produccion de cloruro de etilo
TRANSCRIPT
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ
FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA
D E P A R T A M E N T O A C A D É M I C O D E I N G E N I E R Í A
CATEDRÁTICO :
Ing. wilder EUFRACIO arias
CATEDRA :
SÍNTESIS DE PROCESOS QUÍMICOS
REALIZADO POR:
ALVAREZ GODIÑO, Giovana
CHEVALIER SANTIVÁÑEZ, Marcel
ROJAS CASTILLO, Ana
SALCEDO PORRAS, Isabel Constanza
VIDAL PEREZ, Rolfo
YAURI GARCIA, Carlos
ALUMNOS DEL VIII SEM. DE LA FIQ-UNCP
PRODUCCION DE CLORURO DE ETILO
INTRODUCCIÓN
Se quiere simular el proceso de fabricación de cloruro de etilo. Este es un proceso integrado en el cual tienen lugar dos reacciones, el etano reacciona con el cloro para producir cloruro de etilo y acido clorhídrico (R-I) y el etileno reacciona con el acido clorhídrico para producir cloruro de etilo
El proceso es alimentado por dos corrientes. Una contiene etano, etileno y algo de dioxido de carbono y la otra contiene cloro. Se alimentan las mismas cantidades (molares) de etano y etileno.La corriente liquida va a mezclarse con otra corriente que constituir a la produccion de cloruro de etilo. La corriente vapor se introduce en un nuevo reactor donde se producen ambas reacciones (reactor de hidrocloracion). La salida de este reactor se vuelve a enfriar. La corriente condensada se mezcla con la corriente liquida y constituye el cloruro de etilo producto.
NIVEL 0: INFORMACION DE ENTRADA:
1- INFORMACIÓN BÁSICA:1.1. VELOCIDADES DE LAS REACCIONES QUÍMICAS
C2H6 + Cl2 →C2H5Cl + HCl [R-I]
C2H4 + HCl ↔ C2H5Cl [R-II]
aA + bB → pP + qQ
La velocidad de reacción v (también r o R) de una reacción química que se da en un
sistema cerrado bajo condiciones de volumen constante, sin que haya acumulación de
intermediarios de reacción, pero en nuestro trabajo consideramos la velocidad como
nuestra producción que está definida por:
Es importante tener en cuenta que la definición previa es válida sólo para una sola
reacción, en un sistema cerrado de volumen constante. Esta suposición muy
frecuentemente implícita debe ser explicitada, de lo contrario la definición es
incorrecta: si se agrega agua a un recipiente conteniendo agua salada, la
concentración de la sal disminuye, aunque no haya reacción química.
Para cualquier sistema en general, debe tomarse en cuenta el balance de masas
completo:
ENTRANTE - SALIENTE + GENERACIÓN = ACUMULACIÓN.
Cuando se aplica al caso más simple señalado previamente, esta ecuación se reduce
a:
Para una sola reacción en un sistema cerrado de volumen variable, puede usarse la
denominada velocidad de conversión, con el fin de evitar la manipulación de
concentraciones. La velocidad de conversión está definida como la extensión de
reacción con respecto al tiempo.
es el coeficiente estequiométrico para la sustancia , es el volumen de reacción, y
es la concentración de la sustancia . Cuando se forman productos laterales o
intermediarios de reacción, la IUPAC recomienda el uso de los términos velocidad de
aparición y velocidad de desaparición para los productos y reactantes,
respectivamente.
Las velocidades de reacción también pueden ser definidas usando una base diferente
al volumen del reactor. Cuando se usa un catalizador, la velocidad de reacción puede
ser expresada en base al peso del catalizador (mol g−1 s−1) o área de la superficie del
mismo (mol m−2 s−1). Si se toma como base un sitio específico de un catalizador que
puede ser contado rigurosamente por un método específico, la velocidad puede ser
expresada en unidades de s−1, por lo que se le denomina frecuencia de cambio, o de
conversión.
Las transformaciones de los reactantes en los productos tiene lugar a diferentes
velocidades, algunas reacciones son instantáneas, otras requieren minutos, horas,
días y otras son tan lentas que prácticamente se consideran que no ocurre reacción. Al
cambio de concentración de reactantes (o de productos) con el tiempo se le llama
velocidad de la reacción.
La velocidad de una reacción es afectada por varios factores:
Naturaleza de los reactantes, su concentración, la temperatura, el medio en el
cual se lleva a cabo la reacción, presencia de catalizadores.
Características estructurales:
El ángulo, la longitud y la energía de los enlaces involucrados en el
proceso de reacción,
El número de enlaces que se rompen durante la reacción,
La velocidad de reacción se puede medir ya sea observando:
La desaparición de un reactante con el tiempo (-d[R] / dt)
La aparición de un producto con el tiempo (d[P] / dt).
Ecuación de velocidad y orden de reacción.
La extensión en la cual ha progresado una reacción se conoce como grado de avance
de la reacción, E, para reacciones a volumen constante puede definirse como:
En esta expresión Ci (t) es la concentración del componente i que hay en el tiempo t,
Cio la concentración inicial y ri el coeficiente estequiométrico con su signo, positivo
para productos y negativo para reactivos. El grado de avance es independiente de la
especie que se mida, por ello la velocidad de reacción se puede definir como la
variación del grado de avance con el tiempo.
La división por los coeficientes estequiométricos es necesaria para unificar el concepto
de velocidad de reacción, haciéndolo independiente de la especie química
considerada. Además, asegura que la velocidad de reacción sea siempre positiva,
tanto si se considera un reactivo como un producto.
La expresión que relaciona la velocidad de reacción con las concentraciones de los
compuestos que toman parte en ella se denomina ley de velocidad o ecuación de
velocidad.
El orden de reacción proporciona valiosa información con respecto al mecanismo de
una reacción. Una reacción cuya velocidad sea proporcional a la concentración de un
solo reactivo se llama reacción de primer orden.
EJEMPLO:
Consideremos la reacción de isomerización del cis-2-buteno a trans-2-buteno.
Se puede medir la disminución de la concentración del cis-2-buteno o el aumento de la
concentración del trans-2-buteno en el transcurso del tiempo.
La velocidad de la mayoría de las reacciones químicas depende de la concentración
de uno o más de los reactantes. Para la isomerización del cis-2-buteno, la velocidad
sólo depende de la concentración de este isómero,
Donde k es la velocidad específica o constante específica de velocidad.
La constante de velocidad; k, es independiente de la concentración, pero depende de
otras variables, tales como la temperatura y disolvente, y sólo tiene significado cuando
todas las variables excepto la concentración son constantes.
Ser integrada, produce la ecuación:
Dónde los subíndices 0 y t se refieren a la concentración inicial y a la concentración
después de un tiempo t, y ln es el logaritmo natural. Puesto que esta ecuación tiene la
forma lineal y = mx + b que se puede construir una grafica.
Un catalizador, es una sustancia que sirve para aumentar la velocidad de una reacción
química llamada catálisis, y al final, el catalizador permanece inalterado.
Por otra parte, una misma reacción quimica puede ser acelerada por diferentes
catalizadores.
RIESGOS
Exposición a las sustancias químicas usadas como catalizador:
Cloruro de aluminio (es irritante de vías respiratorias y con riesgo de incendio y
explosión por la formación de hidrógeno.
INFORMACION Y PROPÍEDADES DE LOS COMPONENTES A REACCIONAR
ETANO
El Etano es un gas inflamable, incoloro e inodoro. El peligro para la salud asociado con
escapes de este gas es asfixia por desplazamiento del aire. Este gas es más pesado
que el aire; puede alcanzar largas distancias, localizar una fuente de ignición y
regresar en llamas. Puede formar mezclas explosivas con el aire.
RUTA DE ENTRADA:
Contacto con la Piel No
Absorción por la Piel No
Contacto con los Ojos No
Inhalación No
Ingestión Si
EFECTOS SOBRE LA SALUD:
En los ojos: Ninguno anticipado, es un gas a la temperatura ambiente.
Sobre la piel: Ninguno anticipado, es un gas a la temperatura ambiente.
Ingestion: Ninguno conocido. Ingestión improbable.
Inhalacion: La exposición a elevadas concentraciones puede causar asfixia por
desplazamiento de aire; se manifiestan síntomas como pérdida del
conocimiento y de la movilidad; a bajas concentraciones puede causar
narcosis, vértigos, dolor de cabeza, náuseas y perdida de coordinación.
CODIGOS DE
PELIGRO
NFPA
SISTEMA DE
EVALUACION
Salud: 1 0 = Sin Peligro
Inflamabilidad: 4 1 = Peligro Leve
Reactividad: 0 2 = Peligro Moderado
3 = Peligro Serio
4 = Peligro Severo
MEDIDAS DE PRIMEROS AUXILIOS:
OJOS: Ninguno, ya que el producto es un gas a la temperatura ambiente.
PIEL: Ninguno, ya que el producto es un gas a la temperatura ambiente.
INGESTION: No requerida normalmente.
INHALACION: La pronta atencion medica es obligatoria en todos los casos
de sobre-exposicion. El personal de rescate deberia estar equipado con
aparatos respiratorios independientes. Las víctimas deberían ser removidas
a un área no contaminada e inhalar aire fresco. La rápida remoción del área
contaminada es de la mayor importancia. Si la respiración se ha detenido,
debe dárseles resucitación artificial y oxígeno suplementario. Tratamiento
adicional debería ser sintomático y de apoyo.
PELIGROS DE EXPLOSIÓN E INCENDIOS:
El etano es levemente más pesado que el aire y puede trasladarse a
considerable distancia a una fuente de ignición. Si la llama es extinguida y el
flujo de gas continúa, aumente la ventilación, para impedir la formación de una
mezcla explosiva en las áreas bajas.
CONTROLES DE INGENIERÍA:
Para la manipulación de este gas se debe proveer ventilación mecánica a
prueba de explosión. Además de utilizar sistema de detección de gases
diseñados de acuerdo con las necesidades. Rango recomendado del
instrumento 0 – 100 % LEL.
PROTECCION:
Proteccion a los ojos/facial: Gafas o anteojos de seguridad.
Proteccion a la piel: Guantes protectores hechos de plástico o caucho.
Guantes protectores hechos de cualquier material adecuado.
Proteccion respiratoria: Línea aérea de presión positiva con máscara
completa y botella de escape o aparato de respiración independiente debe
estar disponible para usar en emergencias.
Proteccion general: Zapatos de seguridad, ducha de seguridad y lavadero de
ojos
ESTABILIDAD Y REACTIVIDAD
Estabilidad: El etano es un gas estable.
Materiales incompatibles: Oxidantes fuertes como clorina, pentafluoruro de
bromo, oxígeno, difluoruro de oxígeno y trifluoruro de nitrógeno.
Polimerizacion peligrosa: No ocurre.
INFORMACIÓN TOXICOLÓGICA:
No se han dado datos sobre los efectos crónicos en el Registro de Efectos
Tóxicos de
Sustancias Químicas. El etano es un asfixiante simple.
IMPACTO AMBIENTAL
No se espera ningún efecto ecológico. El etano no contiene ningún químico
Clase I o II que reduzca el ozono. No se anticipa ningún efecto en la vida de las
plantas. El etano es un combustible muy limpio comparado con los
combustibles tradicionales, lo que facilita el cumplimiento de las exigentes
normas ambientales. El etano no es considerado un contaminante marino por
el D.O.T
CLORO
No es explosivo y no es inflamable. Sin embargo es comburente de ciertas sustancias,
reacciona con compuestos orgánicos y puede causar ignición al contacto con
materiales finamente divididos. Extremadamente peligroso en contacto con hidrogeno,
acetileno, éter, amoniaco, hidrocarburos y metales en polvo. La mayoría de los
materiales combustibles se queman tan rápidamente en el cloro como lo hacen con el
oxígeno. Los cilindros pueden fugar rápidamente o explotar cuando son expuestos al
fuego o calor intenso. Durante el combate contra incendio puede haber
contaminación.
RIESGOS PARA LA SALUD
Inhalación: El cloro gaseoso es extremadamente irritante de la membrana
mucosa del sistema respiratorio, produce nauseas, dolores de cabeza y
bloqueo del sistema nervioso. En altas concentraciones la dificultad de
respiración aumenta al punto de muerte por sofocación o neumonía química.
Ingestión: Cloro líquido vaporiza a gas por lo que no es posible ingerirlo.
Contacto con la piel: Cloro líquido en contacto con la piel provoca
irritaciones y quemaduras locales. También puede producir congelación de la
piel.
Contacto con los ojos: Cloro líquido o gaseoso en altas concentraciones
provoca visión borrosa y deformada, enrojecimiento, dolor y severa
quemadura del tejido ocular. Causa ceguera.
Exposición crónica: Baja concentración de cloro gaseoso en el aire produce
ligeros síntomas irritantes después de horas de exposición. Exámenes de
personas expuestas en tales condiciones no muestran efectos crónicos. Puede
ocurrir edema pulmonar.
PRIMEROS AUXILIOS
Inhalación: Lleve al accidentado a un lugar seguro con aire fresco. Si no
respira, dé respiración artificial. Si la respiración es dificultosa, dé oxígeno.
Abrigue al paciente. Si ocurre vómito, mantenga la cabeza y el tronco hacia
abajo para prevenir la aspiración y mantener las vías respiratorias libres; si la
persona está inconsciente, coloque la cabeza de lado. Llame al médico
inmediatamente. Conservar a la víctima bajo observación por lo menos 24
horas.
Ingestión: No aplicable.
Ojos: Lavarse con abundante agua por 15 minutos mínimo, levantando
ocasionalmente el párpado inferior y superior hasta eliminar el remanente de
cloro. Llame al médico inmediatamente.
Piel: Lavarla con mucho agua por 15 minutos, retirando las ropas
contaminadas. Lave la piel con agua y jabón y nunca con neutralizantes
químicos. No aplique ningún tipo de pomadas.
IMPACTO AMBIENTAL
Cuando se libera al aire, el cloro reaccionará con el agua formando ácido
hipocloroso y ácido clorhídrico, los que son removidos de la atmósfera por la
lluvia.
El cloro es ligeramente soluble en agua, por ello es poco absorbido de la nube
de cloro cuando se posa sobre la superficie del agua. Reacciona con el agua
formando ácido hipocloroso y ácido clorhídrico. El ácido hipocloroso se
degrada rápidamente. El ácido clorhídrico también se degrada; sus productos
de degradación reducirán el pH del agua (la harán más acídica). Muchas
formas de vida acuática son afectadas a menos de 0.1 ppm
Como el cloro es un gas, raramente se encuentra en el suelo. Si es liberado al
suelo, el cloro reaccionará con la humedad formando ácido hipocloroso y ácido
clorhídrico.
Estos compuestos pueden reaccionar con otras sustancias en el suelo. El cloro
ataca la clorofila de las hojas provocando que estas se marchiten.
Usualmente no son destruidas pero se retrasa su crecimiento y tiempo de
recuperación.
El cloro no se acumula en la cadena alimentaria.
ESTABILIDAD
Estabilidad: Estable en condiciones normales de uso y almacenamiento
(presión atmosférica, temperatura ambiente, bajo sombra, humedad relativa
máxima 80%, recipientes con perfecta hermeticidad).
Productos de descomposición: Ninguno, no se produce polimerización.
Incompatibilidad: Húmedo, es altamente corrosivo para la mayoría de los
metales. Con algunos compuestos orgánicos puede ser explosivo. Además
evite el amoníaco, el acetileno, grasas lubricantes, hidrocarburos, éter.
Reacciona violentamente con alcoholes.
Condiciones a evitar: Calor, Humedad, compuestos incompatibles. No
utilice materiales o sellos de hule para sistemas con cloro líquido.
PROCEDIMIENTO EN CASO DE FUGAS
Nunca use agua sobre la fuga, evacué la zona afectada en dirección contraria
al viento, no toque ni camine sobre el material derramado, asegúrese de usar el
equipo de protección adecuado antes de intentar detener una fuga. Si es
posible, voltee los contenedores que presenten fugas para que escapen los
gases en lugar del líquido. Utilice el Kit de Emergencia Página 4 de 4
correspondiente. El cloro puede absorberse en soda o potasa cáustica, caliza,
etc. Solicite asesoramiento técnico a su proveedor.
MEDIDAS DE CONTROL DE HIGIENE INDUSTRIAL
Ventilación: Las áreas deben estar aisladas y con adecuada ventilación para
mantenerse la concentración bajo 0.5 ppm.
Protección respiratoria: En condiciones de operación normal, utilice la
mascarilla facial con cartucho para gases halógenos. Para casos emergentes,
utilice el equipo de respiración autónomo.
Protección de los ojos: Cuando se trabaja con cloro debe usarse antiparras,
gafas con protección lateral o máscara facial.
Protección de las Manos: Las personas que están en contacto con el cloro
deberán usar guantes de PVC.
Ropa protectora: No se requiere ropa especial para rutinas de operación, sin
embargo se recomienda el uso de ropa protectora de PVC, y botas de cuero
con punta de acero.
El área de trabajo debe estar provista de una ducha de emergencia (15 gpm,
30 psi) y una estación lavaojos.
MANEJO Y ALMACENAMIENTO
Todo el personal de operarios debe haber recibido capacitación en el manejo
seguro del cloro.
Los recipientes se deberán utilizar en el orden en que llegan, una vez se
termine de utilizarlos se deben cerrar las válvulas, colocar las tapitas de bronce
en las válvulas e instalar el capuchón protector de las válvulas asegurándolo
con el perno de ajuste. Los cambios de recipientes deben realizarse utilizando
los respiradores media cara u otro equipo de protección personal aprobado.
Siempre descargue el recipiente utilizando un accesorio regulador
(Clorinador). Nunca se deberá aplicar calor directo al recipiente, ni colocarlo
en un baño de agua para incrementar la velocidad de descarga.
Almacenamiento: Los recipientes, estén llenos o vacíos deberán mantenerse
siempre asegurados, con la cubierta protectora de válvulas, en lugares limpios,
bien ventilados y protegidos contra incendios; no deberán almacenarse cerca
de ascensores o sistemas de ventilación, ni de sustancias inflamables,
combustibles y otros envases de gases comprimidos.
Al área de almacenamiento se debe restringir el acceso, por parte de personal
no autorizado.
Llevar un sistema de inventario de entradas y salidas para evitar que los
recipientes llenos sean almacenados por un excesivo periodo de tiempo (> 5
meses).
TOXICIDAD
El cloro gaseoso es irritante y corrosivo para las vías respiratorias, los ojos y la
piel. Los efectos dependen de la cantidad a la que se expone y de la duración
de la exposición. La exposición a bajas concentraciones de cloro gaseoso (1 a
10 ppm) puede producir dolor de garganta, tos e irritación de los ojos y la piel.
La exposición a niveles más altos puede producir quemaduras en los ojos y la
piel, respiración rápida, estrechamiento de los bronquios, jadeo, acumulación
de líquido en los pulmones y dolor en el área de los pulmones.
La exposición a niveles aun más altos puede producir quemaduras graves en
los ojos y la piel, colapso pulmonar y la muerte.
No sabemos si la exposición al cloro causa efectos sobre la reproducción.
No hay ninguna información adicional para determinar si la exposición al cloro
produce cáncer. Los experimentos efectuados en animales de laboratorio
presentan resultados de difícil extrapolación para evaluar el riesgo en
humanos. Y los estudios epidemiológicos hasta ahora realizados, no son
suficientes para poder distinguir entre el peligro de contraer cáncer por la
cloración del agua versus el alto riesgo por consumo de agua contaminada con
microorganismos patógenos.
ETILENO
RESUMEN DE EMERGENCIAS
El etileno es un gas inflamable, incoloro y con un ligero olor dulce. El peligro
para la salud asociado con escapes de este gas es asfixia por desplazamiento
del aire. Este gas es más pesado que el aire; puede alcanzar largas distancias,
localizar fuentes de ignición y regresar en llamas. Puede formar mezclas
explosivas con el aire. A elevadas temperaturas el etileno puede generar una
reacción química violenta.
CONTROLES DE EXPOSICIÓN, PROTECCIÓN PERSONAL
LIMITES DE EXPOSICION:
CONTROLES DE INGENIERIA:
Campana con ventilación forzada. Escape local para impedir la dilución de
oxígeno bajo 19.5%. La mecánica, de acuerdo con los códigos eléctricos.
Además utilizar equipos de detección de gases diseñados de acuerdo con las
necesidades. Rango recomendado del instrumento 0-100% LEL.
PROTECCION:
Protección a los ojos/facial: Gafas de seguridad a prueba de gases o
respirador facial completo.
Protección a la piel: Guantes protectores hechos de plástico o caucho.
Guantes protectores hechos de cualquier material adecuado. Ropa de algodón
para prevenir la acumulación de descargas electroestáticas.
Protección respiratoria: Línea de aire de presión positiva con máscara facial
completa y botella de escape o aparato respiratorio independiente, deberían
estar disponibles para uso de emergencia.
Protección general / otra: Zapatos de seguridad, ducha de seguridad, "fuente"
de lavado de ojos.
RIESGOS E INHALACION:
Efectos en los ojos: Ninguno anticipado, ya que el producto es un gas a la
temperatura ambiente.
Efectos sobre la piel: Ninguno anticipado.
Efectos de ingestión: Ninguno anticipado.
Efectos de inhalación: La exposición a altas concentraciones (20%) puede
causar efectos anestésicos. Los síntomas incluyen dolor de cabeza, zumbido
en los oídos, vértigo, somnolencia, perdida del conocimiento, falta de oxigeno
en los pulmones, nausea, vómito y disminución funcional grave. La piel de la
victima puede tender a un color azul. En algunas circunstancias la sobre-
exposición puede provocar la muerte.
TOXICIDAD
La acción del etileno sobre el organismo puede ocasionar una serie de efectos
tóxicos que los clasificaremos en diversos apartados.
IMPACTO AMBIENTAL:
El mercado de etileno como tal es bastante reducido, siendo la gran mayoría
procesado en plantas de producción de derivados. Existen dos
especificaciones de referencia, el más puro (high grade), también denominado
grado polímero con contenidos muy bajos de metano, etano y, sobre todo,
acetileno, y el de menor pureza (low grade) también denominado grado
químico.
La producción anual de etileno en el año 2006 fue aproximadamente de 120
millones de toneladas, cuyo destino aproximado es el siguiente:
50% a la fabricación de polietilenos tanto de alta como de baja
densidad.
18% a la fabricación de cloruro de vinilo monómero para producir
principalmente PVC.
12% a la fabricación de óxido de etileno el cual se emplea básicamente
en la fabricación de glicoles.
8% a la fabricación de etilbenceno, para posteriormente fabricar
estireno y sus polímeros derivados.
12% a derivados diversos.
Como ya se ha expuesto su producción es mediante el craqueo con vapor de
hidrocarburos.
MANEJO Y ALMACENAMIENTO
Grupo C. Ver NFPA No. 70. Conecte a tierra todas las líneas y equipo
asociados con el sistema de Etileno. El equipo eléctrico no debería producir
chispas y ser a prueba de explosiones.
El etileno no es corrosivo y se puede usar con la mayoría de los materiales
estructurales comunes.
Úselo solamente en áreas bien ventiladas. Las tapas de protección de
válvulas deben permanecer en su lugar a menos que el envase esté
asegurado con salida de la válvula entubada al punto. No arrastrar, deslizar
o rodar los cilindros. Usar una carretilla manual para mover los cilindros.
Usar un regulador de presión al conectar el cilindro a la tubería o sistemas
de menor presión (<2000 psig). No calentar el cilindro de ningún modo para
aumentar la descarga del producto del cilindro. Usar una válvula de
chequeo o de trampa en la línea de descarga para prevenir retro flujo
peligroso hacia el cilindro.
Proteja los cilindros del daño físico. Almacénelos en un área fresca, seca,
bien ventilada, de construcción no combustible, lejos de mucho tráfico y
salidas de emergencia. No permitir que la temperatura donde están los
cilindros sobrepase de 130°F (54°C). Los cilindros deben estar
almacenados en posición vertical y firmemente asegurados para prevenir
que se caigan o sean golpeados. Los cilindros llenos y los vacíos deben
estar separados. Usar un sistema de inventario de “salida en orden de
adquisición” para prevenir que los cilindros llenos estén almacenados por
períodos excesivos de tiempo. Ponga avisos de “NO FUMAR O
ENCENDER LLAMAS” en las áreas de almacenamiento y uso.
METANO
Estructura química. Estructura tridimensional.
OTROS NOMBRES: Gas del pantano; hidruro de metilo; tetrahidruro de carbono
Fórmula molecular: C H 4
PROPIEDADES FÍSICAS:
Densidad: 0.717 kg/m3; 0,000717 g/cm3
Punto de fusión: 90,6 K (-183 °C)
Punto de ebullición: 111,55 K (-162 °C)
Punto de ebullición: 1 atm.- -258.6 ºF =(-161.4 ºC)
Densidad del líquido al punto de ebullición: 26.4 lb/ft3 (424.7 kg/m3)
Presión de vapor a 70 ºF (21.1 ºC) arriba de la temperatura crítica de -116.17
ºF (-82.8 ºC)
Densidad del gas a 70ºF, 1 atm: 0.042 lb/ft3 (0.673 kg/m3)
Solubilidad en agua a 64 ºF (vol./vol.): Insifnificante
Punto de congelamiento: -296.45 ºF (-182.47 ºC)
Apariencia y olor: Gas incoloro e inodoro.
Gravedad específica a 70 ºF (21.1ºC), 1 atm (aire = 1): 0.555
Condiciones normales: (0 °C y 1 atm), salvo que se indique lo contrario.
TERMOQUÍMICA:
ΔfH0gas: -74,87 kJ/mol
S0gas, 1 bar: 188 J·mol-1·K
Punto de inflamabilidad: 85,15 K (-188 °C)
Temperatura de autoignición: 810,15 K (537 °C)
Límites de explosividad: 5-15%
RIESGOS E INHALACIÓN:
Asfixia: En algunos casos inconsciencia, ataque cardíaco o lesiones
cerebrales.
Piel: El compuesto se transporta como líquido criogénico. Su exposición
causará obviamente la congelación.
SEGURIDAD:
Protección respiratoria: En situaciones de emergencia debe utilizarse equipo
de respiración autónomo. Precaución: No entre en áreas donde la
concentración de sea mayor de 1.00% (20% del Límite Inferior de
Inflamabilidad).
Ventilación: Provea buena ventilación o sistema de extracción para prevenir la
acumulación de concentraciones de gas por encima del límite inferior de
inflamabilidad.
Guantes de protección: Se recomienda el uso de guantes de carnaza y
zapatos de seguridad para el manejo de cilindros.
Protección ocular: Se recomienda el uso de anteojos de seguridad para el
manejo de cilindros
Equipo de protección: En situaciones de emergencia utilice ropa resistente al
fuego.
PROPIEDADES TOXICOLÓGICAS:
El metano es inactivo biológicamente y esencialmente no es tóxico; por lo
tanto, el mayor riesgo de sobreexposición es
la no admisión de un suministro adecuado de oxígeno a los pulmones.
El metano no esta clasificado como cancerígeno o potencialmente cancerígeno
por NTP, IARC u OSHA Subparte Z
IMPACTO AMBIENTAL:
El metano es un gas de efecto invernadero muy importante en la atmósfera de
la Tierra con un potencial de calentamiento de 23 sobre un período de 100
años. Esto implica que la emisión de una tonelada de metano tendrá 23 veces
el impacto de la emisión de una tonelada de dióxido de carbono durante los
siguientes cien años. El metano tiene un gran efecto por un breve período
(aproximadamente 10 años), mientras que el dióxido de carbono tiene un
pequeño efecto por un período prolongado (sobre los 100 años). Debido a esta
diferencia en el efecto y el periodo, el potencial de calentamiento global del
metano en un plazo de 20 años es de 63.
La concentración de metano en la atmósfera ha aumentado durante los últimos
cinco mil años. La explicación más probable de este aumento continuado
reside en las innovaciones asociadas al comienzo de la agricultura, sobre todo
probablemente al desvío de los ríos para el riego del arroz.
Hace unos siete mil años, en Oriente Próximo se descubrió la técnica del
regadío y luego esta práctica se extendió hasta el sureste asiático y el sur de
China, creando así humedales artificiales. En estos humedales, la vegetación
crecía, moría, se descomponía y emitía metano.
La concentración de metano se ha incrementado un 150% desde 1750 y es
responsable del 20% del forzante radiativo total de todos los gases de efecto
invernadero de larga vida y distribución global.
La concentración media de metano en la superficie de la tierra el año 1998 era
de 1.745 ppm. Su concentración es más alta en el hemisferio norte porque la
mayoría de las fuentes (naturales y antropogénicas) son mayores en ese
hemisferio. Las concentraciones varían estacionalmente con un mínimo a
finales del verano.
El metano se forma cerca de la superficie, y es transportado a la estratosfera
por el aire ascendente de los trópicos. El aumento de metano en la atmósfera
de la Tierra es controlado naturalmente -aunque la influencia humana puede
interferir en esta regulación- por la reacción del metano con el radical hidroxilo,
una molécula formada por la reacción del oxígeno con el agua.
Al principio de la historia de la Tierra -aproximadamente hace 3.500 millones de
años- había 1.000 veces más metano en la atmósfera que en la actualidad. El
metano primordial fue liberado por la actividad volcánica. Fue durante esta
época cuando apareció la vida en la Tierra. Entre las primeras formas de vida
se encontraban bacterias metanógenas que mediante el hidrógeno y el dióxido
de carbono generaban metano y agua.
El oxígeno no fue un componente mayoritario de la atmósfera hasta que los
organismos fotosintéticos aparecieron más tarde en la historia de la Tierra. Sin
oxígeno al metano podía permanecer en la atmósfera más tiempo y además en
otras concentraciones que en las actuales condiciones.
ALMACENAMIENTO
Proteja los cilindros de daños físicos. Almacénelos en áreas con buena
ventilación, secas y frías construídas con materiales no inflamables y
localizados en áreas que no contengan tráfico pesado o salidas de emergencia.
Los cilindros deben almacenarse en posición vertical y bien sujetos para
prevenir caídas o que sean tirados. No permita que la temperatura de las áreas
de almacenamiento exceda 125 ºF (52 ºC). No deberá haber fuentes de
ignición en las áreas de almacenamiento o uso. Coloque señales de "No
Fumar" o "No usar flamas" en las áreas de almacenamiento o uso. Separe los
cilindros vacíosde los llenos. Use un sistema de inventarios de "primeras
entradas - primeras salidas" para prevenir que los cilindros llenos sean
almacenados por períodos excesivos de tiempo.
En la naturaleza se produce como producto final de la putrefacción anaeróbica de las
plantas. Este proceso natural se puede aprovechar para producir biogás. Muchos
microorganismos anaeróbicos lo generan utilizando el CO2 como aceptor final de
electrones.
Constituye hasta el 97% del gas natural. En las minas de carbón se le llama grisú y es
muy peligroso ya que es fácilmente inflamable y explosivo.
CLORURO DE ETILO
Estructura química. Estructura tridimensional.
Otros nombres: Monocloroetano, cloruro de etilo,eter muriático, EtCl
Fórmula semidesarrollada: C2H5Cl
PROPIEDADES FÍSICAS
Apariencia: Gas incoloro
Densidad: 920 kg/m3; 0.92 g/cm3
Masa molar: 64.51 g/mol
Punto de fusión: 134 K (-139 °C)
Punto de ebullición: 285,4 K (12 °C)
PROPIEDADES QUÍMICAS
Solubilidad: en agua 0.6 g/100 ml
Momento dipolar: 2.06 D Peligrosidad
Punto de inflamabilidad: 223 K (-50 °C)
Riesgos: Menos tóxico de los cloroetanos.
condiciones normales: (0 °C y 1 atm), salvo que se indique lo contrario.
TOXICIDAD
PRECAUCIONES ESPECIALES DE USO
· Antes de usar este medicamento debe sopesarse los riesgos y beneficios de
su uso, los que deben ser discutidos entre usted y su médico. Considerar los
siguientes aspectos:
· Se debe evitar la inhalación de cloruro de etilo dado que puede producir
efectos narcóticos y anestésicos en general y también anestesia profunda o
coma fatal con presencia de paro respiratorio o cardíaco.
· El cloruro de etilo es INFLAMABLE y nunca se debe utilizar en presencia de
una llama abierta o electrocauterio.
· Si se usa para producir el congelamiento de tejidos locales, se debe aplicar
vaselina para proteger las áreas adyacentes de piel. El proceso de
descongelamiento puede resultar doloroso y el congelamiento puede disminuir
la resistencia local a las infecciones, además de retardar la recuperación.
· Debido a que el cloruro de etilo es más pesado que el aire, las vías
respiratorias, deben ser situadas más alto que el punto de aplicación.
· Al aplicarlo al cuello o a la cabeza es necesario tomar precauciones
especiales para evitar la inhalación de cloruro de etilo.
· El área tratada no debe ser pulverizada por demasiado tiempo.
· Sensibilización y fenómenos alérgicos locales pueden aparecer.
ALMACENAR:
Mantener lejos del alcance de los niños, mantener en su envase original,
protegido del calor, luz, humedad y a la temperatura señalada en el rótulo.
No usar este producto después de la fecha de vencimiento indicada en el
envase.
NO REPITA EL TRATAMI ENTO SIN INDICACION MEDICA
NO RECOMIENDE ESTE MEDICAMENTO A OTRA PERSONA
Anestésico inhalante, altamente peligroso y mortal, que es utilizado como
droga por muchos niños y jóvenes que lo adquieren fácilmente
Una de las más de 1,000 sustancias inhalantes existentes en el mercado y de
mayor riesgo, ya que ha cobrado un especial interés entre los niños y jóvenes
adolescentes, es el uso del cloruro de etilo, anestésico local, que se está utilizando
como droga.
Este producto de venta libre, se adquiere en cualquier farmacia y es un
anestésico local muy utilizado en medicina deportiva o en personas que
practican algún deporte con frecuencia ya que ocasiona una rápida
vaporización cuando se aplica mediante aerosol sobre la superficie de la
piel y produce un enfriamiento en el tejido que provoca insensibilidad de los
nervios periféricos y por consiguiente su anestesia local.
Si bien su uso es muy útil en lesiones deportivas, entre los adolescentes se
ha convertido en una droga más, ya que lo utilizan como sustancia tóxica
que produce excitación y efectos eufóricos.
Su adquisición es sencilla, de bajo costo y sin riesgos legales, ya que para
conseguirla no tienen que acudir a proveedores de drogas.
La forma de administración es inhalada. Lo aplican sobre una tela,
generalmente de su ropa y lo inhalan en cualquier lugar. Es fácil de
esconder y lo peor de todo es que es muy difícil su detección además de
que las personas mayores, padres y otros familiares, desconocen el
problema, sus complicaciones y efectos y por lo general, al niegan que sus
hijos e hijas se estén drogando, lo que hace más peligroso el problema.
Entre las señales, que podrían indicar esta adicción, está la presencia de
dermatitis o enrojecimiento alrededor de la nariz y boca, que en ocasiones
puede presentarse como una quemadura por frío, si se utiliza de forma
frecuente. También los ojos rojos y la inestabilidad de los mismos, pueden
ser indicativos de esta adicción.
Los efectos inmediatos de esta droga, son: mareo, pérdida de equilibrio,
temblores finos, abertura de piernas al caminar, alteración de la memora,
falta de concentración.
Posteriormente, pueden presentarse: excitación, alteraciones en la
conducta y en el comportamiento, agresividad y violencia, impulsividad,
alteración del juicio.
A nivel fisiológico, su inhalación ocasiona arritmias, cambio de presión
arterial y ritmo cardiaco, depresión del sistema nervioso, asfixia y
convulsiones que pueden llevar a un accidente cerebrovascular, estado de
coma e incluso a la muerte súbita.
Debido a que el efecto dura entre 15 a 45 minutos, el adicto tiende a inhalar
repetidamente la sustancia tóxica lo que aumenta enormemente el peligro
de muerte
IMPACTO AMBIENTAL
En cumplimiento a los artículos 43, 45 y 46 de la Ley Ambiental y de Protección del
Patrimonio Natural , que entre otros dicta que “a fin de prevenir riesgos
ambientales quienes realicen actividades riesgosas de competencia estatal,
deberán presentar un Estudio de Riesgo Ambiental (ERA) ante la Secretaría de
Urbanismo y Medio Ambiente en el Estado para su evaluación y autorización”; a
continuación se detallan algunos de los rubros que deben considerar dicho estudio
para su legal proceder:
Expendios de almacenamiento y distribución de gasolinas, diesel, gas
Plantas de almacenamiento y distribución de gas L.P.
Plantas productoras de refrescos y aguas purificadas
Plantas productoras de hielo
Plantas con equipos refrigerantes
Plantas que realizan actividades riesgosas
Centros de invernaderos
Centros de exploración, extracción de materiales pétreos (Bancos y/o
yacimientos de materiales pétreos)
Sistemas que utilicen para su funcionamiento amoniaco en cantidades
menores de 10 kilogramos.
COSTOS DE MATERIA PRIMA
TABLA DE COSTOS DE MATERIA PRIMA:
COSTO DE MATERIA PRIMA
Etano 0.178 U$/lb
Etileno 0.22U$/lb
Cloro 0.7635U$/lb
TABLA DE COSTOS DE PRODUCTOS:
CLORURO DE ETILO 0.35 U$/lb
TABLA DE COSTOS DEL SUBPRODUCTO COMO COMBUSTIBLE
VALOR DEL COMBUSTIBLE 4.0 U$/106BTU
COSTOS DE SERVICIOS
SUMINISTRO DE AGUA S/.2,10/m3
SUMINISTRO DE ENERGÍA ELECTRICA S/.0.31154/kWh
TRADUCCION DE LA PATENTE
Como un ejemplo de funcionamiento del procedimiento de acuerdo con la realización
de la Figura II, cloruro de etilo se produce a partir de cloro, etano corriente rica en
hidrocarburos normalmente gaseosos y un copolímero de etileno-corriente rica en
hidrocarburo normalmente gaseoso en un proceso continuo, completamente integrado
que comprende un vapor etano fase y una etapa de cloración en fase de vapor paso
hidrocloración como sigue: Todas las cifras empleadas en el ejemplo son en términos
de partes por peso por unidad de tiempo. 2479 partes de una fracción rica en etano
que contiene 221 partes de etileno, 2241: partes de etano y 17 partes de normalmente
gaseous54 hidrocarburos, distintos de los hidrocarburos de C2 entrar en el sistema a
través de la línea 110 y se combinan con 5567 partes de cloro introducidos en 1Í7 y
6429 partes de una corriente de reciclo de la línea 151 obtenidos dentro del sistema
como se describe a continuación y la composición de los cuales es dado en la
columna A de la siguiente Tabla I. La mezcla resultante se introduce en la corriente
continua en el reactor de cloración 115 y el mismo sometido a condiciones térmicas
etano selectivos clorantes a 420 ° C, una presión de 80 p. s. i. g. y una lima de
contacto de aproximadamente 3 segundos. La emanación del reactor de cloración, que
tiene la composición en la columna B de la Tabla I se inactivó y se introduce a través
de la línea 118 en un primer producto que separa la zona 120. En la zona del producto
separando primero, una fracción líquida que consiste en cloruro de etilo crudo se
separa por fraccionamiento de una fracción de vaporación ¬ que contiene el resto de
la emanación reactor de cloración. La fracción líquida, que consiste en el cloruro de
etilo crudo, se elimina del sistema a través de line122 como un producto acabado. La
fracción de vapor de la primera zona de separación se hace pasar a través de las
líneas 123 y 131 y se combina con 2158 partes de un copolímero de etileno-rico ni
fracción de hidrocarburos normalmente gaseoso, introducidos a partir de una línea de
la fuente a través exterior 136, y que contiene 1949 partes de etileno, 174 partes de
etano y 35 partes de hidrocarburos ¬ distintos C2. La mezcla resultante, que tiene la
composición indicada en la columna C de la Tabla I, es introducción ¬ producida en
corriente continua en la cámara de reacción hidrocloración 135 en donde se pone en
contacto en la fase de vapor con un catalizador que consiste esencialmente en cloruro
de cobre-cinc promovido cloruro en una soporte poroso aluminoso (Celite), AF una
temperatura de 193 ° C, una presión de 250 p. s. i. g. y una tasa de rendimiento de
una libra de feed/hr./1.8 barriles. de catalizador, efluentes del reactor de cloración
hidro tiene la composición indicada en la columna D de la siguiente Tabla I se pasa
continuamente a través de la línea 139 en el segundo producto que separa la zona
140 en donde una fracción líquida, que consiste en cloruro de etilo crudo, se separa de
un vapor fracción que consiste en los componentes restantes de la corriente de
hidrocloración efluentes del reactor. La fracción líquida, que consiste en cloruro de etilo
crudo, separados en la segunda zona es eliminado del sistema a través de la línea 142
como un producto final. Con la excepción de 328 partes de purga, que consta de 12
partes de etileno, 289 partes de etano, 14 partes de otros hidrocarburos que C2, y 13
partes de misceláneos subproductos, el resto de la fracción de vapor separado en el
segundo producto de separación zona se emplea como el reciclaje a través de la línea
151 que se combina con la alimentación de etano-rico cargado en el reactor de
cloración que se refiere a lo que antecede. En esta operación continua, se obtienen
9876 partes de cloruro de etilo crudo que contiene 9041 partes de cloruro de etilo y
835 partes de otros productos clorados
1.2. Información de las Reacciones y condiciones de operación:
a) Estequiometria de las Reacciones:
ETANO +CLORO CLORURO DE ETILO + ACIDO CLORHIDRICO
ETILENO + ACIDO CLORHIDRICO CLORURO DE ETILO
C2H6 (l) + Cl2(g) → C2H5 Cl (l) + HCl (l) (1)
C2H4(g)+ HCl(l) ↔ C2H5 Cl (l) (2)
b) Rango de Temperaturas y Presiones:
TEMPERATURA:
1ERA REACCION: T = 750ºF
1ERA REACCION: T = 350ºF
PRESION DE OPERACION: P= 80psia.
c) Fases del Sistema:
Las reacciones se llevan acabo en sistema bifásico: LIQUIDO Y GASEOSO
d) Selectividad y conversión:
SELECTIVIDAD:
1 ER REACTOR: s1 = 0.982 x1 = 0.737
2DO REACTOR: s2 = 0.874 x2 = 0.915
FUENTE: 2807656 PATENTE
e) Catalizador:
No existen catalizadores1.3. Velocidad de Producción:
PC2H5Cl = 84000 TM/año de Cloruro de Etilo/año
Pclorurodeetilo=84000Tn
año∗ año350días
∗ día24h
∗1000KgTn
∗ 1mollbCE64 .45 lbCE
∗ Lb0 .4536Kg
PC2H5Cl = 342.06 lb mol Cloruro de Etilo/h
1.4. Pureza del Producto:
La pureza del óxido del etileno es típicamente mayor de 99,97%.
XD = 0.9997 ; 99.97%
1.5. Materias Primas:
CLORO: Este compuesto ingresará químicamente puro.
ETILENO: Este producto comercialmente se encuentra 96 % y con inertes (4 %
de Metano).
ETANO: Este producto comercialmente se encuentra 98.5 % y con inertes (1.5
% de Metano).
FUENTE: Patente 28076561.6. Restricciones del Proceso:
Se adiciona una R.M. = 3
lbmolC2H 6
lbmolCl2=3
El cloro tiene un ratio molar de 1.5 respecto a la cantidad total
de etano y etileno alimentado.1.7. Datos de la planta y del lugar:
Se sugiere la construcción de la planta en la provincia de Lima distrito de Huacho ya
que este lugar cuenta con los servicios básicos (agua y electricidad), además cuenta
con grandes extensiones de terreno disponible. A nuestro favor nos será factible para
conseguir las materias primas y poner nuestro producto en el mercado. 1.8. Propiedades Físicas de los Productos y Materias Primas:
a) Metano: CH4
Es el hidrocarburo alcano más sencillo en la naturaleza se produce
como producto final de la putrefacción anaeróbica de las plantas. Constituye hasta el
97 % del gas natural. En las minas de carbón se le llama grisú y es muy peligroso ya
que es fácilmente inflamable y explosivo.
Principales aplicaciones
Industrias
Laboratorios y análisis
Mezclado con Argón, el Metano se emplea en los contadores Geiger y como gas de
captura para el Detector en Análisis por fluorescencia de Rayos X (XRF). Mezclado
con otros hidrocarburos, el metano se emplea como punto de referencia en medidas
calorimétricas para la medida del poder calorífico de hidrocarburos o de carbón. El
Metano se utiliza para calibración de impurezas, en analizadores de control
medioambiental y de control de atmósferas de trabajo o de proceso en petroquímica.
Propiedades del gas
Peso Molecular
Peso Molecular: 16.043 g/mol
Fase Sólida
Punto de fusión: -182.5 °C
Calor latente de fusión (1,013 bar, en el punto triple) : 58.68 kJ/kg
Fase líquida
Densidad del líquido (1.013 bar en el punto de ebullición) : 422.62 kg/m3
Equivalente Líquido/Gas (1.013 bar y 15 °C (59 °F)) : 630 vol/vol
Punto de ebullición (1.013 bar) : -161.6 °C
Calor latente de vaporización (1.013 bar en el punto de ebullición) : 510 kJ/kg
Punto Crítico
Temperatura Crítica : -82.7 °C
Presión Crítica : 45.96 bar
Fase gaseosa
Densidad del gas (1.013 bar en el punto de ebullición) : 1.819 kg/m3
Densidad del Gas (1.013 bar y 15 °C (59 °F)) : 0.68 kg/m3
Factor de Compresibilidad (Z) (1.013 bar y 15 °C (59 °F)) : 0.998
Gravedad específica (aire = 1) (1.013 bar y 21 °C (70 °F)) : 0.55
Volumen Específico (1.013 bar y 21 °C (70 °F)) : 1.48 m3/kg
Capacidad calorífica a presión constante (Cp) (1 bar y 25 °C (77 °F)) : 0.035
kJ/(mol.K)
Capacidad calorífica a volumen constante (Cv) (1 bar y 25 °C (77 °F)) : 0.027
kJ/(mol.K)
Razón de calores específicos (Gama:Cp/Cv) (1 bar y 25 °C (77 °F)) : 1.305454
Viscosidad (1.013 bar y 0 °C (32 °F)) : 0.0001027 Poise
Conductividad Térmica (1.013 bar y 0 °C (32 °F)) : 32.81 mW/(m.K)
Misceláneos
Solubilidad en agua (1.013 bar y 2 °C (35.6 °F)) : 0.054 vol/vol
Temperatura de Autoignición : 595 °C
b) Cloro:
El cloro presente en la naturaleza se forma de los isótopos estables de masa 35 y 37;
se han preparado artificialmente isótopos radiactivos. El gas diatómico tiene un peso
molecular de 70.906. El punto de ebullición del cloro líquido (de color amarillo-oro) es –
34.05ºC a 760 mmHg (101.325 KPa) y el punto de fusión del cloro sólido es –
100.98ºC. La temperatura crítica es de 144ºC; la presión crítica es 76.1 atm (7.71
MPa); el volumen crítico es de 1.745 ml/g, y la densidad en el punto crítico es de 0.573
g/ml. Las propiedades termodinámicas incluyen el calor de sublimación, que es de
7370 (+-) 10 cal/mol a OK; el calor de vaporización, de 4878 (+-) 4 cal/mol; a –
34.05ºC; el calor de fusión, de 1531 cal/mol; la capacidad calorífica, de 7.99 cal/mol a
1 atm (101.325 KPa) y 0ºC, y 8.2 a 100ºC.
El cloro es uno de los cuatro elementos químicos estrechamente relacionados que han
sido llamados halógenos. El flúor es el más activo químicamente; el yodo y el bromo
son menos activos. El cloro reemplaza al yodo y al bromo de sus sales. Interviene en
reacciones de sustitución o de adición tanto con materiales orgánicos como
inorgánicos.
El cloro seco es algo inerte, pero húmedo se combina directamente con la mayor parte
de los elementos.
c) Etileno:
C2H4
Peso molecular: 28
Temperatura de Fusión -169ºC
Temperatura de ebullición: -103ªC
Temperatura Crítica: 9.5ºC
Densidad Relativa del Gas (aire=1) 1
Densidad Relativa del Líquido (agua=1) 0.57
Presión de Vapor a 20ºC No Aplicable
Solubilidad en Agua (mg/l) Desconocida
Apariencia y Color Líquido Incoloro
Olor Algo Dulce
Sin olor a pequeñas
concentraciones
Temperatura de Autoignición 425ºC
Rango de Inflamabilidad: 2.7-34
El etileno o eteno es un compuesto químico orgánico
consistente en dos átomos de carbono enlazados
mediante un doble enlace. Es uno de los productos
químicos más importantes de la industria química.
d) Etano
C2H6
Principales aplicaciones:
Industrias
Aplicaciones
Químicos
El etano se emplea en la fabricación de compuestos intermedios de la síntesis
orgánica; por ejemplo el etano produce el cloruro de etileno por cloración.
Propiedades del gas
Peso Molecular
Peso Molecular : 30.069 g/mol
Fase Sólida
Punto de fusión : -183.3 °C
Calor latente de fusión (1,013 bar, en el punto triple) : 94.977 kJ/kg
Fase líquida
Densidad del líquido (1.013 bar en el punto de ebullición) : 546.49 kg/m3
Equivalente Líquido/Gas (1.013 bar y 15 °C (59 °F)) : 432 vol/vol
Punto de ebullición (1.013 bar) : -88.7 °C
Calor latente de vaporización (1.013 bar en el punto de ebullición) : 488.76
kJ/kg
Presión de vapor (a 21 °C o 70 °F) : 38.3 bar
Punto Crítico
Temperatura Crítica : 32.2 °C
Presión Crítica : 48.839 bar
Fase gaseosa
Densidad del gas (1.013 bar en el punto de ebullición) : 2.054 kg/m3
Densidad del Gas (1.013 bar y 15 °C (59 °F)) : 1.282 kg/m3
Factor de Compresibilidad (Z) (1.013 bar y 15 °C (59 °F)) : 0.9912
Gravedad específica (aire = 1) (1.013 bar y 15 °C (59 °F)) : 1.047
Volumen Específico (1.013 bar y 21 °C (70 °F)) : 0.799 m3/kg
Capacidad calorífica a presión constante (Cp) (1 bar y 25 °C (77 °F)) : 0.053
kJ/(mol.K)
Capacidad calorífica a volumen constante (Cv) (1 bar y 25 °C (77 °F)) : 0.044
kJ/(mol.K)
Razón de calores específicos (Gama:Cp/Cv) (1 bar y 25 °C (77 °F)) : 1.193258
Viscosidad (1.013 bar y 0 °C (32 °F)) : 0.0000855 Poise
Conductividad Térmica (1.013 bar y 0 °C (32 °F)) : 18 mW/(m.K)
Misceláneos
Solubilidad en agua (1.013 bar y 20 °C (68 °F)) : 0.052 vol/vol
Temperatura de Autoignición : 515 °C
e) Cloruro de Etilo
El cloruro de etilo, también conocido como cloroetano y monochloroethane, es un
compuesto químico, una vez se utiliza como refrigerante, un agente de soplado de
espuma, un aditivo antidetonante de la gasolina con plomo, y un anestésico. Se
clasifica como un hidrocarburo halogenado, lo que significa que contiene átomos de
carbono e hidrógeno con uno o más de estos últimos sustituidos por agentes de
halógeno, en este caso, cloruros. El cloruro de etilo se produce como un gas incoloro o
líquido en una serie de reacción con cloruro de aluminio como catalizador. También es
un subproducto de la fabricación de cloruro de polivinilo.
El uso industrial de este hidrocarburo clorado ha disminuido abruptamente debido a las
preocupaciones ambientales. De hecho, la única constante de este producto químico
en la fabricación de hoy es en la producción de cosméticos y pinturas, donde se utiliza
para mejorar el enlace y propiedades espesantes de la celulosa. El cloruro de etilo ha
conservado valor como refrigerante de la piel y anestesia, sin embargo, y ha surgido
como un tratamiento para el alivio del dolor del dolor muscular.
En pocas palabras, este compuesto es un vapor tópicos, o refrigerante piel. Ya que
produce un efecto adormecedor instante, a veces se utiliza para proporcionar en el
terreno de tratamiento para lesiones relacionadas con el deporte. También se utiliza
antes y después de procedimientos quirúrgicos menores, o para adormecer la piel
antes de recibir una inyección o medicamentos por vía intravenosa. El producto
químico también se usa para disminuir el dolor miofascial y mejorar la limitación del
movimiento de las extremidades.
Mientras aerosol anestésico cloruro de etilo en efecto, a aliviar el dolor debido a la
tensión muscular o una incisión quirúrgica, existen riesgos asociados con su uso. Por
un lado, el cloruro de etilo no está diseñado para uso a largo plazo ya que es un
carcinógeno conocido y el hígado del riñón. De hecho, el uso de este agente, incluso
en forma de aerosol tópico, está restringido en el estado de California EE.UU. por este
motivo. También es necesario para proteger el área que rodea el sitio de tratamiento
con vaselina para evitar que la piel de la congelación. Por lo demás, si este producto
está dirigido a un área por más de unos segundos, la piel pueden resultar dañados y
pierden de manera permanente pigmento.
Los efectos secundarios graves son raros, aunque algunas personas pueden
experimentar una reacción alérgica indicado por una erupción cutánea local, dificultad
para respirar, o hinchazón en el sitio de aplicación o de la lengua. Debido a la
“congelación rápida” efectos de cloruro de etilo, el contacto con las membranas
mucosas de los ojos, la boca o la nariz debe ser evitado. El uso de este producto,
también deben evitarse durante el embarazo a menos que realmente sea necesario.
También hay que señalar que no se sabe si este producto químico se pasa a través de
la leche materna. La mayor parte de la producción de cloruro de etilo (cloroetano) se
obtiene mediante la adición en fase líquida de HCl a etileno con catalizador de
AlCl3.
El cloruro de etilo tiene aplicaciones como refrigerante, anestésico y en la producción
de etilcelulosa. También se empleaba para la producción de tetraetilo de plomo, un
aditivo de la gasolina. Sin embargo esta aplicación está teniendo cada vez menor
importancia al desaparecer del mercado las gasolinas con plomo.
NIVEL 1: DISCONTINUO VS CONTINUO:
Velocidad de producción: 84000 TM/año de Cloruro de Etilo/año, que
es igual a 342.06 Lb mol Cloruro de Etilo/h esta producción se
encuentra dentro de los límites del proceso continuo.
1. ¿El mercado requiere del producto?
Como materia prima para elaborar productos de la industria
farmacéutica como analgésicos y medicamentos, también para producir
tetraetilo de plomo, etil celulosa, perfumes, disolventes de grasas,
aceites, ceras, acetileno y gran cantidad de resinas en reacciones de
síntesis. Se emplea también com anestésico local, como disolvente
para grasas, aceites, ceras, acetileno y gran cantidad de resinas; en
reacciones de síntesis, en refrigeración y como componente de los
insecticidas
.
2. La velocidad de reacción es rápida e influenciada por la temperatura:
K= f(T) → CONTINUO, Este tipo de producción es aquel donde el
contenido de trabajo del producto aumenta en forma continua. Es
aquella donde el procesamiento de material es continuo y progresivo.
Para que la producción continua pueda funcionar satisfactoriamente hay
que considerar los siguientes requisitos:
Debe haber una demanda sustancialmente constante.
El producto debe normalizarse.
El material debe ser específico y entregado a tiempo.
Todas las etapas tienen que estar balanceadas.
Todas las operaciones tienen que ser definidas.
El trabajo tiene que confinarse a normas de calidad.
2.3 Existen varías operaciones y procesos químicos:
La velocidad de la mayoría dé las reacciones químicas depende de la
concentración de uno o más de los reactantes. Para ¡a isomerización del cis-2-
buteno, la velocidad sólo depende de la concentración de este isómero.
Donde es la velocidad específica o constante específica de velocidad. La
constante de velocidad; k, es independiente de la concentración, pero depende
de otras variables, tales como la temperatura y disolvente, y sólo tiene
significado cuando todas las variables excepto la concentración son
constantes.
Ser integrada, produce la ecuación:
Dónde los subíndices O y t se refieren a la concentración inicial y a la
concentración después de un tiempo t, y In es el logaritmo natural. Puesto que
esta ecuación tiene la forma lineal y=mx + b que se puede construir una
gráfica.
Un catalizador, es una sustancia que sirve para aumentar la velocidad de una
reacción química llamada catálisis, y al final, el catalizador permanece
inalterado.
Por otra parte, una misma reacción química puede ser acelerada por diferentes
catalizadores.
RIESGOS
Exposición alas sustancias químicas usadas como catalizador:
Cloruro de aluminio (es irritante de vías respiratorias y con riesgo de Incendio
y explosión por la formación de hidrógeno.
El Etano es un gas infiamable, incoloro e inodoro. El peligro para la salud
asociado con escapes de este gas es asfixia por desplazamiento del aire. Este
gas es más pesado que el aire; puede alcanzar largas distancias, localizar una
fuente de ignición y regresar en ¡lamas. Puede formar mezclas explosivas con
el aire.
RUTA DE ENTRADA:
Contacto con
la Piel
No
Absorción por
la Piel
No
Contacto con
los Ojos
No
Inhalación No
Ingestión Si
EFECTOS SOBRE LA SALUD:
Limites de
Exposición No
Irritante No Sensibilización
No
Teratógeno No Peligro para la
Reproducción No
Mutágeno No
Efectos
sinérgicos:
Ninguno
reportado
■ En los ojos: Ninguno anticipado, es un gas a la temperatura ambiente.
' Sobre la piel: Ninguno anticipado, es un gas a la temperatura ambiente. •
Ingestión: Ninguno conocido. Ingestión improbable.
■ Inhalación: La exposición a elevadas concentraciones puede causar asfixia
por desplazamiento de aire; se manifiestan síntomas como pérdida del
conocimiento y de la movilidad; a bajas concentraciones puede causar
narcosis, vértigos, dolor de cabeza, náuseas y perdida de coordinación.
CÓDIGOS DE
PELIGRO
SISTEMA DE
NFPA EVALUACIÓN
Salud:
1
0-Sin Peligro
Inflamabilidad:
4
1 = Peligro Leve
Reactividad:
0
2 = Peligro
Moderado
3 = Peligro Serio
4 = Peligro
Severo
MEDIDAS DE PRIMEROS AUXILIOS:
* OJOS: Ninguno, ya que el producto es un gas a la temperatura ambiente.
* PIEL: Ninguno, ya que el producto es un gas a la temperatura ambiente,
* INGESTIÓN: No requerida normalmente.
* INHALACIÓN: La pronta atención medica es obligatoria en todos los casos
de sobre-exposicion. El personal de rescate debería estar equipado con
aparatos respiratorios independientes. Las víctimas deberían ser removidas a
un área no contaminada e inhalar aire fresco. La rápida remoción del área
contaminada es de la mayor importancia. Si la respiración se ha detenido, debe
dárseles resucitación artificial y oxígeno suplementario. Tratamiento adicional
debería ser sintomático y de apoyo.
PELIGROS DE EXPLOSIONE INCENDIOS:
El etano es levemente más pesado que el aire y puede trasladarse a
considerable distancia a una fuente de ignición. Si la llama es extinguida y el
flujo de gas continúa, aumente la ventilación, para impedir la formación de una
mezcla explosiva en las áreas bajas.
CONTROLES DE INGENIERÍA-
Para la manipulación de este gas se debe proveer ventilación mecánica a
prueba de explosión. Además de utilizar sistema de detección de gases
diseñados de acuerdo con las necesidades. Rango recomendado del
instrumento O -100 % LEL.
PROTECCIÓN:
Protección a los ojos/facial: Galas o anteojos de segundad.
Protección a la piel: Guantes protectores hechos de plástico o caucho. Guaníes
protectores hechos de cualquier material adecuado.
i
Protección respiratoria: Línea aérea de presión positiva con máscara completa
y botella de escape o aparato de respiración Independíente debe estar
disponible para usar en emergencias.
Protección general: Zapatos de seguridad, ducha de seguridad y lavadero de
q/os ESTABILIDAD V REACTIVIDAD
Estabilidad: El etano es un gas estable.
Materiales incompatibles: Oxidantes fuertes como clorina, pentafluoruro de
bremo, oxígeno, di fluoruro de oxígeno ytrifíuoruro de nitrógeno.
Polimerización peligrosa: No ocurre. INFORMACIÓN TOXICOLÓGICA-
No se han dado datos sobre los efectos crónicos en el Registro de Efectos
Tóxicos
de
Sustancias Químicas. El etano es un asfixiante simple. IMPACTO AMBIENTAL
No se espera ningún efecto ecológico. El etano no contiene ningún químico
Clase I o II que reduzca el ozono. No se anticipa ningún efecto en la vida de las
plantas. El etano es un combustible muy limpio comparado con los
combustibles tradicionales, lo que facilita el cumplimiento de las exigentes
normas ambientales. El etano no es considerado un contaminante marino por
el D.O.T
CLORO
No es explosivo y no es inflamable. Sin embargo es comburente de ciertas
sustancias, reacciona con compuestos orgánicos y puede causar ignición al
contacto con materiales finamente divididos. Extremadamente peligroso en
contacto con hidrogeno, acetileno, éter, amoniaco, hidrocarburos y metales en
polvo. La mayoría de los materiales combustibles se queman tan rápidamente
en el cloro como lo hacen con el oxígeno. Los cilindros pueden fugar
rápidamente o explotar cuando son expuestos al fuego o calor intenso.
Durante el combate contra Incendio puede haber contaminación.
RIESGOS PARA LA SALUD
Inhalación: El cloro gaseoso es extremadamente Irritante de la membrana
mucosa del sistema respiratorio, produce nauseas, dolores de cabeza y
bloqueo del sistema nervioso. En altas concentraciones la dificultad de
respiración aumenta al punto de muerte por sofocación o neumonía química.
Ingestión: Cloro líquido vaporiza a gas por lo que no es posible ingerirlo.
Contacto con la piel: Cloro líquido en contacto con la piel provoca irritaciones y
quemaduras locales. También puede producir congelación de la piel.
Contacto con los ojos: Cloro líquido o gaseoso en altas concentraciones
provoca visión borrosa y deformada, enrojecimiento, dolor y severa quemadura
del tejido ocular. Causa ceguera.
Exposición crónica: Baja concentración de cloro gaseoso en el aire produce
ligeros síntomas irritantes después de horas de exposición. Exámenes de
personas expuestas en tales condiciones no muestran efectos crónicos. Puede
ocurrir edema pulmonar.
PRIMEROS AUXILIOS
Inhalación: Lleve al accidentado a un lugar seguro con aire fresco. Si no
respira, dé respiración artificial. Si la respiración es dificultosa, dé oxígeno.
Abrigue al paciente. Si ocurre vómito, mantenga la cabeza y el tronco hacia
abajo para prevenir la aspiración y mantener las vías respiratorias libres; si la
persona está inconsciente, coloque la cabeza de lado. Llame al médico
inmediatamente. Conservara la víctima bajo observación por lo menos 24
horas.
Ingestión: No aplicable.
Ojos: Lavarse con abundante agua por 15 minutos mínimo, levantando
ocasionalmente el párpado inferior y superior hasta eliminar el remanente de
cloro. Llame al médico inmediatamente.
Piel: Lavarla con mucho agua por 15 minutos, retirando las ropas
contaminadas. Lave la piel con agua y jabón y nunca con neutralizantes
químicos. No aplique ningún tipo de pomadas.
IMPACTO AMBIENTAL
* Cuando se libera al aire, el cloro reaccionará con el agua formando ácido
hipocloroso y ácido clorhídrico, los que son removidos de la atmósfera por la
lluvia.
* El cloro es ligeramente soluble en agua, por ello es poco absorbido de la
nube de cloro cuando se posa sobre la superficie del agua. Reacciona con el
agua formando ácido hipocloroso y ácido clorhídrico. El ácido hipocloroso
se degrada rápidamente. El ácido clorhídrico también se degrada; sus
productos de degradación reducirán el pH del agua (la harán más acídica).
Muchas formas de vida acuática son afectadas a menos de 0.1 ppm
* Como el cloro es un gas, raramente se encuentra en el suelo. Si es liberado
al suelo, el cloro reaccñnará con la humedad formando ácido hipocloroso y
ácido clorhídrico.
* Estos compuestos pueden reaccionar con otras sustancias en el suelo. El
cloro ataca la clorofila de las hojas provocando que estas se marchiten.
Usualmente no son destruidas pero se retrasa su crecimiento y tiempo de
recuperación.
* El cloro no se acumula en la cadena alimentaria.
ESTABILIDAD
Estabilidad: Estable en condiciones normales de uso y almacenamiento
(presión atmosférica, temperatura ambiente, bajo sombra, humedad relativa
máxima 80%, recipientes con perfecta hermeticidad).
Productos de descomposición: Ninguno, no se produce polimerización.
Incompatibilidad: Húmedo, es altamente corrosivo para la mayoría de los
metales. Con algunos compuestos orgánicos puede ser explosivo. Además
evite el amoníaco, el acetileno, grasas lubricantes, hidrocarburos, éter.
Reacciona violentamente con alcoholes.
Condiciones a evitar Calor, Humedad, compuestos incompatibles. No utilice
materiales o sellos de hule para sistemas con cloro líquido.
PROCEDIMIENTO EN CASO DE FUGAS
Nunca use agua sobre la fuga, evacué la zona afectada en dirección contraria
al viento, no toque ni camine sobre el material derramado, asegúrese de usar el
equipo de protección adecuado antes de intentar detener una fuga. Si es
posible, voltee los contenedores que presenten fugas para que escapen los
gases en lugar
ETANO
El Etano es un gas inflamable, incoloro e inodoro. El peligro para la salud
asociado con escapes de este gas es asfíxia por desplazamiento del aire. Este
gas es más pesado que el aire; puede alcanzar largas distancias, localizar una
fuente de ignición y regresar en llamas. Puede formar mezclas explosivas con
el aire.
RUTA DE ENTRADA
Contacto con
la Piel
N
o
Absorción por
la Piel
N
o
Contacto con
los Ojos
N
o
Inhalación N
o
Ingestión Si
EFECTOS SOBRE LA SALUD:
Limites de
Exposición No
Irritante No Sensibilización
No
Teratógeno No Peligro para la
Reproducción
No
Mutágeno No
Efectos sinérgicos: Ninguno reportado
■ En los ojos: Ninguno anticipado, es un gas a la temperatura ambiente.
■ Sobre la piel: Ninguno anticipado, es un gas a la temperatura ambiente.
• Ingestión: Ninguno conocido. Ingestión improbable.
• Inhalación: La exposición a e/evadas concentraciones puede causar asfíxia
por desplazamiento de aire; se manifiestan síntomas como pérdida del
conocimiento y de la movilidad; a bajas concentraciones puede causar
narcosis, vértigos, dolor de cabeza, náuseas y perdida de coordinación.
CÓDIGOS DE
PELIGRO
SISTEMA DE
NFPA EVALUACIÓN
Salud:
1
0 = Sin Peligro
I
nñamabili
dad:
4 1 = Peligro Leve
Reactivid
ad:
0 2=Peligro
Moderado
3 - Peligro Serio
4 = Peligro
Severo
MEDIDAS DE PRIMEROS AUXILIOS:
* OJOS: Ninguno, ya que el producto es un gas a la temperatura ambiente.
* PIEL: Ninguno, ya que el producto es un gas a la temperatura ambiente.
* INGESTIÓN: No requerida normalmente.
* INHALACIÓN: La pronta atención medica es obligatoria en todos los casos
de sobre-exposicion. El personal de rescate debería estar equipado con
aparatos respiratorios independientes. Las víctimas deberían ser removidas a
un área no contaminada e inhalar aire fresco. La rápida remoción del área
contaminada es de la mayor importancia. Si la respiración se ha detenido, debe
dárseles resucitación artificial y oxígeno suplementario. Tratamiento adicional
debería ser sintomático y de apoyo.
PELIGROS DE EXPLOSIONE INCENDIOS:
El etano es levemente más pesado que el aire y puede trasladarse a
considerable distancia a una fuente de ignición. Si la llama es extinguida y el
flujo de gas continúa, aumente la ventilación, para impedir la formación de una
mezcla explosiva en las áreas bajas.
CONTROLES DE INGENIERÍA:
Para la manipulación de este gas se debe proveer ventilación mecánica a
prueba de explosión. Además de utilizar sistema de detección de gases
diseñados de acuerdo con las necesidades. Rango recomendado del
instrumento 0-100% LEL
PROTECCIÓN:
Protección a los ojos/facial: Gañís o anteojos de seguridad.
Protección a la piel: Guantes protectores hechos de plástico o caucha
Guantes protectores hechos de cualquier
NIVEL 2: ESTRUCTURA DE ENTRADA – SALIDA
2.1. Propuesta de estructura:
2.1.1. Purificación de la alimentación:
Cloro: 100 % puro
ALIMENTACION
ALIMENTACION
ALIMENTACIONPROCESO QUÍMICO PRODUCTO
PURGA
Etileno y etano: con impureza de metano
Muy pequeña impureza
Es gaseosa por lo que separamos en los productos (Entrada es muy costosa)
2.1.2. Reciclo y purga:
El metano y el etano son livianos de acuerdo a su punto de ebullición menor a -48ºC, por ello, reciclamos y purgamos ambos componentes.
2.1.3. Reactantes en exceso:
El reactante en exceso es el etano para favorecer la reacción de clorinación en el primer reactor
2.1.4. Número de flujos de productos
COMPONENTE PUNTO DE EBULLICION CODIGO DE DESTINO
Metano -161 º C Reciclo gaseoso
Etileno -103.6º C Materia prima
Etano -88.5 º C Reciclo gaseoso
Acido Clorhídrico -84.9 º C Reciclo
Cloro -34.3 ºC Reactivo limitante
Cloruro de etilo 12.4 ºC Producto primario
NUEVA ESTRUCTURA ENTRADA - SALIDA
PC2H 4
PHCl
PCl2
PC2H 5Cl
FC2H 6
FC2H 4
PROCESO QUÍMICO PRODUCTO
PURGA
FCl2
PC2H 6
PC H 4
2 flujos de alimentación
2 flujos de producto
2.2. Variables de diseño, balances de materia y costos de los flujos de entrada y salida.
2.2.1. Variables de diseño:
A. 1er Reactor
X1 = 0.737
S1 = 0.982
B. 2do Reactor
X2 = 0.915
S2 = 0.874
C. y PC2H6
=0.5684
D. y PC H4
=0.3448
E. y PCl2
=0.0594
F. y PC2H4
=0.0132
G. y PHCl=0.0815
2.2.2. Balances de materia estequiométrico:
C2H6 (l) + Cl2(g) → C2H5 Cl (l) + HCl (l) (A)
C2H4(g)+ HCl(l) ↔ C2H5 Cl (l) (B)
REACTIVO LIMITANTE: CLORO
EXCESO: ETANO
a) Balance en el primer reactor:
a.1) balance para el cloro alimentado:
s1=mol deC2H 5Cl producido
mol deCl2 convertido
s1=PCE 1
FCl2
Mol de Cl2convertido: FCl2=
PCE1
s1(1)
a.2) Balance para el etano:
INGRESA = REACCIONA + SALIDA
Hallando lo que reacciona:
s1=PCE1
mol deC2 H6 convertido
Mol de C2H 6convertido¿PCE1
s1
FC2H 6yFC
2H6
=PCE1
s1+ yPC
2H6
PG (2)
b) Balance para el segundo reactor:
s2=mol deC2H 5Cl producidomoldeC2H 4 convertido
=PCE2
FC2H 4y FC2 H 4
FC2H 4=
PCE1
s2 yF C2H 4
(3)
b.1) Balance para el metano:
INGRESO = SALIDA
(1− yFC2 H6) FC2H 6
+(1− yFC2H 4) FC2H 4
=(1− y PC2 H6
)PG (4)
b.2) Balance para el HCl:
PRODUCE = REACCIONA
(1-X) PC2H 6 no reaccionado
PC2H 6
X SX
C2H 5Cl producido
PC2H 6REACCIONADO
(1-S)X
C2H 4 convertido
EN EL REACTOR I:
s1=mol de HCl producido en ImoldeC2 H 6 convertido
Mol de HCl producido en I¿ FC2H 6yFC
2H6
s1
EN EL REACTOR II:
s2=mol deC2 H 5Cl producido en II
mol de HCl convertido
Mol de HCl producido en I¿PCE2
s2
FC2H 6yFC
2H6
s1=PCE2
s2 (5)
c) Balance global para la reacción 2:
ENTRADA = SALIDA
PCE1
s1+
PCE1
s1+
PCE2
s2=342.06
2.0366 PCE1+1.4141PCE2
=342.06 (6)
d) calculo de PCE1
PCE 1
s1+ y PC
2H6
PG
yFC2H 6
=PCE 2
s1 s2 yFC2H 6
1.0183 PCE1−1.1651PCE2
=−0.56 PG (7)
e) Cálculo de PCE2
PCE2=6.6767 PG (8)
f) Cálculo de PG
Resolviendo las ecuaciones (6, 7 y 8)
Tenemos:
PG=5.7910mollb /h
PCE1=30.919mollb /h
PCE2=29.1397mollb /h
g) FCl2=48.820 mollb /h
h) FC2H 4=48.450mollb /h
i)FC2H 6=51.420mollb /h
j) Balance total:
ENTRADA = SALIDA
6357.091 lb /h6362.462 lb /h
PG= 5.7910
PC2H 5Cl= 342.06
FC2H 6=51.420
FC2H 4=48.450
PROCESO QUÍMICO PRODUCTO
PURGA
FCl2=48.820
k) Cálculo exceso de etano:
F e, C2H 6= y PC
2H6
PG= (0.5684 ) (5.7910 )=3.15 mollbh
l) Cálculo de etano reaccionado:
FR, C2H 6=
PCE1
s1=30.94190.982
=31.5041mollbh
m) Purga de etano:
PC2H 6= yPC
2H6
PG=(0.5684 ) (5.7910 )=3.306 mollbh
n) Purga de metano:
PC H 4= y PC H
4
PG= (0.3448 ) (5.7910 )=1.981 mollbh
ñ) Purga del cloro:
PCl2=
PCE1
s1+ y
PCl 2
PG=0.336mollb
h
o) Purga del acido clorhídrico:
PHCl=PCE1
s1+
PCE2
s2+ y
PHCl
PG=0.015mollb
h
p) Purga del etileno:
PC2H 4=
PCE1
s1+ y
PC2 H 4
PG=0.064mollb
h
q) Flujo de metano alimentado:
6357.091 lb /h6362.462 lb /h
FCH 4=(1− y FC2 H 6
) FC2H 6+(1− y FC2 H4
) FC2H 4
FC H 4= (1−0.96 )52.420+(1−0.985 )48.450
FC H 4=1.981mollb /h
2.3. Costos de los flujos: POTENCIAL ECONÓMICO
PE = PRODUCIDO – MATERIA PRIMA
PE = valor de cloruro de etilo + valor (etano + metano) combustible – valor etileno – valor cloro – valor etano
a) Materia Prima:
a.1) Etileno: 48.450lbmol
h (3.8639 h tonaño lb )(28 lb
lbmol )=5241.7667Ton /año
a.2) Etano:51.420lbmol
h (3.8639 h tonaño lb )(30 lb
lbmol )=5960.4521Ton /año
a.3) Cloro:48.820lbmol
h (3.8639 h tonaño lb )(71 lb
lbmol )=13393.12746Ton /año
a.4) Metano: 1.981lbmol
h (3.8639 h tonaño lb )(16 lb
lbmol )=122.4702Ton /año
b) Producto:
b.1) Cloruro de etilo:
¿342.06 lbmolh (3.8639 h ton
año lb )(64.5 lblbmol )=86379.3272Ton /año
c) Subproducto gaseoso
c.1) Etano: 3.306lbmol
h (3.8639 h tonaño lb )(30 lb
lbmol )=383.2216Ton /año
c.2) Metano:1.981lbmol
h (3.8639 h tonaño lb )(16 lb
lbmol )=122.47017Ton /año
c.3) Cloro:0.336lbmol
h (3.8639 h tonaño lb )(71 lb
lbmol )=92.17Ton /año
2.4. Tabla de costos de materia y productos
COMPONENTEPESO MOLECULAR
COSTO US$/Ton
MATERIAS PRIMAS
ETANO 30 392.400
ETILENO 28 485.000
CLORO 71 1200.000
PRODUCTO
CLORURO DE ETILO 64.5 992.063
SUBPRODUCTO GASEOSO
METANO 16 2116.402
ETANO 30 286.596
COMBUSTIBLE 4 US$/106 BTU
2.5. COSTOS DE LOS FLUJOS:
a) Materia Prima:
a.1) Etileno: 5241.7667Tonaño (485US$
Ton )=2542256.85US $/año
a.2) Etano:5960.4121Tonaño (392.4US $
Ton )=233881.42US$ /año
a.3) Cloro: 13343.12746Tonaño (1683.201US $
Ton )=16071752.95US $ /año
Total: 20952891.22 US$ /año
b) Producto:
b.1) Cloruro de etilo: 86379.3272Tonaño (992.063US $
Ton )=85693734.49US$ /año
c) Subproducto gaseoso
c.1) Etano: 122.47017Tonaño (286.596 US$
Ton )=110612.638US $/año
c.2) Metano:383.2216Tonaño (2116.402 US$
Ton )=259196.122US$ /año
c.3) Cloro: 92.17Tonaño (1200.00 US$
Ton )=110612.6381US$ /año
Total: 480421.3981 US$ /año
Entonces:
PE = 24303640.93 – 20952891.22 = 3350749.710 US$ /año
Nivel 3: ESTRUCTURA DE RECICLO DEL FLOWSHEET
3.1. CARACTERIZACIÓN:
3.1.1. Número de Reactores:
C2H6+Cl2→C2H5Cl+HCl
C2H6+HCl↔C2H5Cl
Como se realiza a diferentes temperaturas empleamos dos reactores.
3.1.2. Numero de Flujos de reciclo
De la tabla código de destino y clasificación:
Componente Punto. Ebullición Código de destino Flujo de recicle
C2H6
C2H4
H Cl
Cl2
184.5
169.4
188.0
238.7
Recicle y purga
Recicle
Recicle
Recicle y purga
1 Flujo de reciclo
Consideraciones:
- Los puntos de ebullición no están tan lejano ni cercano por lo tanto se lleva por una sola corriente.
- El Cloro que se recicla no afectará al reactor ya que este es nuestra alimentación.
- El metano presente en las alimentaciones de C2H6 y C2H4 se comporta como inerte por lo tanto no participa en la reacción.
Flujo de Reciclaje
- Reciclaje gaseoso
C2H6 , C2H4, HCl, Cl2
3.1.3. Reactantes en exceso:
Exceso tano para favorecer la Clorinación
3.1.4. Sistema para el reciclo de gas:
Se requiere de un compresor.
3.2. BALANCE DE MATERIA DE RECICLO
3.2.1 Reactivo Limitante: Cloro
Asumiendo 100% de recuperación.
Balance en el punto de mezcla:
FT Cl2=
FCl2
X1
=48.820.737
=65.89 lbmolh
RecicloCl2=FTCl2 (1−x1)=65.89 (1−0.737 )=17.02 lbmolh
Para el etano C2H6
YC2H6FC2H6
+Y PC2 H6RC2H6
=RM . FTCl2
(0 ,3428 ) (51. 420 )+0 ,5684 RC2H6=3
lb molC2 H6
lb molCl2
. 65 .89lb molCl2
h
Re ciclo de e tan o = RC2H 6=160 .935
lb molC2 H6
h
RG
FCl2
RM
PCE
FC2H 4
SEPARADOR
COMPRESOR
REACTOR II HIDROCLORINACIÓN
SEPARADORReactor I CLORINACION
FC2H 6
FT Cl2
RECICLO PG
Para el etileno (C2H4)
FTC2 H 4=
FC2H4
X2
=3 .6850lb molC2 H4
h
∴ Re cicloC2 H 4=FTC2 H4
(X2 )=3 .37lb molC2 H4
h
Para el metano CH4
FTCH 4=
FCH 4
0 .915=99 .82
lb molCH 4
h
∴ Re cicloCH4=FTCH 4
=97 .79lb molCH 4
h
Para el HCl que se produce en la primera reacción y que no se consume totalmente en la segunda reacción.
FTHCl=FHCl
s2 x2=4 .286
lb molHCl
h
∴ Re cicloHCl=FTHCl (1− x2 )=4 .367lb molHCl
h
3.2.2 Regla Heurística de Diseño:
X1=0.737
X 2=0 .915
Y PC2 H 6=0.5684
3.2.3 Sub Producto Reversible:
No existe
3.3 EFECTO ENERGÉTICO DEL REACTOR
3.3.1 Carga térmica del reactor:
∆ H f ,CH 4=279.9BTUmol
∆ H f ,C2H 6=86.8KJmol
∆ H f ,Cl2=0
∆ H f ,C2H 5Cl=24.9Kcal/mol
∆ H f , HCl=−92KJ /mol
∆ H f ,C2H 4=−30.5kcal /mol
∆ H R1=∆H f ,C2H 5Cl+∆ H f , HCl−∆H f ,Cl2−∆ H f ,C2H 6
∆ H R1=104.082+(−92 )−0−86.8=−74.718 KJmol
=−27373.97 BTUlbmol
QR1=∆ H R1 , FTCl2
= (−27373.97 ) (48.82 ) BTUH
=−1336397.21 BTUH
Cambio de temperatura adiabática
FLUJOCp (cal/molK)
Cp (BTU/molF)
149,98 16,9216 30,46
5,7881 21,91 39,438
284,16 21,88 39,384
T Re−T Rs
=−QR
F Cp
=−1336397.2115988.01
=−83 ° F
T R s=833 ° F
3.4 Limitaciones de equilibrio:
No existe en nuestro caso
3.5 Diseño del Compresor
a) Trabajo Isotrópico:
W=RTδ [( P f
Pi)δ
−1] (1)
b) Trabajo Isotérmico:
W=RT ln( Pf
Pi) Con: T 2=T1( P f
Pi)δ
(2)
3.5.1 Ecuación de diseño para un Compresor de Gas:
hp=( 3.03×10−5
δ )P iQi[( Pf
Pi)δ
−1] (3)
T=130℉
Pi=80 lb / pulg2
Pf =120 lb / pulg2
a) Cálculo del Coeficiente de Actividad:
δ=δCH4y PCH4
+δC2H 6yPC2H 6
+δCl2yPCl 2+δHCl y PHCl+δC2H 4
yPC 2H 4
δ=0.23 (0.3448 )+0.89(0.5684)+0.769(0.0594)+0.80(0.0815)+0.76(0.0132)
δ=0.91377
b) Cálculo de la temperatura de salida:
T 2=T1( P f
Pi)δ
=130( 12080 )0.91377
T 2=188.60℉
c) Cálculo de la densidad:
ρm=( 1 lb mol
359 f t3 ) (460+32460+130 ) (8014 ,7 )ρm=0 ,0130
lb mol
f t3
d) Cálculo de la presión de ingreso:
Pi=80lb
pulg2 (144 pulg2
ft2 )=1.152×104 lb / ft2
e) Cálculo de la Velocidad de Flujo Volumétrico:
Q¿=RG ( lbmol /h )
ρm (lbmol / ft3 )60 (min/h )=
RG
60 ρm (4)
RG=RC2H 6+RC2 H 4
+RHCl+RCl2
RG=159.249+3.7609+42.3857+16.9664=285.0795 lbmol /h
Reemplazando en la ecuación (4) obtenemos:
Q¿=226.504 ft3/min
Con los valores hallados reemplazamos en la ecuación (3):
hp=( 3.03×10−5
0.209 ) (285.0795 ) (1.152×104 ) [(12080 )0.209
−1]hp=42.1062
f) Eficiencia de compresor: 0.80
g) Potencia Real: bhp=42.10620.8
=52.6328
3.5.2 Costo del compresor instalado:
CC=( Mδ S280 ) (517 .5 ) ..bhp0 ,82 (2 ,11+Fc )
Para un compresor centrifuga: Fc =1
Reemplazando valores:
CC=(1468 . ,64280 ) (517 .5 ) . .52 .63280 ,82 (2 ,11+1 )
CC =217693.8782 US $/ año
3.5.3 Cálculos de optimización:
CC=( RG
176.673 )0.82[( 12080 )
0.209
−1
1.0884 ]0.82
3.5.4 Costo de Operación basado en la Eficiencia del Motor:
Eficiencia = 80%
Costo de potencia =0.045/KW-h
Coperacion=( 52.63280.80 )( 1KW1.341bhp )( 0.045KW−h )( 8150h
añ o )=17993.1762Costo de potencia
Cpotencia=¿17993.1762( RG
176.673)=101.8445RGUS$año
¿
3.6 DISEÑO Y COSTO DEL REACTOR ESTEQUIOMETRICO
3.6.1 Para Diseñar el I Reactor
Para diseñar un reactor es indispensable saber la velocidad de reacción “r” pero para nuestro caso, se cuenta con el tiempo de residencia del reactor. (T = 3 seg) se sabe:
Para diseñar un reactor estequiométrico la ecuación de diseño parte de un B.M.
E=S+D+A
F A=(F A+dFA )+(−r A )dv
F A=F A+dF A+(−rA )dv
−dF A=(−rA )dv ⇒F A=F A−F Ao x
F Aodx=(−r A )dv
∫ dVF Ao
=∫ dx
(−rA )⇒ V
F Ao
=∫0
Xdx
(−rA )⇒F Ao=υ0CAo
∴ Vυ0C Ao
=∫0
xdx
(−rA )⇒ τ=V
υ0=CAo∫
0
xdx
(−rA ) (1)
Donde:
τ : Tiempo de residencia
V : Volumen del reactor
υ0 : Caudal volumétrico
Hallando caudal volumétrico ó velocidad de flujo (υ0 )
υ0=Flujo total de ingreso al reactor
Densidad molar de la mezcla. .. .. . .. .. .. . .. .. . .. (2 )
Calculando. El fruto total de ingreso al reactor I (Clorinación)
FT=FTC2 H6+FTCl2
+RC2 H4+RHCl
FT=(48 .82)+51.42+3 .37+4 .367
FT=107 .97lb .mol
h
FT=0 .054lb .mol
seg.. .. . .. .. . .. .. . .. .. . .. .. .. . .. .. . .. (3 )
Calculando la densidad molar (considerando como un gas ideal) a las condiciones del primer reactor T = 800 ºF, P= 80 psig
ρm=0 ,013lb mol
ft3.. . .. .. . .. .. . .. .. .. . .(4 )
Reemplazando la ecuación (3) y (4) en (2)
υ0=0 .054 lb .mol/ seg0 ,013 lb .bol / ft3
υ0=1.864 ft 3/ seg .. . .. .. .. . .. .. . .. .. . .. .. . .. . (5 )
Despejando el volumen del reactor de la ec (1)
V=τ . υ0 .. .. . .. .. . .. .. .. . .. .. . .. .. . .. . (6 )
Reemplazando los valores
V=3 seg (1.864 ft 3/ seg)
V=5 .592 ft 3
V= m3
Dimensiones del reactor
a) Considerando un reactor estequiométrico
Por energía heurística:
HD
=6⇒H=6 D
V R=πD2H4
⇒V R=πD26D4
D=( 4 x V R
π 6 )Reemplazando los valores
D=( 4 x 17 ,71π 6 )
1/3=1.059m
H=6.352m
b) Protección o aislamiento del reactor se debe agregar 6” al lado de la pared para conservar la temperatura.
⇒D=1 ,059+2 x 6 (0 ,0254 )=1 ,364m = 4 .474 ft
∴ H=6 x 1.059 =6 .354m = 20 .481 ft
c) Cálculo del costo del reactor:
CR=( Mδ S280 )kR .D
1,066 .H 0,82 (2,18+Fc )
Donde:
KR = 101,9
Fc = Fm.Fp = 5.872
D = 1.364m
H = 6.354m
Reemplazando valores
CR=13 (1468 .6280 ) (101 ,9 ) (4 .474 )1 ,066 (20.481 )0,82 (2 ,18+3 ,67 x1,6 )
CR=841205 .7 US $/ año
3.6.2 Diseño y costo del II reactor
Para diseñar el segundo reactor se debe contar con la velocidad de reacción (r); para este caso este valor se toma de referencia bibliografía adjuntado en anexos.
Por lo tanto: r=0 ,0262 mol/ s−1 gest
El segundo reactor es de tipo estequiométrico
Calculo del volumen del reactor
V R=FT x
k .ρm (1−x )
Donde:
FT =Flujo total que ingresa al reactor
x2 = conversión en el reactor
r = Volumen de reacción
ρm = Densidad molar a condiciones del reactor
a. Calculo de FT
FT=RC2H 6+FTC 2 H4
+RHCl+RCl2
FT=160 .935+4 .367+17 .02+48 .45
FT=230 .187lb mol
h=0.0639 lb mol
s
b. Calculo de ρm
ρm=( 1 lb mol
359 f t3 ) (460+32460+350 ) (35014 ,7 )ρm=0 ,04028
lb mol
f t3
Reemplazando valores en la ecuación VR
V R=0 .0639 Ln [1/ (1−0,9 ) ]
(0 ,0262 ) (0 ,02877 )
V R=196 .69 ft 3=5.574 m3
d) Cálculo del costo del reactor:
Reemplazando valores
CR=13 (1468 .6280 ) (101 ,9 ) (3 .468 )1 ,066 (20 .481 )0 ,82 (2 ,18+3 ,67 x1,6 )
CR=61612.77 US $/ año
NIVEL 4: ESTRUCTURA GENERAL DEL SISTEMA DE SEPARACION
FLOWSHEET FINAL
4.1. EVENTOS EN DISTINTAS ETAPAS:
C2H6 + Cl2 C2H5Cl + HCl ........................................... I
HCl + C2H4 C2H5Cl ................................................. II
4.2. FLUJOS DE GAS DE INGRESO Y SALIDA DEL REACTOR:
4.2.1. Alimentación de etano al reactor:
C2H4
FCl2
RM
RG
PG
PCE
Cl2
C2H6
S2REACTOR 2
S1
COMPRESOR
REACTOR 1
FC2H 6 ,ℜ=FC2 H6
+FC2H 6 , R
4.2.1.1. Flujo de etano de reciclo:
FC2H 6 , R=160.935 lbmol
h
FC2H 6 ,ℜ=FC2 H6
+FC2H 6 , R= 212.355lbmol
h
4.2.2. Alimentación de etano al reactor:
FC2H 4 ,ℜ=FC2 H 4
+FC2 H 4 , R
FC2H 4 , R=3.37 lbmol
h
FC2H 4 ,ℜ=Y F C2H 4
+FC2H 4 , R=3.781 lbmol
h
4.2.3. Alimentación de ácido clorhídrico al reactor:
FHCl ,ℜ=FHCl , R
FHCl ,R=4.367lbmol
h
FHCl ,ℜ=FHCl , R=4.367lbmol
h
4.2.4. Alimentación de metano al reactor:
FCH4 ,ℜ=FCH 4
+FCH 4R= 98.80 lbmol
h
4.2.5. Alimentación de cloro al reactor:
FCl2ℜ=FCl2
+FCl2R= 64.89 lbmol
h
4.3. BALANCE EN EL REACTOR:
4.3.1. Balance de etano en el reactor:
flujoentrada=flujo desalida+flujo rea ccionado
212.355−48.2486=flujo de salida
flujode salida=164.1064 lbmolh
4.3.2. Balance de etileno en el reactor:
flujoentrada=flujo desalida+flujo reaccionado
3.781−0.029=flujode salida
flujode sa lida=3.752 lbmolh
4.4. BALANCES EN EL REACTOR:
E=S
384.19lbmol
h= 385.72
lbmolh
4.5. DETERMINACION DE LOS FLUJOS DE LIQUIDO Y VAPOR A LA
SALIDA DE LOS REACTORES:
Para nuestro primer reactor en el cual vamos a especificar su balance
tenemos como condiciones:
temperaturaRX=671.89K
PRESIONOPERACION=80 psia=4136.05mmHg
C2H6=212.355
C2H4=3.781
HCl=4.37
Cl2=64.89
CH4=98.8
C2H6=164.1064
C2H4=3.752
Cl2=17.25
PCE= 342.06
CH4=99.8
HCl=4.46
COMPONENTE ANTA ANTB ANTC K
ETILENO 15.5588 1347.01 -18.15
196.22075
8
ETANO 15.6637 1511.42 -17.16
171.18053
3
CLORO 15.961 1978.32 -27.01
121.86123
5
ACIDO
CLORHIDRICO 16.504 1714.25 -14.45 0.0291
CLORURO DE
ETILO 15.2243 997.84 -7.16 0.02713
METANO 15.98 2332.01 -36.4
78.261180
1
i=gases
componente Fi ki Vi li
etano 163.064 171.8 162.364035 0.7025
cloro 16.9664 121.86 16.863 0.1027
metano 7.5956 78.26 7.524 0.0716
etileno 0.5063 192.33 0.5044 0.0019
total 188.1323
4.6. Purga de cloruro de etilo:
PEC2H 5Cl=( 12.06 lbmolh )∗( $0.35
lbC2H 5Cl )∗(64.5 lb C2 H 5Cl
1mollb )∗( 8150haño )
j=liquidos
Componente Fj kj Vj lj
cloruro de etilo 342.06 0.027132 12.06 92.8106
acido clorhídrico 42.3857 0.0291 1.6725 40.7115
Total 138.741
ℓ i=Lx i=f i∑ f i
k i∑ f i
⇒ ℓi=f i∑ f i
k i∑ f i
(15 )
También podemos ajustar el flujo de vapor :
γ i=f i−ℓ i=f i(1−∑ f i
k i∑ f i)⇒ γ i=f i(1−∑ f i
k i∑ f i)(16 )
de la misma forma las expresiones correspondientes paracomponentes que predominan en la fase líquida son:
γ j=k j f j∑ f i
∑ f i
(17 )
y
ℓ j=f j(1−k j∑ f i
∑ f j) (18 )
PEC2H 5Cl=0.22∗106 $/año
Este potencial es muy alto entonces una alternativa es probar el incremento de la
presión en la separación flash (vaporización).
4.7. Nivel 4a: SISTEMA DE RECUPERACIÓN DE VAPORES
4.7.1. Fracci ón purga:
Fracci ón purga=pG
RG+PG
PG=4.3644lbmol
h
RG=218.063 lbmol /h
Fracción purga=0.02
4.7.2. Perdida de cloruro de etilo y cloro en la purga:
Cloruro de etilo en la purga=(12.06)*(0.02)=0.2412
lbmol/h
Cloro en la purga=(0.02)*(16.863)=0.337 lbmol/h
4.7.3. Potencial económico de las perdidas de cloruro de etilo y
cloro en la purga:
4.7.3.1. Perdida de cloruro de etilo:
( 0.2412 lbmolh )∗( $0.35lb )∗( 8150h
añ o )∗( 64.5 lbmollb )=44377.4835 $ /año
4.7.3.2. Perdida de cloro:
( 0.337 lbmolh )∗( $ 0.3655lb )∗( 8150h
año )∗( 71 lbmollb )=14886.85$ /año
Nivel 4B: SISTEMA DE RECUPERACIÓN DE LIQUIDOS:
Calculo de la fracción de recuperación: (XD)
X D=3.5447
3.5447+0.7025+0.0716
X D=0.8207
Como queremos una pureza alta del producto incorporamos a nuestro flowsheet un
estabilizador .Para estabilizar la columna se usa una reacción de pasteurización.
componente
Li
(lbmol/h)
etano 0.7025
cloro 0.1027
metano 0.0716
etileno 0.0019