Acetato De Vinilo
Páginas: 5 (1085 palabras)
Publicado: 21 de noviembre de 2012
Simulación en Aspen – Producción de acetato de vinilo
El acetato de vinilo es una sustancia química reactiva que es polimerizada típicamente para formar el acetato de polivinilo y los copolímeros de este compuesto. El acetato de vinilo se usa para crear productos químicos industriales y comerciales importantes que tienen una serie amplia de aplicaciones. Por ejemplo, este compuesto se usa enla producción de plástico, películas, fijadores de pelo, lacas, pinturas a base de agua, recubrimientos de papel e impregnación de materiales y adhesivos. El precio comercial del producto se encuentra en $0.971 por kilogramo. El acetato de vinilo es un líquido incoloro, volátil e inflamable con un olor descrito como dulce. (3) Tiene un olor dulce a frutas en cantidades pequeñas, pero el olor puedevolverse intenso e irritante a niveles más altos. Sus características más relevantes son:
• Peso molecular: 68,09
• Formula molecular: C4H6O2
• Punto de fusión: - 93,2ºC
• Punto de ebullición: 72,3ºC
• Densidad: 0.934 g/mL at 25 °C(lit.)
• Solubilidad: Soluble en dietil éter, acetona, benceno, etanol, cloroformo, y en la mayoría de los disolventes orgánicos; ligeramente soluble en agua.(4)
1. Definición de la base de cálculo
Como base de cálculo para ésta simulación se definió una producción de 0.2598 mol acetatosegundo, aproximadamente 14012.9 ton acetatoaño. La anterior cifra corresponde aproximadamente al aumento de la demanda de importación de acetato de vinilo en Colombia entre 2009 y 2010. Actualmente, Colombia importa cerca de 15.000 toneladas de acetato de vinilodesde Estados Unidos cada año, y este valor presenta un incremento de cerca del 5% anual (1). Con la formulación de proyectos como el simulado, se espera comenzar a construir autonomía nacional respecto a la producción de químicos. Así, como punto de partida se pretende cubrir el aumento anual de demanda nacional de producción del acetato de vinilo.
2. Argumentación de la ruta de producción
Elprincipal método de producción del acetato de vinilo es el siguiente:
C2H4 (g) + C2H4O2 (l) + 1/2 O2 (g) → C4H6O2 (l) + H2O (l)
La ruta alternativa para la obtención del acetato de vinilo es:
C2H2 (g) + C2H4O2 (l) + 1/2 O2 (g) → C4H6O2 (l) + H2O (l)
Escogimos esta ruta de producción debido al costo de los componentes ya que el etileno es más económico que el acido acético y por lo tanto laganancia seria mayor. Es decir, por la ruta de producción seleccionada se compran cantidades estequiométricas de cada uno de los componentes Acido acético ($ 0.596 por kg) y etileno (0.442 por kg) y el oxigeno serio gratis ya que lo obtendríamos del aire; mientras que por la ruta alternativa se necesitaría el doble de acido acético por lo que sariá menos rentable.
3. Balances de materia y análisisde sensibilidad
El reflujo del ácido acético y del oxígeno aumenta la productividad global de la planta. De no ser reflujados los reactivos que no formaron productos, la producción de acetato de vinilo sería de cerca de 0.9095kgs, correspondiente a la conversión del 35% de ácido acético reportada en literatura (3). La producción de este compuesto es de 2.5984kgs cuando el ácido y el oxígenoson reflujados.
En el análisis de sensibilidad se estudió la variación del flujo molar en la corriente de recirculación respecto a la conversión de ácido acético en el reactor, con una velocidad de producción fija de acetato de vinilo. El rango de conversión analizado fue de 0.2 a 0.9 para el ácido, ya que en este rango se obtenían resultados apropiados por iteración y era posible analizar eltipo de relación (logarítmica) entre las variables a analizar. Los resultados obtenidos se presentan a continuación:
En este análisis se halló la tendencia esperada entre la conversión en el reactor y el flujo de recirculación. En la medida que la conversión de los reactivos en el reactor disminuía, el reflujo de reactivos aumentaba. Lo anterior se da porque la producción de acetato de vinilo...
El acetato de vinilo es una sustancia química reactiva que es polimerizada típicamente para formar el acetato de polivinilo y los copolímeros de este compuesto. El acetato de vinilo se usa para crear productos químicos industriales y comerciales importantes que tienen una serie amplia de aplicaciones. Por ejemplo, este compuesto se usa enla producción de plástico, películas, fijadores de pelo, lacas, pinturas a base de agua, recubrimientos de papel e impregnación de materiales y adhesivos. El precio comercial del producto se encuentra en $0.971 por kilogramo. El acetato de vinilo es un líquido incoloro, volátil e inflamable con un olor descrito como dulce. (3) Tiene un olor dulce a frutas en cantidades pequeñas, pero el olor puedevolverse intenso e irritante a niveles más altos. Sus características más relevantes son:
• Peso molecular: 68,09
• Formula molecular: C4H6O2
• Punto de fusión: - 93,2ºC
• Punto de ebullición: 72,3ºC
• Densidad: 0.934 g/mL at 25 °C(lit.)
• Solubilidad: Soluble en dietil éter, acetona, benceno, etanol, cloroformo, y en la mayoría de los disolventes orgánicos; ligeramente soluble en agua.(4)
1. Definición de la base de cálculo
Como base de cálculo para ésta simulación se definió una producción de 0.2598 mol acetatosegundo, aproximadamente 14012.9 ton acetatoaño. La anterior cifra corresponde aproximadamente al aumento de la demanda de importación de acetato de vinilo en Colombia entre 2009 y 2010. Actualmente, Colombia importa cerca de 15.000 toneladas de acetato de vinilodesde Estados Unidos cada año, y este valor presenta un incremento de cerca del 5% anual (1). Con la formulación de proyectos como el simulado, se espera comenzar a construir autonomía nacional respecto a la producción de químicos. Así, como punto de partida se pretende cubrir el aumento anual de demanda nacional de producción del acetato de vinilo.
2. Argumentación de la ruta de producción
Elprincipal método de producción del acetato de vinilo es el siguiente:
C2H4 (g) + C2H4O2 (l) + 1/2 O2 (g) → C4H6O2 (l) + H2O (l)
La ruta alternativa para la obtención del acetato de vinilo es:
C2H2 (g) + C2H4O2 (l) + 1/2 O2 (g) → C4H6O2 (l) + H2O (l)
Escogimos esta ruta de producción debido al costo de los componentes ya que el etileno es más económico que el acido acético y por lo tanto laganancia seria mayor. Es decir, por la ruta de producción seleccionada se compran cantidades estequiométricas de cada uno de los componentes Acido acético ($ 0.596 por kg) y etileno (0.442 por kg) y el oxigeno serio gratis ya que lo obtendríamos del aire; mientras que por la ruta alternativa se necesitaría el doble de acido acético por lo que sariá menos rentable.
3. Balances de materia y análisisde sensibilidad
El reflujo del ácido acético y del oxígeno aumenta la productividad global de la planta. De no ser reflujados los reactivos que no formaron productos, la producción de acetato de vinilo sería de cerca de 0.9095kgs, correspondiente a la conversión del 35% de ácido acético reportada en literatura (3). La producción de este compuesto es de 2.5984kgs cuando el ácido y el oxígenoson reflujados.
En el análisis de sensibilidad se estudió la variación del flujo molar en la corriente de recirculación respecto a la conversión de ácido acético en el reactor, con una velocidad de producción fija de acetato de vinilo. El rango de conversión analizado fue de 0.2 a 0.9 para el ácido, ya que en este rango se obtenían resultados apropiados por iteración y era posible analizar eltipo de relación (logarítmica) entre las variables a analizar. Los resultados obtenidos se presentan a continuación:
En este análisis se halló la tendencia esperada entre la conversión en el reactor y el flujo de recirculación. En la medida que la conversión de los reactivos en el reactor disminuía, el reflujo de reactivos aumentaba. Lo anterior se da porque la producción de acetato de vinilo...
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