e elJUAN MANUEL MAREARA MERCADO
C. Ing........................................................... seo orientador
en el Tema d e Tesis que propone(n) usted(es) desarrollar com o prueba escrita en la opción
TE SIS .MEMORIA VE. E X P fR J P K IA S ................................................................................................ b a jo
titulo y contenido siguientes:
"OBTENCION DEL PEROXIDO PE PI-ISONONANOILO:1
INTRODUCCIONI . - GENERALIDADES
I I . - ESTUDIO V A N A LISIS PE LA REACCION I I I . - DESCRIPCION DEL PROCESO
CONCLUSIONES B IBLIOG RAFIA.
Se concede .pfcaio jn é x im o d e un año para presentarlo a revisión por el Jurado.
ING. ROGELIO'iWAftfiÜEZ NUNOVOCAL DE CARRERA
M .-g íf C . MWCV MARTINEZ CRtíZ
EL JEFE DE LA DIVISION DE SISTEMAS DE TITULACION
MANUEL 'JOBEARA .MERCADOEL PROFESOR ORIENTADOR
CEP.X t » n .
ING. NESTOR L . DIAZ RAMIREZEL SUBDIRECTOR ACADEMICO
I N S T I T U T O P O L I T E C N I C O N A C I O N A LE S C U E L A S U P E R IO R D E I N G E N I E R IA Q U IM I C A E IN D U S T R IA S E X TRAC TI \ AS
SECDETAñlADE
EDUCAOON °UBu CAMéxico, D F a 6 d e S e p t i e m b r e d e 1993
C EP IFA N IO JUAN DELGADO MENDEZ.
Pasante de Ingeniero QU IM ICO IN D USTR IA L .
Presente
Los susentos tenemos el agrado de informar a usted que, habiendo procedido a revisar c l horr tdor
de la modahdad de titulación correspondiente, denommado "OBTENCION D£L EERQX IDQ D.E
D1-IS0N0NAN0IL0. " _
encontramos que c l citado trabajo y/o proyecto de tesis, reúne los requisitos para autorizar d Examen Pro
fesional y proceder a su imp ic s ió n según t i caso, debiendo tomar en consideración las indicaciones v corrcc
ciones que al respecto se le hicieron
AtentamenteJ U R A D O
c c p Expediente
nrg'
I N S T I T U T O P O L I T E C N I C O NAC IONAL
ES CU E LA S U P ER IO R DE I N G E N I E R IA Q U IM IC A E IN D U S T R IA S IX T R A C T IV A S
D I V I S I O N DE S IS T EM A S DE T I T U L A C IO N
PASANTE E . S . I . Q . I . E
CARRERA:
G E N F R A C IO N :
TEMA DE T E b I S :
E P I F A N IO JUAN DELGADO MENDFZ .
I N G E N I E R IA Q U IM IC A I N D U S T R IA L .
1 9 8 0 /1 9 8 4 .
m e m o r i a d e E x p e r i e n c i a s .
" OBTENC ION DEL P EROX ID O DE
D I- ISONONANO ILO
OR IENTADOR : I N G . JUAN MANUEL MOREYRA MERCADO.
I N D I C E
I . - RESUMEN 1
I I . - IN T R O D U C C IO N 3
I I I . - G ENERA L ID AD ES DE P EROX ID O S ORGAN ICOS 5
I V . - P ER OX ID O DE D I- IS O N O N A N O IL O q
I V . 1 PRO ’ I E D A D F S i i b I C A S Y Q U IM IC A S
I V . 2 R EA C C IO N DE O E ' E i i C I O N
V . - D E S C R IP C IO N D E L PROCESO 11
V . l D IAGRAMA DE F LU JO 12
V .2 D L S C R IP C IO N POR ETAPAS DEL PPOCt- SC
V . 2 . 1 P R EPARA C ION DE MATFR IAS P R I V S l 4
V . 2 . 2 P EA C C IO N DE 03TFN C I0N DLL P ERO X ID O D" SOD IO I 4V . 2 . 3 R EA C C IO N DE P E R O X ID A C IO N l)r L CLORURO DF 15
ISON O N A N O ILO
V . 2 . 4 P U R I F I C A C I O N DLL CLORURO D>] ISO'-ON > V : iL O u>
V . 2 . 5 SECADO DEL PEROX IDO ORGAN ICO 17*V . 2 . 6 F I L T R A C IO N PARA F L IM IN A R E L AGENTE SECADO? 17
V . 2 . 7 AJUSTE DE CONCENTRAC ION i 8
V . 2 . 8 ENVASADO DEL P EROX IDO ORGAN ICO 18
V . 3 BALANCE DE M ATER IA 19
V I . - E S T U D IO Y A N A L I S I S DE LA R EA C C IO N 23
V I . 1 E S T U D IO T ERM OD INA M ICO 23
V I . 1 .1 CALOR DE R EA C C IO N
V I . 2 AVANCE DE R EA C C IO N Y GRADO DE C O N V F S TON 31
V I . 2 .1 AVrtNCE DE R EA C C IO N
V I . 2 .2 CALCULO D TL GRADO DE CONVERS ION
V I . 3 CONSTANTE DE E Q U I L I B R I O 34
V I . 3 .1 D E T ER M IN A C IO N DE LA E N ERG IA L IB R E DL G i B r > 37
V I . 4 C I N E T I C A DE LA R EA C C IO N 38
V I I . - C O N C LU S IO N ES 42
B I B L I O G R A F IA 43
PAGS.
I.- R E S U M E N
P a r a m e j o r a r e l p r o c e s o d e f a b r i c a c i ó n d e l p e r ó x i a o d e
u i - i s o n o n a n o i l o , s e h i z o u n a n á l i s i s d e l a r e a c c i ó n y l a s
c o n d i c i o n e s d e o p e r a c i ó n .
E n e l a n a l i s i s d e r e a c c i ó n s e h i z o u n b a l a n c e d e ma-ce-
n a p a r a d e t e r m i n a r e l r e a c t i v o l i m i t a n t e , r e a c t i v o e n e x c e s o
y e n c o n t r a r l a r e l a c i ó n ó p t i m a e n t r e l a e s t e q u i o m e t r í a y l a -
a l i m e n t a c i ó n d e r e a c t a n t e s .
E n l a d e t e r m i n a c i ó n d e l c a l o r e s t á n d a r d e f o r m a c i ó n , -
d e b i d o a q u e n o e x i s t e i n f o r m a c i ó n e n l i t e r a t u r a s d e é s t o s c a
l o r e s q u e i n t e r v i e n e n e n l a s r e a c c i o n e s d e s d e l a f o r m a c i ó n -
u e l c l o r u r o d e i s o n o n a r o i l u b a s t a l a d e l p e r ó x i d o d e í s o n o n a -
n o - ^ o . S e d e t e r m i n ó e l c a l o r e s t á n d a d e f o r m a c i ó n d e - -
r e a c c i ó n d e l o s s i g u i e n t e s c o m p u e s t o s .
- A c i d o I s o n o n a n o i c o
- C l o r u r o d e I s o n o n a n o i l o
- P e r ó x i d o d e d i - i s o n o n a n o i l o
- A c i d o f o s f o r o s o
S e a p l i c a r o n l a s s i g u i e n t e s t é c n i c a s :
a ) M é t o d o a d i t i v o d e g r u p o s a t ó m i c o s ( c o n t r i b u c i ó n d e
g r u p o s ) .
b ) M é t o d o d e e n e r g í a d e e n l a c e s .
E n l a d e t e r m i n a c i ó n d e l c a l o r d e r e a c c i ó n d e p e r ó x i d o c j d i - i s o n o n a n o i l o , s e o b s e r v ó a u e e s u n a r e a c c i ó n e x o t é r m i c a
d e a c u e r d o a s u v a l o r .
- 1
E l v a l o r d e l a c o n s t a n t e d e e q u i l i b r i o e s m a y o r a l a -
u n i d a d , d e b i d o a q u e e l g r a d o d e c o n v e r s i ó n e s n u y s i g i l a r a l a
u n i d a d , é s t o i n d i c a q u e c a s i t e n e m o s e l 100% d e c o n v e r s i ó n de
r e a c t a n t e a p r o d u c t o ; é s t o s e r e f l e j ó e n u n i n c r e m e n t o d e u 1'
10 .5% e n l a e f i c i e n c i a d e l a r e a c c i ó n e n p r o m e d i o .
D e a c u e r d o a l v a l o r a e l a e n e r g í a l i b r e d e G i o b - í , l a -
r e a c c i ó n q u e s e l l e v a a c a b o e s e s p o n t á n e a & G < 0 .
E n e l c á l c u l o d e l a c o n s t a n t e d e v e l o c i d a d d e r e a c c i ó n
s e u s ó u n a e c u a c i ó n c i n é t i c a e m p í r i c a d e o r d e n ( n ) , e n d o ^ d c
s e e s t u v o s u p o n i e n d o e l v a l o r d e o r d e n ( r ) y s e c a l c u l a b a -
( k ) d e c a d a p u n t o , h a s t a e n c o n c t r a r u n a n í m - a v a r i a c i ó n c r
e í v a l o r d e ( k ) .
- 2 -
II.- I N T R O D U C C I O N
A p r i n c i p i o s d e s i g l o , c o n e l d e s c u b r i m i e n t o d e l o s h u
l e s y p l á s t i c o s s i n t é t i c o s c o m e n z ó e l u s o i n d u s t r i a l d e l o s p e
r ó x i d o s o r g á n i c o s c om o i n i c i a d o r e s d e p o l i m e r i z a c i ó n , y a q u e s u
d e s c o m p o s i c i ó n p r o d u c í a r a d i c a l e s l i b r e s q u e e r a n i n i c i a d o r e s
d e l a s r e a c c i o n e s e n c a d e n a p a r a l a f o r m a c i ó n d e p o l í m e r o s .
E n l a a c t u a l i d a d l o s p e r ó x i d o s o r g á n i c o s s o n u s a d o s c o
mo i n i c i a d o r e s o n l a m a n u f a c t u r a i n d u s t r i a l d e l o s p r i n c i p a l e s
p l á s m i c o s , c o "í o e l p o l i e t i i o n o , c l o r u r o d e p o l i v m i l o ( P V C ) , -
p o l i e s t i r e n o , u o l i é s t e r , e t c . H a n s i d o c l a s i f i c a d o s de a c u e r d o
a l o s p r i n c i p a l e s g r u p o ^ q u e i n t e r v i e n e n e n o j e s t r u c t u r a : h i ~
d r o p e r ó x i d o s , a l q u i l p e r ó x i d o s , p e r o x a . é s t e r e s y d i a c i l p e r ó x i d o s ,
s i e n d o é s t e u l t i m o g r u p o a l c u a l s e h a c e r e f e r e n c i a e n e l p r e
s e n t e t r a b a j o .
D e l c r e c i m i e n t o c o n t i n u o s u r g e e l c o m p r o m i s o h a c i a l a
i n v e s t i g a c i ó n , p a r a m e j o r a r l a c a l i d a d d e l o s p e r ó x i d o s o r g á
n i c o s , e n p a r t í c u l a ^ d e l p e r ó x i d o d e a i - i s o n o n a n o i l o p a r a l o
g r a r l a o p t i m i z a c i ó n d e s u f a b r i c a c i ó n .
E l p e r ó x i d o d e d i - i s o n o n a n o i l o e s u n p e r ó x i d o de d i a c i -
l o q u e s e d e r i v a d e l a r e a c c i ó n e n t r e u n c l o r u r o d e a c i l o y e l
p e r ó x i d o d e s o d i o y e s t é r m i c a m e n t e i n e s t a b l e .
S u d e s c o m p o s i c i ó n p u e d e i n i c i a r s e p o r c a l o r , c h o q u e me
c á n i c o , f r i c c i ó n o c o n t a m i n a c i ó n , e n t é r m i n o s g e n e r a l e s s u s e n
s i b i l i d a d d e p e n d e de s u c a l o r d e d e s c o m p o s i c i ó n , e n e r g í a d e
a c t i v a c i ó n y d e l a c i n é t i c a d e l a r e a c c i ó n .
- 3 -
S e h a n d e s a r r o l l a d o m é t o d o s d e p r u e b a p a r a l a e v a l ú a - -
c i ó n y c l a s i f i c a c i ó n d e l a p e l i g r o s i d a d d e l o s p e r ó x i d o s , s i e n
d o u n a d e l a s m á s i m p o r t a n t e s l a d e l a S . A . D . T . ( T e m p e r a t u r a d e
d e s c o m p o s i c i ó n a u t o - a c e l e r a d a ) q u e p e r m i t e d e f - i i r l a t e n p e r a
t u r a m á x im a l i m i t a n t e p a r a e l a l m a c é n a m e - i t o y t r a n s p o r t e d e -
l o s p e r ó x i d o s , p u é s e s e n é s t a t e m p e r a t u r a e n q u e l a d e s c o m p o s i
c i ó n d e l p r o d u c t o e s c o n t i n u a y a u t o - a c t i v a d a .
E l p e r ó x i d o d e d i - i s o n o n a n o i l o d e b e s e r a c o n d i c i o n a d o -
p a r a p e r m i t i r s u p r o d u c c i ó n , t r a n s p o r t e y u t i l i z a c i ó n c o n l i -g,
z o n a b l e g r a d o d e s e g u r i d a d . E s t e a c o n d i c i o n a m i e n t o d e b e s e r d i
r i g i d o p r i n c i p a l m e n t e a l e n f r i a m i e n t o y d i l u c i ó n d e l p r o d u c t o .
E n c u a n t o a s u a l m a c e n a m i e n t o é s t e d e b e e s t a r e n f o c a d o a j a í s l a
m i e n t o d e l p r o d u c t o d e c u a l q u i e r f u e n t e d e c a l o r ó i g n i c i ó n .
L a f i n a l i d a d d e é s t e t r a b a j o t i e n e c om o o o j e ^ v o l o g r a r
l a o p t i m i z a c i ó n d e l a f a b r i c a c i ó n d e l p e r ó x i d o d e d i - i s b n o n a n o i
l o y a s í s e r más c o m p e t i t i v o s e n c a l i d a d y c o s t o s e n e l n e c e a d o
n a c i o n a l e i n t e r n a c i o n a l .
- 4 -
III.- GENERALIDADES DE PEROXIDOS ORGANICOS
L o s p e r ó x i d o s o r á m e o s ¿on c o m p u e s t o s q u í m i c o s t é r m i
c a m e n t e i n e s t a b l e s , c a ^ a c t e n / . d o s p o r l a p r e s e n c i a d e u n e n l a
c e o x í g e n o - - o x í g e n o e n s u e s t r u c t u r a m o l e c u l a r . B a j o c o n d i c i o
n e s d e c a l e n t a m i e n t o o a c t i v a c i ó n , é s t e e n l a c e a l d i v i d i r s e
f o r m a r a d i c a l e s l i b r e s q u e s o n a l t a m e n t e r e a c t i v o s y p u e d e n -
s e r u s a d o s e n l a i n i c i a c i ó n de . l e p o l i m e r i z a c i ó n d e e t i l e n o y
v i n i l o s , a l g u n o s s o n t a m b i é n u s a d o s c omo a g e n t e s c u r a n t e s p a r a
r e s i n a s t e r m o e n d u r e c i d a s d e p o l i e s t e r e s i n & i t u r a d o s .
L o s p e r ó x i d o s o r g á n i c o s t i e n e n df t j io f ó r m u l a g e n e r a l l a
s i g u i e n t e :
R - C - O O - C - R ’It It0 o
D o n d e R y R r p u e d e n s e r e l k i l o s , c i c l o a l k i l o s , a n l - -
a l k i l o s , a n l o s ó r a d i c a l e s h e t e r o c í c l i c o s . A u n q u e R y R ' p u e
d e n s e r d i f e r e n t e s , l a s e s t r u c t u r a s c o m e r c i a l e s i m p o r t a n t e s
p u e d e n s e r s i m é t r i c a s .
L o s p e r ó x i d o s o r f á n i c o ^ h a n s i d o c l a s i f i c a d o s d e - -
a c u e r d o a l o s p r i n c i p a l e s g r u p o s q u e i n t e r v i e n e n e n s u e s t r u c
t u r a : p e r o x i e s t e r e s , p e r o x i d i c a r b o n a t o s , p e r ó x i d o s d e d i a l k i l ,
h i d r o p e r ó x i d o s . L o s p e r ó x i d o s o r g á n i c o s p u r o s t i e n e n n o r m a l
m e n t e p o c a e s t a b i l i d a d y d e p e n d i e n d o d e c a d a t i p o , s u d e s c o m p o
s i c i ó n p u e d e s e r l e n t a o v i o l e n t a , p o r l o c u a l d e b e n s e r - -
a c o n d i c i o n a d o s p a r a p e r m i t i r u n a p r o d u c c i ó n , t r a n s p o r t e y u t i l j L
z a c i ó n c o n u n a r a z o n a b l e g r a d o d e s e g u r i d a d . F s ^ e a c o n d i c i o n a
m i e n t o s e d i r i g e p r i n c m i 1 m e n t e a l e n f r i a m i e n t o y d i l u c i ó n d e
l o s p r o d u c t o s .
- 5 -
La descomposición de un peróxido orgánico puede m íe ar
se por ca lor, choque mecánico, fr ic c ión o contaminación.
En términos generales su sensib ilidad se incrementa co^
la concentración de oxígeno y depende de su ca lor ce descompo
sic ión , de la energía de activación y de la c in ética de las -
reacciones de descomposición. Debido a su inestab ilidad ] os De- róxidos orgánicos deben ser almacenados aislados de cualquie
fuente de ca lor ó ign ic ión , como flamas ab iertas, equipos
e lé c tr ic o s ó equipos de calentamiento. También deben evitarse
la exposición a los rayos solares d irectos y los motones de los
transportes deben estar apagados durante la carga y descarga de
productos; por lo tanto deben ser manejados y almacenados a -
bajas temperaturas, ésto dependiendo de cada tipo de peróxido.
Factores san itarios y de seguridad:
La inhalación prolongada de vapores de la mayoría de
los peróxidos orgánicos conocidos, produce dolores de cabeza e
ir r ita c ió n de la garganta. Los peróxidos orgánicos en solución
concentrada causan quemaduras graves, en solución d ilu ida puchos
de e llo s son germicidas potentes, algunos se usan con fin es -
medicinales.
Por su inestab ilidad debe ev ita rse e l choque y la - -
fr ic c ió n , debido a ésto suelen hacerse pruebas para cada peróxi
do y las más comunes son: pruebas de descomposición por e l ca
lo r , inflamación por medio de llamas, chispas térmicas, detona
ción con un fulminante y pruebas de choque y corrosión, ésto
para determinar los condiciones en que pueden manejarse, trans
portarse y almacenarse los peróxidos.
- 6 -
u s o s
U n a d e l a s a p l i c a c i o n e s ñ a s i m p o r t a n t e s d e l o s p e r ó x i
d o s o r g á n i c o s e s s u u s o c om o c a t a l i z a d o r e s ó i n i c i a d o r e s d e -
l a s p o l i m e r i z a c i o n e s , t a m b i é n s o n u s a d o s p a r a l a p r o d u c c i ó n
d e c a u c h o y f e n o l e s e n t r e o t r a s a p l i c a c i o n e s .
- 7 -
PROPIEDADES FISICAS DE PEROXIDOS ORGANICOS MAS COMUNES ( 9 )
NOMBRE DEL PEROXIDO T IP O DE PEROXIDOFORMAF I S I C A SOLVENTE CONCENT.
TEMP. ALMAC.
TEMP.SADT
T IPO DF DESCOMP.
D i ( 2 e t i l h e x i l ) PEROXID ICARBONATO SOLUCION OMS 75 % -10°C 10°C 1
p e r o x i d i c a r b o n a t o SOLUCION TOLUENO 70 -10°C 10°C 1
t - b u t i l - p e r o x i p i v a l o a t o PEROX IESTER SOLUCION OMS 75 4°C 29°C 2
t - b u t i l p e r o x i - PEROX IESTER SOLUCION OMS 50 18°C 55°C 3
¿ - c t i l - h e x a n o a t o SOLUCION DOP 50 18°C 54°C 3L IQU ID O - +97 18°C 42 °C 2
t - b u t i 1 - p e r o x i a c e t a t o PEROX IESTER SOLUCION OMS 59-61 38°C 82°C 3
SOLUCION OMS 74-76 38°C 79°C 3
P e r ó x i d o de PEROX IDO DE SOLUCION OMS 75 -10°C 26°C 1
D i - i s o n o n a n o i l o D IA C I L O
T IPO DE DESCOMPOS IC ION . SADT - TEMPERATURA DE AUTODESCOMPOSIC ION ACELERADA
1 - GASES V IGOROSOS SOLVENTE:2 - rUFGO
S - G A S IF IC A C IO N OMS - A CE IT E MINERAL
DOP - D IO C T I L OFTALATO
IV.- PEROXIDO DE DI-ISONONANOILO
E l p e r ó x i d o d e d i - i s o n o n a n o i l o , e s u n p e r ó x i d o d e d i a -
c i l o q u e s e d e r i v a d e l a r e a c c i ó n e n t r e u n c l o r u r o d e a c i l o y
e l p e r ó x i d o d e s o d i o . E s t e e s u n p e r ó x i d o o r g á n i c o t é r m i c a m e n
t e i n e s t a b l e .
I V . 1 P ROP IED A DES F I S I C A S Y Q U IM IC A S
PROP IEDA DES F I S I C A S :
NOMBRE: P EROX ID O DE D I- IS O N O N A N O IL O
FORMULA DESARROLLADA:
c h 3 c h 3
C H - C - C H -CH-CH -C-O—O-C-CH -CH-CH -C-CH 3 , 2 , 2 „ it 2 i 2 , o
CH CH 0 0 CH CH3 3 3 3
PESO MOLECULAR: 314 .45
ESTADO F I S I C O : L IQ U ID O
PUNTO DE CONGELAC ION : - 45°C
D EN S ID A D : 0 .8 7 g r / m o l a 10°C
M I S C I B L E : E n a l c o h o l n e t í l i c o , t o l u e n o , m e t i l e t i l
c e t o n a , a c e i t e s m i n e r a l e s .
E N E R G IA DE A C T IV A C IO N : 30 K c a l / m o l
PROP IEDA DES Q U IM IC A S :
E l p e r ó x i d o d e d i - i s o n o n a n o i l o e s i n e s t a b l e y s e d e s
c o m p o n e f á c i l m e n t e p r o d u c i e n d o r a d i c a l e s l i b r e s .
- 9 -
ROMPIMIENTO DE HOMOLISIS TERMICA
R-C-0 : O-C-RI» I»O O
------ j, R-C-O . + CO + R .C a l o r "
D e b i d o a l a g e n e r a c i ó n d e r a d i c a l e s l i b r e s , é s t e p e r ó
x i d o e s u s a d o c omo i n i c i a d o r d e r e a c c i o n e s d e p o l i m e r i z a c i ó n .
H I D R O L I S I S CON UN A L C A L I FUERTE (SOSA)
E n e l r o m p i m i e n t o d e l a m o l é c u l a e n d o s á t o m o s de l o s
d o s e l e c t r o n e s q u e f o r m a n e l e n l a c e , u n o s e q u e d a c o n c a d a -
f r a g m e n t o ó á t o m o .
- 10 -
REACCION DE OBTENCION DEL PEROXIDO DE DI-ISONONANOILO
L a o b t e n c i ó n d e l p e r ó x i d o o r g á n i c o e s a t r a v é s de l a
r e a c c i ó n e n t r e u n p e r ó x i d o i n o r g á n i c o y y u n c l o r u r o d e a c i -
l o .
E n l a r e a c c i ó n s e l e c c i o n a d a p a r a o b t e n e r e l p e r ó x i d o
d e d i - i s o n o n a n o i l o e s p o r m e d i o d e l p e r ó x i d o d e s o d i o y e l -
c l o r u r o d e i s o n o n a n o i l o , a l r e a c c i o n a r e n m e d i o a c u o s o se
o b t i e n e d i c h o p e r ó x i d o o r g á n i c o , d e a c u e r d o a l a s i g u i e n t e -
r e a c c i ó n :
CH
2 CH -C-CH -CH-CH -C3 f ¿ ¿
CH„ CH„ Cl
Na202
CLORURO DE
ISONONANO ILO
P ER OX ID O DE
S O D IO
CH„ CH„
CH„-C-CH0-CH-CH -C-O-O-C-CH -CH-CH -C-CH + 2 N a C l 3 . 2 i 2 ti ii t '
c h 3 c h 3 o CH„ CH-
PEROX IDO DE D I- IS O N O N A N O IL O CLORURO
DE SOD IO
V . - DESCRIPCION DEL PROCESO
V . l D IAGRAMA DE F LU JO .
( V e r f i g u r a N o . 1 ) .- 11
S I i lB O L O G IA D-.L DIAGRAMA DZ FLUJO
S IM BOLO D E S C R I P C I O N
B .................... BOMBA
BTP ................... BOMBA TANQUE PESADOR
BV .................... BOMBA DE V A C IO
C F ................... C EN TR IFU G A
D .................... DRENAJE
F .................... F I L T R O
T .................... TANQUE
TP .................... TANQUE PESADOR
TR ................... T R A N S F IE R E
V ................... VALVULA DE PASO
VD .................... VALVULA A DRENAJE
VDF ................... VALVULA DRENAJE F I L T R O
V F .................... VALVULA DE FONDO
- 13 -
V .2 D E S C R IP C IO N POR ETAPAS DEL PROCESO DE F A B R IC A C IO N DEL
P EROX ID O DE D I- IS O N O N A N O IL O
P a r a l a o b t e n c i ó n d e é s t e p e r ó x i d o , e l p r o c e s o c o n s t a
d e o c h o e t a p a s , q u e s o n :
V . 2 . 1 PREPARAC ION DE M ATER IA S PR IMAS
V . 2 . 2 R EA C C IO N DE O B T EN C IO N DEL P EROX IDO DE S O D IO
V . 2 . 3 R EA C C IO N DE P E R O X ID A C IO N DEL CLORURO DE ISONONANO ILO
V . 2 . 4 P U R I F I C A C I O N DEL P ERO X ID O OBT EN IDO
V . 2 . 5 SECADO DEL P EROX IDO
V . 2 . 6 F I L T R A C IO N PARA E L IM IN A R E L AGENTE SECADOR
V . 2 . 7 AJUSTE DE CONCENTRAC ION
V . 2 . 8 ENVASADO DEL P EROX ID O ORGAN ICO
D e s c r i p c i ó n d e c a d a e t a p a d e l p r o c e s o d e f a b r i c a c i ó n
d e l p e r ó x i d o d e d i - i s o n o n a n o i l o :
V . 2 . 1 PREPARAC ION DE M ATER IAS PR IMAS
E n l a p r e p a r a c i ó n d e l a m a t e r i a p r i m a , s e r e a l i z a e l
p e s a d o d e a g u a b l a n d a , h i d r ó x i d o d e s o d i o ( s o s a ) a l 50%, p e r ó
x i d o d e h i d r ó g e n o ( a g u a o x i g e n a d a ) a l 50%, c l o r u r o d e i s o n o n a
n o i l o m i n . 95% d e c o n c e n t r a c i ó n , s u l f a t o d e s o d i o y / o m a g n e s i o ,
y l a p r e p a r a c i ó n d e u n a s o l u c i ó n d e b i c a r b o n a t o d e s o d i o p o r
c a d a l o t e a f a b r i c a r .
V . 2 . 2 R EA C C IO N DE O B T EN C IO N DEL P EROX ID O DE S O D IO
L a o b t e n c i ó n d e l p e r ó x i d o d e s o d i o e s a t r a v é s d e l a -
r e a c c i ó n e n t r e e l h i d r ó x i d o d e s o d i o a l 50% y e l p e r ó x i d o d e
h i d r ó g e n o a l 50% e n u n m e d i o a c u o s o .
- 14 -
Esto se hacc- de la forma siguiente:
Se b o m b e a n 153 k g d e h i d r ó x i d o d e s o d i o a l 50% d e l
t a n q u e p e s a d o r a l r e a c t o r T - l , a c o n t i n u a c i ó n s e a d i c i o n a n 63
K g d e p e r ó x i d o d e h i d r ó g e n o a l 50%, c o n t r o l a n d o l a t e m p e r a t u r a
p r e v i a m e n t e e s p e c i f i c a d a e n l a s i n s t r u c c i o n e s d e o p e r a c i ó n d e
25 a 2 8 ° C . E l c o n t r o l d e t e m p e r a t u r a s e r e a l i z a u s a n d o u n c o n
t r o l a d o r r e g i s t r a d o r d e t e m p e r a t u r a q u e d e t e c t a l a t e m p e r a t u r a
d e l a r e a c c i ó n e n e l r e a c t o r T - l y a c c i o n a u n a v a l v u l a d e - -
c o n t r o l a u t o m á t i c o q u e r e g u l a e l f l u j o d e s a l m u e r a ( r e f r i g e
r a n t e ) , p a r a c o n t r o l a r l a t e m p e r a t u r a d e r e a c c i ó n e n l a f o r m a
c i ó n d e l p e r ó x i d o d e s o d i o d e s p u é s d e l t i e m p o d e r e a c c i ó n , e l -
p e r ó x i d o d e s o d i o s e | t r a n s f i e r e a r e a c t o r T-2 ,
V . 2 . 3 REACC ION DE P E R O X ID A C IO N DEL CLORURO D I ISONONANO ILO EN
REACTOR T-2
E n é s t a e t a p a s e r e a l i z a l a p e j í ó x i d a c i ó n d e l c l o r u r o d e
i s o n o n a n o i l o a p e r ó x i d o d e d i - i s o n o n a n o i l o i d e l a f o r m a s i g u i e n
t e :
A n t e s d e t r a n s f e r i r e l p e r ó x i d o d e s o d i o d e T - l a T-2
s e d e b e v e r i f i c a r q u e e l s i s t e m a d e c o n t r o l d e t e m p e r a t u r a d e l
r e a c t o r T-2 , e s t é e n o p e r a c i ó n .
P e s a r 250 Kg d e c l o r u r o d e i s o n o n a n o i l o e n e l t a n q u e p e
s a d o r . T e r m i n a d a l a t r a n s f e r e n c i a d e l D e r ó x n d o d e s o d i o a l - -
r e a c t o r T-2 , p o n e r e n o p e r a c i ó n á-i a g i t a d o r d e l r e a c t o r T-2 -
c o n t r o l a n d o l a t e m p e r a t u r a a 10°C d e l p e r ó x i d o d e s o d i o .
A l t e n e r l a t e m p e r a t u r a d e s e a d a e n e l r e a c t o r T-2 d e
i O ° C , i n i c i a r l a a d i c i ó n d e l c l o r u r o d e i s o n o n a n o i l o b o m b e a n d o
d e l t a n q u e p e s adOT a l r e a c t o r "'-2.
- 15 -
E s t o , c o n t r o l a n d o e l f l u j o c o n u n a v á l v u l a m a n u a l c u i
d a n d o q u e l a t e m p e r a t u r a n o s u b a d e l l í m i t e f i j a d o e n l a s - -
i n s t r u c c i o n e s d e o p e r a c i ó n d e 35 a 4 0 ° C , t e r m i n a r d e t r a n s f e r i r
e l c l o r u r o d e i s o n o n a n o i l o a l r e a c t o r T-2 .
D e s p u é s d e l a a d i c i ó n d e l c l o r u r o d e i s o n o n a n o i l o , d e j a r
a g i t a r 25 m i n . y s a c a r u n a m u e s t r a , p a r a c h e c a r e l PH d e l a f a
s e a c u o s a , d e b e s e r a l c a l i n o , d e n o s e r a s í s e d e b e a j u s t a r e l
PH c o n h i d r ó x i d o d e s o d i o a l 50%; s e e n v í a o t r a m u e s t r a a l l a b o
r a t o r i o p a r a v e r i f i c a r e l PH , a l q u e d a r a j u s t a d o é s t e , s e d e b e
c o n t i n u a r l a a g i t a c i ó n h a s t a c o m p l e t a r 45 m i n . , d e s p u é s d e é s t e
t i e m p o d e r e a c c i ó n , e n f r i a r e l l o t e e n t r e +3 a 0 ° C , a l t e n e r -
é s t a t e m p e r a t u r a e l l o t e s e t r a n s f i e r e d e T-2 a T-3 p a r a q u e d a r
e n a s e n t a m i e n t o . S e r a u e s t r e a e l p r o d u c t o p a r a d e t e r m i n a r - -
c o n c e n t r a c i ó n , P H , c l o r u r o s y á c i d o g r a s o .
V . 2 . 4 P U R I F I C A C I O N DEL P ER E0X ID 0 DE D I- IS O N O N A N O IL O
D e s p u é s d e l a s e n t a m i e n t o e n e l t a n q u e T-3 , s e h a c e l a
s e p a r a c i ó n d e f a s e s , l a f a s e i n f e r i o r a c u o s a s= “ f i v í a a l s i s t e
ma d e t r a t a m i e n t o d e e f l u e n t e s , l a s e p a r a c i ó n d e b e h a c e r s e c o n
m u c h o c u i d a d o p a r a e v i t a r d r e n a r p r o d u c t o . L a p u r i f i c a c i ó n
d e l p e r ó x i d o e s p o r m e d i o d e u n l a v a d o c o n s o l u c i ó n d e b i c a r b o
n a t o d e s o d i o e n a g u a b l a n d a a l 7% e n p e s o .
E l l a v a d o d e b i c a r b o n a t o d e s o d i o e s p r e v i a m e n t e p r e p a
r a d o e n e l t a n q u e p e s a d o r TP-1 .
A n t e s d e t r a n s f e r i r e l l a v a d o , s e p o n e e n o p e r a c i ó n e l
a g i t a d o r d e l t a n q u e T-3 (AT-3) y t a m b i é n s e p o n e n e n o p e r a c i ó n
e l c o n t r o l a d o r r e g i s t r a d o r d e t e m p e r a t u r a d e l m i s m o t a n q u e -
(TRC-3) p a r a c o n t r o l a r l a t e m p e r a t u r a e n t r e 5 y 1 0 ° C .
- 16 -
A l t e n e r t o d o p r e p a r a d o e n T-3 , t r a n s f e r i r e l l a v a d o d e
b i c a r b o n a t o d e s o d i o d e TP-1 a T-3 , a l t e r m i n a r l a t r a n s f e r e n
c i a a g i t a r 3 m i n . m á s , c o n t r o l a n d o l a t e m p e r a t u r a e n t r e 5 y
1 0 °C . S a c a r m u e s t r a d e l p e r ó x i d o p a r a d e t e r m i n a r c l o r u r o s y -
á c i d o g r a s o . Q u i t a r d e o p e r a c i ó n e l a g i t a d o r y d e j a r e n a s e n t a
m i e n t o p o r 30 m i n .
V . 2 . 5 SECADO DEL P EROX IDO
D e s p u é s d e t e n e r u n a s e p a r a c i ó n a c e p t a b l e e n e l t a n q u e
T-3 , l a f a s e o r g á n i c a s e t r a n s f i e r e a l t a n q u e d e s e c a d o T-5 , -
d o n d e s e e l i m i n a l a h u m e d a d c o n s u l f a t o d e s o d i o a n h i d r o . D u
r a n t e é s t e p e r í o d o s e d e b e c o n t r o l a r l a t e m p e r a t u r a d e 0 a 3 °C
p o r m e d i o d e u n c o n t r o l a d o r r e g i s t r a d o r d e t e m p e r a t u r a (T R C - 5 ) ,
q u e a c c i o n a u n a v á l v u l a d e c o n t r o l a u t o m á t i c o q u e r e g u l a e l
f l u j o d e s a l m u e r a ( r e f r i g e r a n t e ) . D e s p u é s d e l t i e m p o d e s e c a
d o s a c a r d e o p e r a c i ó n e l a g i t a d o r (AT-5) y s e d e j a e n a s e n t a
m i e n t o d u r a n t e 20 m i n .
V . 2 . 6 F I L T R A C IO N PARA E L IM IN A R EL AGENTE SECADOR
A l t e n e r l o s f i l t r o s F - l y F-2 p r e p a r a d o s p a r a i n i c i a r
l a f i l t r a c i ó n , h a c e r v a c í o e n e l t a n q u e r e c i b i d o r T-6 y - -
f i l t r o s , a l t e n e r e l v a c í o i n d i c a d o p o r e l p r o c e d i m i e n t o , i n i
c i a r l a f i l t r a c i ó n . T r a n s f e r i r d e T-5 a f i l t r o s F - l y F-2 -
c o n t r o l a n d o e l f l u j o p a r a e v i t a r s a t u r a r a e s t o s . L a s a t u r a
c i ó n d e l o s f i l t r o s e s o r i g i n a d a p o r l a f o r m a c i ó n d e l a t o r t a
d e s u l f a t o d e s o d i o . D u r a n t e e l f i l t r a d o l a t e m p e r a t u r a e n
l o s f i l t r o s y d e l t a n q u e r e c i b i d o r s e c o n t r o l a d e 0 a 3 ° C .
A l t e r m i n a r e l f i l t r a d o h a c i a e l t a n q u e r e c i b i d o r T-6 ,
s e d e b e r o m p e r e l v a c í o e n e l t a n q u e T-6 y t r a n s f e r i r d e T-6
a T-8 ó T-9 p a r a e l a j u s t e d e c o n c e n t r a c i ó n .
- 17 -
V.2.7 AJUSTE DE CONCENTRACION
L o s t a n q u e s T-8 ó T-9 s o n l o s t a n q u e s d o n d e s e h a c e e l
a j u s t e d e c o n c e n t r a c i ó n .
L o s t a n q u e s T-8 ó T-9 , d e b e n d e t e n e r u n a t e m p e r a t u r a
m á x im a d e 5 °C a n t e s d e r e c i b i r e l p é r ó x i d o .
A l t e n e r e l p e r ó x i d o e n l o s t a n q u e s T-8 ó T-9 s e d e b e
c h e c a r e l n i v e l a l c a n z a d o e n c e n t í m e t r o s , p a r a s a b e r l a e q u i
v a l e n c i a e n k i l o g r a m o s ; é s t o p a r a d e t e r m i n a r l a c a n t i d a d d e
s o l v e n t e n e c e s a r i o p a r a d i l u i r a l 75%.
V . 2 . 8 ENVASADO DEL P ERO X ID O ORGAN ICO
A l t e n e r e l p r o d u c t o u n a c o n c e n t r a c i ó n d e l 75%, e s
e n v a s a d o e n p o r r o n e s d e p o l i e t i l e n o d e 20 l i t r o s d e c a p a c i
d a d .
D e s p u é s d e l e n v a s a d o , e s l l e v a d o a l a l m a c é n r e f r i g e
r a d o y d e b e m a n t e n e r s e a u n a t e m p e r a t u r a e n t r e -10 y - 1 5 °C .
- 18 -
V.3 BALANCE DE MATERIA
PRIMERA REACCION: FORMACION DEL PEROXIDO DE SODIO
2 NaOH + H202 > N a2°2 + 2 H2 °
P .M . 40 34 78 18
CONTEN ID O 80 34 78 36
A L IM E N T .AL 50% 153 63
A L IM E N T .
AL 100% 76 .5 3 1 .5 72 .26 33 .35
CALCULO DEL R EA C T IV O L IM IT A N T E ( R . L . )
POR COMPARACION E S T EQ U IO M E TR IC A DE LAS CANT IDA DES DE R EA CT IVO S
80 Ke NgOM x 31 .5 K g H20? = 74 .11 K g d e s o s a a l 100%34 K g H202
34 K g H O — x 76 .5 K g NaOH = 32 .51 K g d e H O a l 100%80 K g NaOH
R E A C T IV O L IM IT A N T E = P e r ó x i d o d e h i d r ó g e n o ( a g u a o x i g e n a d a )
R EA C T IV O EXCESO = H i d r ó x i d o d e s o d i o ( s o s a )
CALCULO DEL PORCENTAJE EN EXCESO DEL H ID R O X ID O DE SOD IO
Kg E x c . NaOH = 76 .5 - 74.11 = 2 .39 K g d e NaOH
% E x c . NaOH = 2 .39 x 100 = 3 .2249 %
74.11
- 19 -
CALCULO DE LOS PRODUCTOS CONS IDERANDO COMO BASE DE CALCULO
3 1 .5 KG DE P EROX ID O DE H ID ROG ENO .
K g ri202 = 31 .5 K g a l 100%
78 K g N a O — X 31 .5 K g H 202 = 72 .26 K g N a ^34 K g H202
36 K g H O t- x 3 1 .5 K g H20 = 33 .35 K g HgO34 K g H202
BALANCE DE M ATER IA
ENTRADA SA L ID A
NaOH = 7 6 .5 K g N a 2°2
H202 = 31 .5 H20
NaOH
T o t a l = 108 .0 K g 108 .00 K g
SEGUNDA R EA C C IO N ; FORMAC ION DEL P EROX ID O DE D I- IS O N O N A N O IL O
72 .26 K g
33 .35 K g
2 .39 K g
R E A C C IO N Q U IM IC A
P . M. ( K g / K g m o l ) 176.5 78 314 58 .5
CONTEN ID O (Kg) 353 78 314 117
A L IM E N T . (Kg) 250 72.76
C O N C E N T . ( % ) 95 100
CALCULO DEL R E A C T IV O L IM I T A N T E POR COMPARACION E S T EQ U IO M E TR IC A
DE LAS CANT IDA DES DE R EA C T IV O S AL IM ENTADOS .
C l o r u r o d e C l o r u r o d e353 K g I s o n o n a n o i l o x 72.26 K g N a „ 0 ^ = 327 .02 I s o n o n a n o i l o
78 K g N a 2022 2
78 K g Na O C l o r u r o de x 250 K g I s o n o n a n o i l o = 55 .24 Kg N a 2° 2
353 K g C l o r u r o d eI s o n o n a n o i l o
R EA C T IV O L IM I T A N T E : C l o r u r o d e i s o n o n a n o i l o
R EA C T IV O EN EXCESO : P e r ó x i d o d e s o d i o
K g r e a c t . e x c . = 72 .26 - 55 .24 = 17 .02 K g P e r ó x d o d e s o d i o
% e x c . N a 202 = -17.02 _ x 1QQ = 30-81 %
CALCULO DE LOS PRODUCTOS CONS IDERANDO BASE DE CALCULO 250 K g DE
CLORURO DE IS O N ON A N O ILO .
P e r ó x i d o d e C l o r u r o d e314 K g d i - i s o n o n a n o x l o x 25Q K g I s o n o n a n o l l o = 222.37353 K g C l o r u r o d e P e r ó x i d o d e
I s o n o n a n o l l o d i - i s o n o n a n o i l o
- 21 -
C l o r u r o d e117 K g N a C l _____________ x 250 K g I s o n o n a n o i l o = 82 .86 K g N a C l
353 K g C l o r u r o d eI s o n o n a n o i l o
BALANCE DE M ATER IA
M ATER IA L
C l o r u r o d e i s o n o n a n o i l o
P e r ó x i d o d e s o d i o
P e r ó x i d o d i - i s o n o n a n o i l o
C l o r u r o d e s o d i o
T O T A L
ENTRADA SA L ID A
250
72 .26 17 .02
222.37
82 .86
322.26 322.25
- 22 -
VI.- ESTUDIO Y ANALISIS DE LA REACCION
V I . 1 E S TU D IO T ERMOD INAM ICO
V I . 1 .1 D E TERM INA C ION DEL CALOR ESTANDAR DE R E A C C IO N A 25°C
PR IMERA ETAPA DE R EA C C IO N
- CALCULO DEL CALOR DE R EA C C IO N ESTANDAR PARA OBTENER EL N a20?
A 2 5 °C .
2 NaOH + H?02 - i N a 2°2 + 2 H2°
- CALORES DE FORMAC ION A C O N D IC IO N E S ESTANDAR DE 25°C, (11).
-101.96 k c a l / m o l
= - 45 .16 k c a l / m o l
= -119.2 k c a l / m o l
= - 68 .317 K c a l / n o l
-^ Y Ir ^ hr
m o l (-119.2 k c a l / m o l ) + 2 n o l (-68 .317 k c a l / m o l Q
m o l (101 .96 k c a l / m o l ) + 1 n o l (-45 .16 k c a l / m o l ) j
L19.2 —136.634*! k c a l - f-203 .92 -45 . l g k c a l
■255.834J k c a l + 249.08 k c a l
6 .754 k c a l a 2 5 °C
SEGUNDA ETAPA DE R EA C C IO N
E l p e r ó x i d o d e d i - i s o n o n a n o i l o s e o b t i e n e a p a r t i r d e l
c l o r u r o d e i s o n o n a n o i l o y é s t e c l o r u r o s e g e n e r a a p a r t i r d e l
á c i d o i s o n o n a n o i c o .
E l e s t u d i o t e r m o d i n á m c o s e r e a l i z a r á a p a r t i r d e l a
r e a c c i ó n d e o b t e n c i ó n d e l c l o r u r o d e x s o n o n a n o i l o .
- 23 -
(7) , (10)
A H f s o s a
A H f H2°2
A H f N a2°2A H f H2 °
Ah r
Ah r * 0
C p
A h r
■ l 2
= c -
Ah r
- [-;
Ah r
= -
D E T E R M IN A C IO N DEL CALOR ESTANDAR DE R EA C C IO N DEL CLORURO DE I S O N O N A N O IL O .
R EA C C IO N Q U IM IC A
CH 3 0 CH33CH -C-CH -CH-CH -C + P C I 3CH -C-CH -CH-CH -C + H PO
3 , 2 , 2 3 3 , 2 , ¿ s 3 3
c h 3 c h 3 o h c h 3 c h 3 C l
D E T E R M IN A C IO N DEL CALOR ESTANDAR DE FORMAC ION DEL A C ID O 3 , 5 , 5 , T R IM E T I L H E X A N O IO O (A C ID O I S O N O N A N O IC O ) , POR E L METODO A D I T I V O DE C O N T R IB U C IO N DE GRUPOS A TOM ICO ( C O N T R IB U C IO N DE GRUPOS) A 2 5 ° C . ( 6 ) , (1 0 ) , (1 1 ) .
/ \ H ° = - 146,560 c a l / m o l^ f c9 H 1800
D E T ER M IN A C IO N D E L CALOR ESTANDAR DE R EA C C IO N A 25 °C DEL CLORURO DE IS O N O N A N O ILO (CLORURO 3 , 5 , 5 , T R IM E T I L H E X A N O IL O ) , POR M ED IO DEL METODO DE N ERG IA DE EN LA CES .
E s t e m é t o d o , c o n s i s t e e n u t i l i z a r l a s e n e r g í a s d e e r l a -
c e p a r a c a l c u l a r l a H£ ó H» d e u n c o m p u e s t o , e n é s t e n é t o
d o l a e n e r g í a d e u n a m o l é c u l a s e a t r i b u y e p r i m o r d i a l m e n t e a l a
e n e r g í a d e l o s e n l a c e s q u í m i c o s c o n t e n i d o s e n l a s m o l é c u l a s .
C u a n d o r e a c c i o n a u n c o m p u e s t o , l o h a c e d e b i d o a l a r u p t u r a ó -
d i s o c i a c i ó n d e u n o ó ñ a s d e s u s e n l a c e s . L a e n e r g í a d e e n l a c e
y l a e n e r g í a d e d i s o c i a c i ó n s o n e q u i v a l e n t e s e n e l c a s o d e mo
l é c u l a s d i a t ó m i c a s .
L a e n e r g í a d e e n l a c e e n u n c o m p u e s t o p o l i a t ó n i c o e s l a
c a n t i d a d d e e n e r g í a p r o m e d i o n e c e s a r i a p a r a r o m p e r u n e n l a c e -
p a r t i c u l a r d e u n a m o l d e l c o m p u e s t o .
E n l a f o r m a c i ó n d e u n e n l a c e i m p l i c a u n a l i b e r a c i ó n d e
e n e r g í a c u y a m a g n i t u d e s n e g a t i v a ; l a r u p t u r a d e c u a l q u i e r e n
l a c e i m p l i c a u n s u m i n i s t r o d e e n e r g í a c u y a m a g n i t u d e s p o s i t i
v a .
- 24 -
E l m é t o d o p a r a d e t e r m i n a r e l c a l o r e s t a n d a r d e f o r n a -
c i ó n o o r e n e r g í a d e e n l a c e s D r o p o r c i o n a l a s i g u i e n t e e c u a c i ó n :
(6), (10), (11).
e n l a c e s r o t o s f o rm a d o s
G h° = ¿AH°er + ¿ ü H“ef
e r = e n l a c e s r o t o s
e f = e n l a c e s f o r m a d o s .
R EA C C IO N Q U IM IC A PARA OBTENER EL CLORURO DE ISON ON AN O ILO ( C l o r u r o 3 , 5 , 5 , t r i m e t i l h e x a n o i l o ) .
C«o CHo n, 3 ,0 t 33CH -C-CH -CH-CH -C + P C I — > 3CH -C-CH -CH-CH -C + H PO
3 i 2 • 2 o J i ¿ i ^c h 3 c h 3 o h c h 3 c h 3 C1
BALANCE DE E N E R G IA PARA ENLACES ROTOS
1 ( -OH ) = 1 (108000) = 108000 c a l / m o l
= 3 m o l (108000)T- 324000 c a l .
3 ( P - C l )= 3 (78500) c a l / m o l = 235500 c a l / m o l
= 1 m o l P C l g (235500) c a l / m o l = 235000 c a l .
= 324000 c a l + 235500 c a l = 559500 c a l .
BALANCE DE E N ERG IA PARA ENLACES FORMADOS
1 ( C - C l ) = 1 (83500) c a l / m o l = -83500 c a l / m o l
3 m o l (-83500) c a l / m o l = -250000 c a l .
- 25 -
3 (H-P) = 3 (-79000) c a l / m o l = -237000 c a l / m o l
1 m o l (-273000) = -2^3000 c a l
3 (P-0) = 3 (-142300) c a l / m o l = -426900 c a l / m o l
1 m o l (-426900) c a l / m o l = -426900 c a l .
^ H 0 PARA ENLACES FORMADOS
S £ / N h 0 = -250500 -237000 -426900 = -914400 c a le f
E l c a l o r e s t á n d a r d e r e a c c i ó n a 25 °C d e l c l o r u r o
d e i s o n o n a n o i l o e s :
CALCULO DEL CALOR ESTANDAR DE FORMAC ION DEL CLORURO DE ISON O N A N O ILO
E c u a c i ó n g e n e r a l :
/ \ H ° + 559500 c a l + (-914400)c a l = -354900 c a lR
A « R C l i s oP R
R C l i s oC a l o r e s t á n d a r d e r e a c c i ó n d e l c l o r u r o d e I s o n o n a n o i l o
"A p = C o e f i c i e n t e e s t e q u i o m é t n c o d e p r o d u c t o s
& H ° = C a l o r e s t á n d a r d e f o r m a c i ó n d e p r o d u c t o sP
t l R = C o e f i c i e n t e e s t e q u i o m é t r i c o d e r e a c t a n t e s
Ü H » = C a l o r e s t á n d a r d e f o r m a c i ó n d e r e a c t a n t e s . R
- 26 -
PDespejamos ^ Hf
ñH' = Ah° +2yiH/\H»p p p
[ ( V l f t H f í + ( Y l i n p ) = A h ° + (YVAh°5 + O J & flp
C l o r u r o A c i d o A c i d o T r i c l o r u r oi s o n o n a n o i l o f o s f o r o s o I s o n o n a — d e f o s f o r o
n o i c o
+ (VIÜH9.) + (YIAhj) - (HAh°)i R ■»■ I
C l o r u r o A c i d o T r i c l o r u r o A c i d oI s o n o n a n o i l o I s o n o n a n o i c o d e f ó s f o r o f o s f o r o s o
A c i d o i s o n o n a n o i c o = -146560 c a l / m o l
T r i c l o r u r o d e f ó s f o r o -91000 c a l / m o l
A h ° A c i d o f o s f o r o s o = -232200 c a l / m o l
C l o r u r o i s o n o n a n o i l o = -354900 c a l
( f l A H » ) = -354900 c a l + 3 m o l t-146560 c a l / m o l ) + 1 m o l
C l o r u r o (-91000 c a l / m o l ) - 1 m o l (-232200 c a l / m o l )i s o n o n a n o i l o
( 7 [ A H p = -354900 c a l + (-439680-91000) c a l + 232200 c a l
C l o r u r o -- -663380i s o n o n a n o l l o
( { \ H p = -663380 c a l = -663380 ~ a l1) 3 m o l
( ^ H f ) = -221126 c a l / m o l a 25°C
D ETER M IN A C IO N DEL CALO1? SSTA'JDAF DE R EA C C IO N A 25 °C DEL
P EROX ID O L D T-ZSONO H Í I O I L O .
- 27 -
REACCION QUIMICA PARA OBTENER EL PEROXIDO DE DI-ISONONANOILO
ch3 o ch32 C H - C - C H -CH-CH -C + N a O C H - C - C H -CH-CH -C-O-
3 , 2 , ¿ ¿ mCH3 CH g C l CH3 CHg O
?H3- c h 2- c h - c k 0- c - c h 3 1- :
CH3 CHg
, . 02 R-C + Na O — * R-C-O-O-C-R + 2 N a C lx 2 2 ii n
C1 O o
A h° = + 2 !A h°R e r e f
BALANCE DE E N E RG IA PARA ENLACES ROTOS
1 ( C - C l ) = 1 (83500 c a l / m o l ) = 83500 c a l / m o l
= 83500 c a l / m o l x 2 m o l = 167,000 c a l
2 (O-Na) = 2 (85000 c a l / m o l ) = 170000 c a l / m o l
= 170000 c a l / m o l x 1 m o l = 170 ,000 c a l
= (167,000 + 170,000) c a l = 337 ,000 c a le r
BALANCE DE E N E R G IA PARA EN LA CES FORMADOS
2 (C - O) = 2 (-85800 c a l / m o l ) = -171.600 c a l / m o l
= -171,600 c a l / m o l x 1 m o l = -171,600 c a l
1 ( N a - C l ) = 1 ( .98000 c a l / m o l ) = -98000 c a l / m o l
= - .98000 c a l / m o l x 2 m o l = -196000 c a l
■0-C-
0
: N a C l
- 28 -
-2&H _ = -367,600 c a l .e f
= -171,600 cal + -196,000 cal = -367,600 cal
CALOR ESTANDAR DE R EAC C ION A 25°C DEL P EROX ID O DE D I- IS O N O N A N O ILO .
Ah» = Her + ZÜHef
A H » = 337,000 c a l + (-367,600) c a l = -30600 c a lR
A h » , = -30600 c a l .R P e r o x i d o
CALOR ESTANDAR DF FORMAC ION A 25°C DEL PEROX IDO Dl D I- IS O N O NAN O ILO .
A h í = ‘'1 A H f - "WAhp r o d u c t o s r e a c t i v o s
VI A h = A h » + M A H rp r o d u c t o r e a c t i v o s
( IA A h») . . + "HAh» = A h» J i &h» +Y!Ah »f p e r o x i d o r NaC1 R 1 C l o r u r o 1N a 202
I s o n o n an o i l o
HAh» = Ah» +>1Ah° + 11 Ah» •- HAh»p e r ó x i d o C l o r u r o N a ^ O N a C l
I s o n o n an o i l o
A h » = -^21126 c a l / m o lC l o r u r o I s o n o n a n o i l o
A H° = - 0 .1192 c . a ’ / n o lf N a 202
J -
£ n ° = -97324 c a l / m o lf N a C l
= —30600 ca lRP e r ó x i d o
Y lfcH0 = A h í +YIAh “ + ÍI&h ° +Y1Ah °^ P e r ó x i d o P e r ó x i d o C l o r u r o N a 2 °2 NaC1
Isononanoilo
= -36600 c a l + 2 m o l (-221126 c a l / m o l ) + I m o í (-0 .1192 c a l / m o l )
- 2rao l (-97324 c a l / m o l )
-30600 c a l + (-442252 - 0 .1192) c a l + 194648 c a l
= -278204 c a l
£ H o | -278204 c a l = _ 278204 c a l / m o l .
^ P e r ó x i d o 1 roo!
- 30 -
VI. 2 AVANCE DE REACCION Y GRADO DE CONVERSION
V I . 2 .1 AVANCE DE REACC IO N
E l a v a n c e d e r e a c c i ó n q u í m i c a , e s t á d a d o d i r e c t a m e n t e
p o r l a c o n v e r s i ó n d e l o s r e a c t a n t e s a p r o d u c t o s .
D E T E R M IN A C IO N DEL AVANCE DE R EA C C IO N DF LA OB T EN C IO N DEL PERO X ID O DE D I- IS O N O N A N O IL O .
ECUAC ION QU IM ICA-
C l o r u r o d e i s o n o n a n o i l o
P e r ó x i d o d e s o d i o
P e r ó x i d o d e d i - i s o n o n a n o i l o
C l o r u r o d e s o d i o
C o e f i c i e n t e e s t e q u i o m é t n c o
J¡) a A + p b B --- ♦ J e C + j ) d D
R EACC ION ESTUD IADA
2 A + B --- * C + 2 D
E n e l p u n t o V .3 ( b a l a n c e d o m a t e r i a ) , s e d e t e r m i n ó q u e
e l r e a c t i v o l i m i t a n t e e s e l c l o r u r o d e i s o n o n a n o i l o ( A ) , e n -
f u n c i ó n d e é s t e r e a c t i v o s e r e a l i z a r á n l o s c á l c u l o s .
A l i m e n t a c i ó n a l r e a c t o r T-2:
A = 250 Kg
V o l . t o t a l d e r e a c c i ó n = 1224 l t s .
D E TERM IN A C IO N DE LA CONCENTRAC ION I N I C I A L DE ( A ) .W
C = •— £- = -K-g- - 0 .2042 K g / l t s = 204 .2 g r / l i s .° T 1224 l t s
ol -
PM, = 176 .5 g r / m o lA
CA o = 204 .2 g r / l t s x — ^ m' ~ ----176 .5 g r
C , = 1 .1569 m o l e s / l t sAo
P o r a n á l i s i s d e l a b o r a t o r i o d e c o n t r o l q u í m i c o , s e d e
t e r m i n ó l a c o n c e n t r a c i ó n d e l c l o r u r o d e i s o n o n a n o i l o a l f i n a l
d e l a r e a c c i ó n (C ) .Af
-4C = 6 .9121 x 10 m o l e s / l t .
A f
N ú m e r o d e m o l e s q u e r e a c c i o n a n ó n ú m e r o d e m o l e s - -
c o n v e r t i d a s a p r o d u c t o , s e r e p r e s e n t a n p o r :
N = NA r e a c c i o n a d a s A c o n v e r t i d a s
P o r l o t a n t o e l a v a n c e d e r e a c c i ó n q u e d a d e f i n i d o e n
f u n c i ó n d e l c l o r u r o o r g á n i c o d e l a f o r m a s i g u i e n t e :
NA c o n v e r t i d a s j ) A
f* IN¿ = A c o n v e r t i d a ; a v a n c e d e r e a c c i ó n
Í>A
D E T ER M IN A C IO N DEL NUMERO DE MOLES CONV ER T ID AS A PEROX IDO
N = C„ - C . * = 1.1569 - 6 .9121 x 10 4A c o n v . Ao A f
N = 1 .1562 m o l e s / l t )J A = 2A c o n v . ~
CALCULO DEL AVANCE DE R EA C C IO N
jj> A c o n v . 1 .1562 „ ,= — = = 0 .5781 m o l e s / l t .
- 32 -
VI.2.2 CALCULO DEL GRADO DE CONVERSION
ñ n ú m e r o d e m o l e s c o n v e r t i d a síCA =
m o l e s a l i m e n t a d a s
N.A c o n v j)
^ A= A j í Á -
éC
2 x 0.5781 m o l e s / l t .
C 1.1569 m o l e s / l t .Ao
A - 0 .9993 = 99 .93
A conv.
Ao
- 33 -
VI.3 DETERMINACION DE LA CONSTANTE DE EQUILIBRIO (K )
L a c o n s t a n t e d e e q u i l i b r i o s e p u e d e e x p r e s a r e n t é r m i n o s
d e l n ú m e r o d e m o l e s d e p r o d u c t o s y e l n ú m e r o d e m o l e s de l o s
r e a c t a n t e s e n e q u i l i b r i o , d e l a f o r m a s i g u i e n t e :
C o n s i d e r a n d o q u e l a r e a c c i ó n s e c o m p o r t a i d e a l m e n t e .
( * ) = C o n d i c i ó n e n e l e q u i l i b r i o .
C o n d i c i o n e s d e o p e r a c i ó n d u r a n t e l a r e a c c i ó n :
P r e s i ó n a t m o s f é r i c a
T e m p e r a t u r a = 35°C
E c u a c i ó n q u í m i c a :
C l o r u r o d e i s o n o n a n o i l o = A
P e r ó x i d o d e s o d i o = B
P e r ó x i d o d i - i s o n o n a n o i l o = C
C l o r u r o d e s o d i o = D
K
C o e f i c i e n t e e s t e q u i o m é t r i c o =
R e a c c i ó n e n e s t u d i o
2 A + B C + 2 D- 34 -
COMPUESTO
MOLESI N I C I A L E S
M O IE b En' E Q U I L I B R I O
C l o r u r o d e i s o n o n a n o i l o 1 .4164 1.4164
P e r ó x i d o d e s o d i o 0 .9230 0.9230
P e r ó x i d o d i - i s o n o n a n o i l o 0
C l o r u r o d e s o d i o 0
N ú m e r o t o t a l d e m o l e s e n e q u i l i b r i o ( “ 0
N * = 2.3394iN ú m e r o d e n o l e s e n e q u i l i b r i o p o r c o m p u e s t o :
N * = 1.4164 - 2A
£
2 £
= 0 .9230 -
A Ü = 2 l > ) p r o d . - Z)> r e a c t a n t e s
A ¿ ) = ^ j ) c + j ) d | _ ^ ¿ ) a + ¿)bj = ( l + 2) ( i . 2) .