Acrilonitrilo

EVALUACIÓN DE FACTIBILIDADAD DE LA INSTALACIÓN DE UNA PLANTA DE PRODUCCIÓN DE ACRILONITRILO

GENNY LORENA CALDERÓN CALDERÓN

JUAN CARLOS JOYA ORTIZ

OSCAR JULIAN REYES GOMEZ

MONICA KATHERINE SALAZAR CALDERÓN

ANGIE LORENA SANTANDER ZABALA

FREDY AVELLANEDA

UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER

ANALISIS DE PROCESOS

BUCARAMANGA

2013

INTRODUCCIÓN

En sus inicios, el acrilonitrilo no tenía ninguna importancia como producto químico, debido a que aun no se habían descubierto sus bondades, solo durante la segunda guerra mundial se utilizó para aumentar la resistencia en las gomas sintéticas. Después de este hallazgo se realizaron muchos estudios para aprovechar sus propiedades, especialmente como iniciador de la polimerización.

En la actualidad en la industria resulta atractivo trabajar con el acrilonitrilo como materia prima, debido a que es un derivado del petróleo y su producción resulta ser más económica. uno de sus principales usos es la elaboración de polímeros como el ABS, elastómeros , estireno- acrilonitrilo (SAN) , adiponitrilo, acrilamidas, fibras acrílicas y fibras de carbono utilizados en la industria de alimentos, la agricultura y empaques médicos.

EVALUACIÓN DE FACTIBILIDADAD DE LA INSTALACIÓN DE UNA PLANTA DE PRODUCCIÓN DE ACRILONITRILO

RUTAS DE OBTENCIÓN

El acrilonitrilo se obtuvo por primera vez por la deshidratación de la cianhidrina etilénica:

HO-CH2-CH2 –CN CH2=CH-CN + H2O

Baum y Herrmann patentaron un procedimiento en el año 1930, por el cual reaccionaban el acetileno y el ácido cianhidrico gaseoso a 400- 500°C, sobre un contacto de cianuro de bárico:

C2H2 + HCN CH2=CH-CN

Por adición de ácido cianhídrico al acetaldehído se obtiene el nitrilo láctico:

El nitrilo láctico se esterifica, por ejemplo con ácido acético, y después se desdobla a una temperatura de 500 a 600°C.

La reacción entre el acetileno y el ácido cianhídrico en una solución CuCl y cloruro amónico en agua (solución de Nieuland). Se realiza a una temperatura de 80°C.

HC=CH + HCN CH2=CH-CN

Óxido de etileno con ácido ciandhidrico

H2C-CH2 + HCN HOH2C-CH2-CN + agua + CH2=CH-CN

O

En la actualidad método de obtención del acrilonitrilo a nivel industrial es la amonoxidación del propileno

H2C=CH-CH3 + NH3 + 3/2O2 CH2=CH-CN + H2O

Debido al desarrollo de catalizadores más activos el proceso que resulta ser más económico es la amonoxidación del propileno patentado por la Standard Oil de Ohio (SOHIO) .

El catalizador originalmente empleado era molibdato de bismuto al que posteriormente se incorporaron otros compuestos como el antimoniato de uranilo y compuestos de hierro aumentando así la selectividad del proceso.

Catalizador 41: 〖Bi〗_2 O_3+ 〖MoO〗_3 con adición, entre otros, de compuestos de Fe.

SELECCIÓN DE LA RUTA DE OBTENCIÓN

El proceso Sohio supera con respecto a inversión, materias primas, costos de operación y calidad del proceso a otras rutas de obtención de acrilonitrilo. Este proceso tiene como característica principal la alta conversión obtenida a régimen continuo en el reactor de lecho fluidizado, obteniendo un 99% de pureza.

“Un volumen de vapor por volumen de propileno, usado como diluyente, incrementa la relación de conversión en la reacción, ésta adición permite además ajustar la composición de la alimentación para evitar la región explosiva.”

También con esta ruta se tiene un sistema de recuperación y purificación muy simple en comparación con los complejos sistemas de recuperación que se requieren para algunos procesos de oxidación de hidrocarburos. La mayor parte de las fracciones se realizan a presión atmosférica.

Por lo anterior se dice que el proceso Sohio es el más conveniente.

Propiedades Físicas del Acrilonitrilo

Sinónimos: Cianuro de vinilo, Cianoetileno, 2- Propenenitrilo.

Estado físico: liquido incoloro a amarillo palido y volátil. Inflamable, veneno.

Formula Molecular: C3H3N.

Peso Molecular (g/mol): 53,1

Densidad a 25oC (g/cm3): 0.81

Viscosidad a 25ºC (cP): 0,34

Solubilidad: soluble en agua, isopropanol, etanol, éter acetona y benceno.

Punto de congelamiento (°C): -83,5

Punto de ebullición (°C): 77,3

Punto de fusión (°C): -82

Presión de vapor 100 torr a 23oC

Seguridad y toxicidad

En la producción de acrilonitrilo se tendrá que tener en cuenta una serie de factores para la seguridad e higiene, como son las protecciones contra incendios dentro de la planta de producción, límites exteriores de las instalaciones, seguridad en tanques de almacenamiento, en las zonas de carga-descarga y protección de riesgos profesionales frente a los productos a tratar (acrilonitrilo, acetonitrilo, y HCN).

El acrilonitrilo produce asfixia química, al igual que el cianuro de hidrógeno. Irrita la piel y las mucosas, y puede causar lesiones graves en los ojos si no se lavan rápidamente con abundante agua. El acrilonitrilo se puede absorber por inhalación, en los casos de exposición gradual, las víctimas muestran niveles significativos de cianuro en la sangre ya antes de que aparezcan los síntomas. Estos síntomas se evidencian por debilidad de las extremidades, disnea, sensación de quemazón en la garganta, mareo, confusión mental, cianosis y náuseas. En los últimos estadios puede producirse colapso, respiración irregular, convulsiones y parada cardíaca súbita. Algunos pacientes padecen histeria o se muestran agresivos.

Debido a que esta sustancia atraviesa fácilmente el cuero y las prendas de vestir, puede causar ampollas a menos que las prendas contaminadas se retiren rápidamente y se lave la zona de piel en contacto con estas prendas.

El acrilonitrilo representa un riesgo considerable de incendio y explosión. El bajo punto de ignición de esta sustancia determina la posibilidad de que se produzcan vapores suficientes a temperaturas normales como para formar una mezcla inflamable con el aire. El acrilonitrilo se polimeriza espontáneamente por efecto de la luz solar o el calor, causando una explosión. Nunca debe almacenarse sin haber sido inhibido, el peligro de incendio y explosión se intensifica por la naturaleza

...