Acetato de Sodio - Avance 1

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA Y TEXTIL Departamento Académico de Ingeniería Química

“DISEÑO DE UN REACTOR PARA LA PRODUCCIÓN DE ACETATO DE SODIO A PARTIR DE ACETATO DE ETILO E HIDRÓDIDO DE SODIO” INTEGRANTES:

Mendoza Juarez, Fernando Joseph Ojeda Gil, Jhonatan David Quispe Huarancca, Gonzalo Humberto Sotelo Velásquez, Angelo Tello Crisostomo, Jack Alexis Yanac Salazar, Brayahan Piter

DOCENTE:

Ing. Marcos Surco Álvarez

LIMA – PERÚ 2020

INDICE

Índice de tablas...........................................................................................................................2 Índice de figuras..........................................................................................................................2 Revisión de la literatura..............................................................................................................3 Descripción de los reactantes......................................................................................................3 Acetato de Etilo...........................................................................................................................3 Hidróxido de Sodio.....................................................................................................................3 Descripción de los productos......................................................................................................4 Etanol..........................................................................................................................................4 Acetato de sodio..........................................................................................................................5 Aplicaciones del producto principal...........................................................................................5 Industria alimentaria...................................................................................................................6 Industria textil.............................................................................................................................6 Descripción del proceso..............................................................................................................6 Bibliografía.................................................................................................................................7

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Índice de tablas Tabla 1. Datos fisicoquímicos del acetato de etilo.....................................................................3 Tabla 2. Datos fisicoquímicos del hidróxido de sodio...............................................................4 Tabla 3. Datos fisicoquímicos del etanol..................................................................................4 Tabla 4. Datos fisicoquímicos del acetato de sodio..................................................................5

Índice de figuras Figura 1. Reacción general del proceso......................................................................................6

Revisión de la literatura Descripción de los reactantes Acetato de Etilo El acetato de etilo es un éster de fórmula CH3-COO-CH2-CH3. Su nombre antiguo es éter de vinagre. El acetato de etilo es un líquido incoloro con olor a frutas, inflamable, menos denso que el agua y ligeramente miscible con ella. Sus vapores son más densos que el aire. El acetato de etilo es un líquido incoloro, característico de los ésteres, no residual. Es miscible con hidrocarburos, cetonas, alcoholes y éteres y poco soluble en agua. Se obtiene por destilación lenta de una mezcla de ácido acético, alcohol etílico y ácido sulfúrico, o bien, a partir de acetaldehído anhidro en presencia de etóxido de aluminio. Se usa en esencias artificiales de frutas, como disolvente de nitrocelulosa, barnices y lacas, en la manufactura de piel artificial, películas, placas fotográficas, seda artificial, perfumes y limpiadores de telas, entre otros. [ CITATION Nuñ15 \l 10250 ] Tabla 1. Datos fisicoquímicos del acetato de etilo. Nombre (IUPAC)

Ethyl acetate

Fórmula Estado de agregación

CH3-COO-CH2-CH3 Líquido

Apariencia

incoloro

Densidad

0.902 (20 °C respecto al agua a 4 °C),

Punto de fusión

- 83 °C a P=1 atm

Punto de ebullición

77 °C a P=1 atm

Temperatura crítica

250 °C

Hidróxido de Sodio El hidróxido de sodio es un sólido blanco e industrialmente se utiliza como disolución al 50 % por su facilidad de manejo. Es soluble en agua, desprendiéndose calor. Absorbe humedad y dióxido de carbono del aire y es corrosivo de metales y tejidos. Es usado, en síntesis, en el tratamiento de celulosa para hacer rayón y celofán, en la elaboración de plásticos, jabones y otros productos de limpieza, entre otros usos. Se obtiene, principalmente por electrólisis de cloruro de sodio, por reacción de hidróxido de calcio y carbonato de sodio

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y al tratar sodio metálico con vapor de agua a bajas temperaturas. [ CITATION Nuñ15 \l 10250 ] Tabla 2. Datos fisicoquímicos del hidróxido de sodio. Nombre (IUPAC)

Hidróxido de sodio

Fórmula Estado de agregación Apariencia

Na0H Sólido (pero en la reacción se utiliza como disolución) blanco

Densidad

2.13 g/ml (25 oC)

Punto de fusión

318.4 oC

Punto de ebullición

1388oC (a 760 mm de Hg)

Descripción de los productos Etanol Conocido como alcohol etílico, es un alcohol que se presenta como un líquido incoloro, volátil e inflamable. Al mezclarse con agua en cualquier proporción, da una mezcla azeotrópica. Es el principal compuesto presente en las bebidas alcohólicas, se utiliza en sectores industriales y farmacéuticos, es un buen disolvente, y puede utilizarse como anticongelante. También es un desinfectante. Su mayor potencial bactericida se obtiene a una concentración del 70 %. Se obtiene por fermentación anaeróbica de una disolución con contenido en azúcares con levadura y posterior destilación. [ CITATION Lla09 \l 10250 ] Tabla 3. Datos fisicoquímicos del etanol. Nombre (IUPAC)

Etanol

Fórmula Estado de agregación

CH3-CH2-0H Líquido

Apariencia

Incoloro

Densidad

789 kg/m3; O, 789 g/cm3

Punto de fusión

158,9 K (-114,3°C) a 1atm

Punto de ebullición

351,6 K (78,4 OC) a 1 atm

Temperatura crítica

514 K (240 C)

Acetato de sodio También llamada sal de sodio del ácido acético o acetato de sodio anhidro de aspecto de polvo blanco higroscópico cristalino, pero en la reacción esta disuelto. Se descompone por calentamiento intenso y en contacto con ácidos fuertes. Reacciona violentamente con ácidos fuertes. La disolución en agua es una base débil. [ CITATION Int20 \l 10250 ] Tabla 4. Datos fisicoquímicos del acetato de sodio. Nombre (IUPAC)

Acetato de sodio

Fórmula Estado de agregación

CH3COONa

Apariencia

Sólido (pero en la reacción se utiliza como disolución) Polvo blanco

Densidad

1.5 g/cm³

Punto de fusión

328°C

Solubilidad en agua, g/100ml a 20°C

46.5

Aplicaciones del producto principal El producto principal es el acetato de sodio el cual es producido en grandes cantidades. Tiene diferentes aplicaciones industriales que no se usa específicamente para fines de limpieza pero tiene una amplia gama de aplicaciones industriales como la farmacéutica, industria de pinturas y tintes, como aditivo alimentario, en la industria de galvanoplastia, como conservante de carne, fotografía y purificación de glucosa etc. [ CITATION Sha17 \l 10250 ] Sin embargo detallaremos dos de estas, que son en las que más se usan: Industria alimentaria Es usado como preservante, secuestrante y regulador de acidez. Entre las producciones de alimentos más comunes están las mayonesas, salsas vinagres, panificación, entre otras; en concentraciones de hasta 0.4%. Su función es evitar el desarrollo de hongos, causantes de la alteración de al pan hilante o correoso, sin afectar a las levaduras que llevan a cabo la fermentación en la panadería. Al ser un aditivo complementario que en países extranjeros a estos aditivos se les denominan con un código formado por la letra E y un número y un

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número de 3 o 4 cifras. En el caso de el acetato de sodio es E262i. [ CITATION Bad06 \l 10250 ] Industria textil Es ampliamente usado en la industria textil donde al incorporarse a los acondicionadores textiles le comunica plasticidad, suavidad y propiedades anti estáticas a las fibras que no son repelentes al agua. Favorece la aplicación de polvos, ceras y resinas impermeabilizantes en las fibras textiles. Contribuye a neutralizar los ácidos minerales libres en los procesos de teñido. [ CITATION Val14 \l 10250 ] Descripción del proceso La reacción principal es la saponificación del acetato de etilo la cual consiste en la hidrolisis del ácido carboxílico. Esta saponificación de acetato de etilo con hidróxido de sodio, procede a través del ataque directo del nucleófilo (OH -1) sobre el carbono átomo de acetato de etilo sobre el carbono átomo de acetato de etilo. Esta reacción es de segundo orden general, primer orden con respecto a los reactivos además el orden de reacción disminuye y se convierte secuencial en lugar de segundo orden cuando las concentraciones equimoleculares de ambos reactivos se usan. Esta es una fase no catalítica, homogénea (líquido / líquido) y reacción del sistema de densidad constante. Esta reacción es leve de naturaleza exotérmica y es reversible.

Figura 1. Reacción general del proceso.

La conversión más alta que se puede lograr en esta reacción reversible es la conversión de equilibrio para las reacciones endotérmicas. La conversión de equilibrio aumenta con el aumento de la temperatura, y para reacciones exotérmicas, la conversión de equilibrio disminuye con el aumento de la temperatura. El equilibrio termodinámico. constante es independiente de la presión del sistema, presencia o ausencia de inerte o cinética de reacción, pero depende de la temperatura del sistema. Aunque la constante de equilibrio termodinámico no se ve afectada por la presión del sistema, presencia o ausencia de inertes o cinética de reacción, pero la concentración de equilibrio de reactivos y equilibrio. La conversión de reactivos puede verse influenciada por estas variables.

Bibliografía

Badui, S. (2006). Química de los alimentos. México: Pearson. Obtenido de http://depa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/Libro-Badui2006_26571.pdf Llacza, I., & Cajahuanca, J. (2009). Estudio de la influencia de la temperatura del reactor batch en la esterificación del acetato de etilo. Lima. Nuñez, J., & Udeos, T. (2015). Diseño, Construcción y Operación de un Reactor Batch para Saponificar acetato de etilo. Guayaquil. Organization, I. L. (27 de Junio de 2020). International Labour Organization. Obtenido de https://www.ilo.org/dyn/icsc/showcard.display? p_lang=es&p_card_id=0565&p_version=2 Valdivia, M., & Ponce, M. (2014). OPTIMIZACIÓN DE LOS PARÁMETROS PARA LA CURVA DE TEÑIDO. Arequipa. Obtenido de http://repositorio.unsa.edu.pe/bitstream/handle/UNSA/4007/IQpocamm024.pdf? sequence=1&isAllowed=y