proceso de nitraciÓn

PROCESO DE NITRACIÓNINTEGRANTES:

ROQUE CUEVA, ANTHONY STEVEN

MARQUINA AGUILAR, JESUS SPENCER

VARGAS RIVEROS, DIANA CAROLINA

NAVARRO SAAVEDRA, FRANZ ARTURO

PROCESO DE NITRACIÓN

Es un proceso en el cual un grupo nitro (-NO2) es químicamente adherido a un átomo de carbón, oxígeno, o de nitrógeno en un compuesto orgánico. Un átomo de hidrógeno o de halógeno es a menudo reemplazado por el grupo nitro.

NITRACION DEL BENCENO

•Condiciones de operación en el reactor:* temperatura: 55-60 ºC* presión :1 atm.* fase: liquida* tiempo:4 -8 horas* benceno/acido: 1.1/1

se considera todos los compuestos que de acuerdo con la termodinámica, cinética y química de la reacción son posibles de obtenerse a las condiciones que opera el reactor . En este caso :

Reacciones secundarias:

MATERIA PRIMA•Benceno

INSUMOS:•Ac. Nítrico•Agua•NO•Ac. Sulfúrico•Catalizador (no usa)

PROPIEDADES FISICO- QUIMICAS DE REACTANTES Y PRODUCTOS

Compuesto temperatura de ebullición

(°C)

Temperatura de fusión

(°C)

Solubilidad en agua

C6H6 80 6 Insol. agua

Ac.nítrico (acuoso)

86 -42 solub. Agua

Agua 100 0 …………..

Nitrobenceno 210 5,7 Insol. agua

Dinitrobenceno

302 89 Insol. agua

trinitrobenceno

desc. 61 Insol. agua

NO gas

H2SO4 167 -24 solub. agua

•Variables termodinámicas de la reacción principal:

o ΔH de reacción : -28 Kcal/ molo Reacción: irreversibleo Catalizador: no usa

Diagrama de flujo del proceso

•Se carga el reactor con benceno y luego el ácido nitrante (H2SO4, HNO3, H2O). Se agrega lentamente debajo de la superficie del benceno.

•La temperatura de la mezcla se mantiene entre 50 – 55ºC ajustando el caudal de alimentación de la mezcla ácida y del enfriamiento.

•La mezcla reaccionada se pasa a un separador donde el ácido gastado se alimenta y se retira por el fondo para ser reconcentrado – recuperado.

•El nitrobenceno crudo sobrenadante se extrae por rebalse, es lavado en varias etapas con carbonato de sodio diluido y finalmente con agua.

•Según la pureza deseada del producto, se lo puede destilar. Se suele usar un leve exceso de benceno para asegurar que poca a ningún ácido nítrico quede en el ácido gastado.

•La duración de la reacción es de 2 a 4 hs. Y los rendimientos típicos del 95 – 98%.

DIAGRAMA DE BLOQUES

•Para que la reacción sea la correcta y no se den excesos de subproductos no deseados es conveniente que los reactivos entren a unas concentraciones dentro de un intervalo concreto.

•El ácido nítrico debe entrar a una concentración entre el 3 y el 7,5 % en peso en la mezcla de ácidos.

•El sulfúrico tiene que tener una concentración comprendida entre un 58,5 y un 66,5 % en peso.

•Y el agua, que es tercer componente de la mezcla de ácidos no puede tener una concentración inferior al 28 % en peso ni superior al 37 % en peso.

•Una vez mezclados los ácidos, salen del mezclador a una temperatura de 120 ºC.

En el primer reactor queremos que entren a una Tª de 80 ºC, así que entre el mezclador y el primer reactor hay un intercambiador de calor para enfriar la mezcla.

•A su vez, en el primer reactor, hay una entrada de benceno al 99,9 %, que es el otro reactivo necesario para que se dé la reacción; también entra a temperatura de ambiente.•El benceno tiene que entrar en exceso, para asegurar que todo el ácido nítrico reacciona.•La mezcla pasa a través de los 4 reactores adiabáticos.

• En el primero se consigue una conversión del 91 %• En el segundo la conversión alcanza el 98 %.• En el tercero el 99 % • En el cuarto la conversión final es del 99,5 %. • La mezcla debe estar bien agitada.

•Al salir del cuarto reactor la temperatura de la mezcla es de 135,75 ºC y en el separador interesa que entre a 80 ºC porque el benceno puro tiene un punto de ebullición de 80 ºC y al hacer la separación, si se hiciese a temperatura más baja, habría peligro de que se evaporase.

•Por la cabeza del separador sale la fase orgánica, que contiene benceno y nitrobenceno principalmente. Por colas sale en su mayoría ácido sulfúrico y agua con algo de nítrico que quedaba sin reaccionar.

Tecnología de purificación del producto

•Para eliminar las impurezas generadas en la reacción, como dinitrofenol y ácido pícrico, se hacer pasar la mezcla orgánica que sale del separador por un extractor centrífugo.

•El agente extractor utilizado es el carbonato sódico, que seadministra al equipo extractor mediante un dosificador para poder obtener la mezcla agua-carbonato en la proporción deseada. El carbonato, que proviene de un silo de almacenamiento, se hace llegar al dosificador mediante una bomba neumática.

Una vez se han eliminado las impurezas y se han enviado a tratamiento medioambiental, la corriente de salida del extractor, que contiene benceno y nitrobenceno, se hace pasar por una columna de stripping; Se utiliza una corriente de vapor de agua para separar el benceno del nitrobenceno, con lo que, después de someterlo a enfriamiento con un intercambiador, se envía a la zona de almacenamiento de producto acabado. •El nitrobenceno obtenido contiene unas impurezas de menos de 500 ppm de Dinitrobenceno.

•Para reaprovechar el benceno que se ha separado, se envía la corriente de salida del stripping que contiene agua y benceno a un separador. Allí se separan y se puede recircular el benceno a la línea de entrada de benceno al primer reactor. El rendimiento global del proceso es de un 98 %.

Impacto ambiental

•Numerosos peligros están presentes en muchas reacciones de nitración y en el manipule de productos nitrados.• Muchos hidrocarburos nitrados son explosivas (Trinitrotolueno, nitroglicerina (glicerol trinitrado), dinitrotolueno, etc.)• La mezcla de nitrobenceno, ácido nítrico y agua son explosivas bajo un extenso rango de condiciones.•Los nitroaromaticos y algunas parafinas polinitradas son altamente toxicas en el aire en el contacto con la piel.

fin