Práctica dehidratación alcoholes

EXPERIMENTACIÓN EN INGENIERÍA QUÍMICA VI

DESHIDRATACIÓN DE ALCOHOLES

1. Introducción

El objetivo de esta práctica es la obtención de los parámetros cinéticos (k0, factor preexponencial, E, energía de activación) de la reacción de deshidratación del alcohol isopropanol:
CH3 – CHOH – CH3 ( CH3 – CH = CH2 + H2O
Isopropanol PropilenoAgua

El montaje experimental del que disponíamos incluía un depósito para isopropanol, una bomba de impulsión, una válvula de corte, una cámara vaporizadora, la unidad horno – reactor, un condensador, un separador líquido – gas, un medidor de caudales de gas de burbuja, y un sistema de control de temperaturas en camisa, reactor, cámara de vaporización, medidor presión de cabeza dereactor, todo ello conectado a un computador.

Antes de empezar el experimento, la unidad horno – reactor se conectaba, a fin de poder alcanzar en el reactor la temperatura nominal previamente programada. Con la bomba, que era regulable, introducíamos un caudal de isopropanol que pasaba al vaporizador. Previamente, circulaba por la válvula de corte, que nos permitía la posición de cerrado, laposición de entrada al interior del reactor y la posición de salida del caudal al exterior, la cual nos permitía controlar éste por pesada doble.

El isopropanol vaporizado pasaba al reactor, que tenía un determinado perfil de temperaturas, controlado con un termopar móvil, y de presiones (medíamos la presión de cabeza, tomábamos la media y suponíamos un perfil lineal), donde tenía lugar lareacción de deshidratación. Este reactor, que era de relleno catalítico de alúmina, se idealiza como un Reactor de Flujo Pistón ideal hueco, de radio equivalente 0.689 cm. Se dejaba transcurrir un tiempo determinado, a fin de obtener el régimen estacionario, controlando la temperatura de reactor y el caudal de salida de gas. Cuando ambas medidas no cambiaban con el tiempo para unos determinadoscaudales y temperaturas, considerábamos que se había alcanzado el régimen estacionario, y se hacía un barrido con el termopar móvil, a fin de obtener el perfil de temperaturas en los 20 cm del reactor. También se medía el caudal de propeno a la salida, que, considerando la temperatura y presión (atmosférica) en el medidor y la ecuación de los gases ideales, nos permitía obtener el caudal molar y,por tanto, la conversión en el reactor.

Los experimentos se hacían para las temperaturas nominales 270, 305 y 340 ºC, con 4 caudales para cada una, que debían oscilar entre 0.1 y 0.4 g / min. Teniendo en cuenta que las conversiones no debía ser ni muy baja ni cercana al 100 %, y ya que esta dependía de la temperatura del reactor y tiempo de residencia (a mayor temperaturas y tiempos deresidencia, mayores conversiones), se programaron caudales altos a altas temperaturas y viceversa.

Importante. Por un problema ajeno al grupo, que fue el corte de suministro eléctrico y el ‘reseteado’ del temporizador del enchufe de la práctica, no se pudo llevar a cabo el experimento a 340 ºC, que habíamos dejado para la última sesión al ser éste bastante rápido. Por tanto, tanto los resultadoscomo los cálculos sólo recogerán los datos obtenidos a temperaturas nominales de 270 y 305 ºC.

Resultados Experimentales.

Los resultados obtenidos fueron los siguientes:

T1 = 270 ºC

m1 isopropanol = 0.001855 g / s

T propeno = 24.5 ºC

Q1 propeno = 0.146 ml / s

P cabeza reactor = 0.0164 bar

Perfil de temperaturas en reactor:

|T(ºC) |H (m) |
|156,0 |0 |
|178,5 |0,01 |
|200,0 |0,02 |
|217,9 |0,03 |
|232,4 |0,04 |
|244,3 |0,05 |
|252,9 |0,06 |
|259,1 |0,07 |
|263,3 |0,08 |
|265,6...