Elaboración del ácido sulfonico

Química orgánica. Benceno. Ácido sulfúrico. Hidróxido de sodio. Sal de sodio. Sulfonación. Ácido dodecilbenceno sulfonico. Azufre. Vanadio. Oxígeno. Detergentes. Componentes químicos

  • Enviado por: Sanlley Sanchez P
  • Idioma: castellano
  • País: República Dominicana República Dominicana
  • 16 páginas
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UNIVERSIDAD AUTONOMA DE SANTO DOMINGO

(UASD)

Facultad de Ingeniería y Arquitectura

Reporte IV

Visita a Cesar Iglesias

Presentado por:

Prof

Practica industrial I (INQ-445)

Sección 01

Marzo 2

INDICE

Presentación………………………………………………………..1

Introducción……………………………………………………......3

Diagrama de bloques de la elaboración de ácido sulfonico (DDBS) .…..………………………………………………………..9

Descripción del proceso de la elaboración de ácido sulfonico (DDBS) .……………………………………………………...........10

Controles a lo largo proceso ……………………………………...12

Especificaciones del ácido sulfonico ramificados………………..12

Conclusión………………………………………………………...13

Recomendaciones…………………………………………………14

Bibliografía………………………………………………………..15

Anexos……………………………………………………………..16

INTRODUCCION

Detergente, término aplicado a compuestos cuya disolución actúa como agente limpiador de la suciedad y de sustancias en superficies contaminadas.

Los constituyentes de los detergentes suelen denominarse agentes de superficie activa o surfactantes, pues actúan sobre una superficie. Una propiedad común de los detergentes es que están formados de moléculas relativamente grandes (de una masa molecular superior a 200). Una parte de la molécula es soluble en materiales orgánicos y la otra en agua.

Los detergentes se obtienen tratando un compuesto aromático, derivado del benceno, con ácido sulfúrico, neutralizándolo posteriormente con hidróxido de sodio para transformarlo en su sal de sodio.

Después de haber visto a modo de introducción une breve reseña de lo que es el detergente pasaremos ahora a entra en detalles al hablar de lo que es la sufonación, proceso que produce la materia prima de los detergentes que lo es el ácido dodecil benceno sulfonico.

Sulfonación

Este es un proceso que tiene como propósito la obtención de ácido sufonico o mejor dicho aun de forma mas especifica y correcta de ácido dodecilbenceno sulfonico; elaborado a partir del SO3 que se obtiene posteriormente de la combustión del azufre (materia prima del proceso) en presencia de oxigeno. Dicho proceso consiste en varias etapas a lo largo de su desarrollo, las cuales serán expuestas mas adelante en lo que será la descripción del proceso. A continuación definiciones y aplicaciones de algunas sustancias generadas o consumidas en el proceso.

Ácido dodecilbenceno sulfonico

Este agente químico tiene sobresalientes propiedades y se obtiene a partir de materias primas que no son difíciles de obtener y son menos costosas que otras materias primas que sirven como base a otros detergentes. Esta materia prima es la que aporta el ingrediente activo. Ingrediente activo: es el ingrediente que efectúa la labor de limpieza o de poder limpiador. Este es de forma ácida y es necesario neutralizarlo y para ello se requiere de un liquido de forma alcalina llamado soda cáustica. Ingrediente activo: es el ingrediente que efectúa la labor de limpieza o de poder limpiador.

Este ácido se obtiene a partir del azufre en un proceso conocido como sulfonación, el cual es el proceso de interés en este reporte; de manera objetiva podemos decir que para tratar el azufre en este proceso se utilizan sustancias como:

  • Oxido de vanadio (VaO5): que se utiliza como catalizador.

  • Aire (oxigeno): que se usa para la obtención del SO3.

  • DDB: que se hace reaccionar con el SO3 para obtener el ácido sulfonico (DDBS).

A continuación vamos a hablar acerca de algunos de los materiales utilizados en la sulfonación; y daremos algunas de sus aplicaciones en otras áreas, esto hecho así como un modo de aportar más información al lector.

Azufre

Azufre, de símbolo S, es un elemento no metálico, insípido, inodoro, de color amarillo pálido. El azufre se encuentra en el grupo 16 del sistema periódico. Su número atómico es 16 y su masa atómica 32,064.

También llamado `piedra inflamable', el azufre se conoce desde tiempos prehistóricos y ya aparecía en la Biblia y en otros escritos antiguos. Debido a su inflamabilidad, los alquimistas lo consideraron como un elemento esencial de la combustión (véase Alquimia). En nuestro caso simplemente es la materia prima de nuestro proceso.

Aplicación

La aplicación más importante del azufre es la fabricación de compuestos como ácido sulfúrico, sulfitos, sulfatos y dióxido de azufre, todos ellos ya citados. En medicina, el azufre ha cobrado gran relevancia por la extensión del uso de las sulfamidas y su utilización en numerosas pomadas tópicas. Se emplea también para fabricar fósforos, caucho vulcanizado, tintes y pólvora. En forma de polvo finamente dividido y frecuentemente mezclado con cal, el azufre se usa como fungicida para las plantas. La sal tiosulfato de sodio, Na2S2O3·5H2O, llamada impropiamente hiposulfito, se emplea en fotografía para el fijado de negativos y positivos. Combinado con diversas láminas de minerales inertes, el azufre constituye un pegamento especial utilizado para sujetar objetos metálicos a la roca, como en el caso de los rieles o vías de tren y cadenas. El ácido sulfúrico es uno de los productos químicos industriales más importantes, pues además de emplearse en la fabricación de sustancias que contienen azufre sirve también para obtener una gran cantidad de materiales que no contienen azufre en sí mismos, como el ácido fosfórico.

Vanadio

Vanadio, de símbolo V, es un elemento metálico blanco plateado de número atómico 23. El vanadio es uno de los elementos de transición del sistema periódico. Fue descubierto en 1801, en México, por Andrés Manuel del Río, pero se pensó que era una forma de cromo. En 1830 aproximadamente, el químico sueco Nils Gabriel Sefström lo reconoció como un nuevo elemento.

Aplicaciones

Debido a su dureza y gran resistencia a la tracción, el metal se utiliza en muchas aleaciones, como el ferrovanadio, el níquel-vanadio y el cromo-vanadio. Los aceros de cromo-vanadio se utilizan para fabricar muelles y en mecanismos de transmisión y otras piezas de los motores. Las aleaciones de titanio-vanadio se usan para vainas de proyectiles, bastidores de motores a reacción y componentes de reactores nucleares. Como catalizador, el vanadio ha sustituido en gran medida al platino en la fabricación de ácido sulfúrico y se utiliza a menudo como revelador fotográfico, como agente reductor y como agente desecante en varias pinturas.

En nuestro proceso de sulfonación su aplicación es como catalizador de la reacción de oxidación del SO3.

Oxigeno:

Oxígeno, de símbolo O, es un elemento gaseoso ligeramente magnético, incoloro, inodoro e insípido. El oxígeno es el elemento más abundante en la Tierra. Fue descubierto en 1774 por el químico británico Joseph Priestley e independientemente por el químico sueco Carl Wilhelm Scheele; el químico francés Antoine Laurent de Lavoisier demostró que era un gas elemental realizando sus experimentos clásicos sobre la combustión.

Aplicaciones

Se usan grandes cantidades de oxígeno en los sopletes para soldar a alta temperatura, en los cuales, la mezcla de oxígeno y otro gas produce una llama con una temperatura muy superior a la que se obtiene quemando gases en aire. El oxígeno se le administra a pacientes con problemas respiratorios y también a las personas que vuelan a altitudes elevadas, donde la baja concentración de oxígeno no permite la respiración normal. El aire enriquecido con oxígeno se utiliza para fabricar acero en los hornos de hogar abierto.

En el proceso de sulfonación este se utiliza con el objetivo de logra la combustión del azufre al hacerlo reaccionar con el mismo, siendo el propósito el de obtener SO2. Luego de haber visto las definiciones y las aplicaciones de las sustancias mencionadas anteriormente damos paso al diagrama de bloques del proceso y posteriormente a la descripción del proceso en el cual se detallan de forma sintetizada lo que ocurre en cada una de las etapas del proceso.

DIAGRAMA DE BLOQUES DE LA ELABORACION DE ACIDO SULFONICO (DDBS)

DESCRIPCION DEL PROCESO DE ELABORACION DE ACIDO SULFONICO (DDBS)

Horno:

En este equipo inicia nuestro proceso aquí se introduce la materia prima que lo es el azufre el cual se hace reaccionar con oxigeno (obtenido mediante el suministro de aire que es previamente tratado para extraer en todo lo posible la humedad contenida) produciéndose así la combustión en donde se genera el gas de interés SO2, el cual sale del horno a una temperatura de 650°C y que se enfría (utilizado intercambiadores) a 450°C antes de entrar en el próxima etapa.

Convertidor catalítico:

A este convertidor entra SO2 a una temperatura de 450°C, el objetivo de esta etapa consiste obtener SO3 .El consta de 3 lechos para la realización de la conversión en la que se utiliza pentoxido de vanadio (VaO5) que sirve como catalizador de la reacción, luego el SO3 producido sale a una temperatura de 550 °C y se enfría (utilizado intercambiadores) a 430°C antes de entrar en el próxima etapa.

Reactores fiml

A este equipo el SO3 entra a una temperatura de 430 °C, la finalidad de este equipo es la de producir el ácido sulfonico mediante la reacción del SO3 con el DDB; además durante este proceso se utiliza agua para controlar la reacción el producto obtenido sale de la etapa a una temperatura de unos 60 °C y pasa al reactor con agitación.

Reactor con agitación

El ácido sulfonico que entra a este reactor lo hace a una temperatura de 60 °C, la finalidad es retirar las trazas de gas (SO3 ) que no reaccionó, para ello se utiliza la agitación. el producto tratado sale de la etapa a una temperatura de unos 42 °C y pasa al reactor encamisado.

Reactor encamisado

El ácido sulfonico que entra a este reactor lo hace a una temperatura de 40 °C, la finalidad es retirar las trazas de gas (SO3) que no reaccionó. El producto tratado sale de la etapa a una temperatura de unos 40 °C y pasa al área de almacenamiento.

Tanques de almacenamiento:

El ácido sulfonico ya como producto terminado es almacenado en tanques que poseen recubrimiento de fibra de vidrio, utilizado como protector. De aquí el producto será enviado a la planta de producción del detergente.

Controles realizados a lo largo del proceso

  • Pruebas de color

  • Índice de acidez

  • Pureza

  • Porciento de agua

Especificaciones del ácido sufonico ramificado

  • Liquido viscoso de color marrón de olor característico penetrante

  • Ingrediente activo 95% mínimo

  • Materia no sulfonada 3.5% mínimo

  • Ácido sulfúrico libre 2.5% mínimo

  • Humedad 1.0% mínimo

  • Peso molecular 322-328 gr/mol

  • Densidad 1.05gr/cm³

CONCLUCION

A lo largo de la visita a CESAR IGLECIAS, de la elaboración y la búsqueda de datos e información, los integrantes de grupo, además de los compañeros; todos hemos adquirido un buen conocimiento acerca de la elaboración del ácido sulfonico, conocimientos tales que nos capacitan aun mas como ingenieros químicos.

Hemos tomado conciencia de los requerimientos y parámetros necesarios para la elaboración de lo que es el ácido sulfonico.

RECOMENDACIONES

Que de ser posible las empresas nos pudieran permitir tomar fotografías de las instalaciones principalmente de los equipos para así tener una mejor referencia grafica de ellos.

La utilización de un vehículo de transporte más pequeño para las próximas visitas, ya que somos pocos estudiantes los inscriptos en la asignatura.

Y por último que sea la universidad la que se encargue de cubrir los gastos como los cuestiones de dieta y demás.

BIBLIOGRAFIA

  • Manual del Ingeniero Químico. 4ta Edición.

  • McCabe, Smiht & Harriott. Operaciones Unitarias en Ingeniería Química. 4ta Edición.

  • La Enciclopedia Encarta.

  • Anexos

    REACTORES FILM

    HORNO

    CONVERTIDOR CATALITICO

    REACTOR ENCAMISADO

    RECTOR CON AGITACION

    TANQUES DE ALMACENAMIENTO