PRODUCCIÓN DE ACETONA A PARTIR DE ISOPROPILBENCENO (CUMENO)

INTRODUCCION

La acetona o conocida también como propanona es un compuesto químico cuya fórmula química es CH3(CO)CH3 perteneciente al grupo de las cetonas, que se encuentra naturalmente en el medio ambiente. A temperatura ambiente se presenta como un líquido incoloro de olor característico. Se evapora fácilmente, es inflamable y es soluble en agua.

La acetona sintetizada tiene diversos usos como ser:

Fabricación de plásticos

Fibras

Medicamentos

Disolvente de otras sustancias químicas.

Otros productos químicos

La acetona puede producirse mediante una oxidación en fase líquida del cumeno hacia hidroperóxido de cumeno, seguida por una descomposición catalítica, lo que comúnmente se conoce como ‘vía cumeno’

La producción de la acetona a partir del cumeno es caracterizado por descomponer hidroperóxido de cumeno catalizada por ácido sulfúrico a una temperatura aproximada de 50ºC a 65.5°C.

A continuación se describen las reacciones:

1º Reaccion:

2º Reaccion:

Mecanismo de Reaccion:

Etapa 1: Iniciación:

Etapa 2: Propagación

ANTECEDENTES

Antes de la segunda guerra mundial la acetona fue sintetizada por destilación seca de acetato de calcio. Hacia los años 1950 nuevos métodos aparecieron entre los que se destacan los procesos de hidroperóxido de cumeno a fenol y la deshidrogenacion de alcohol isopropilico, en 1985 se impone el método de hock que implica la obtención de acetona y fenol como subproducto a bajos costos por via cumeno

La síntesis a escala industrial de la acetona se realiza mayoritariamente (90% de la capacidad en los EEUU) según el proceso catalítico de hidrólisis en medio ácido del hidroperóxido de cumeno, que permite también la obtención de fenol como sub-producto, en una relación en peso de 0,61:1

Un segundo método de obtención (6% de la capacidad de los EE. UU. en 1995) es la deshidrogenación catalítica del alcohol isopropílico.

Otras vías de síntesis de acetona:

Biofermentación

Oxidación de polipropileno

Oxidación de diisopropilbenceno

Aplicaciones industriales

La acetona es uno de los disolventes generales que más empleo tienen en la técnica industrial y profesional, ya que a sus excelentes propiedades disolventes se une la ausencia de toxicidad. Es un eficaz quitamanchas y es muy utilizado para quitar el esmalte de las uñas.

Metil metacrilato (MMA) 28%

Bisfenol A 28%

Disolventes 33%

Varios 14%

OBJETIVOS

Objetivo general:

Producir acetona a partir de isopropilbenceno

Objetivos específicos:

Comprender el proceso de producción de acetona vía cumeno

Diseñar los equipos que serán utilizados en el proceso

Realizar un análisis económico para verificar la rentabilidad del proyecto

JUSTIFICACION

La petroquímica es la más joven de las industrias que a base de los hidrocarburos produce una gran variedad de productos y subproductos, uno de esos subproductos es el cumeno; de ahí surge la idea de aprovechar este subproducto mediante la implementación de una planta productora de acetona ya que continúa demandando productos químicos que satisfagan sus necesidades y contribuyan a hacer más fácil la vida. En Bolivia no se cuenta con una fábrica productora de acetona, que es un producto bastante utilizado pero si contamos con materia prima cruda por eso surge la idea de industrializar productos finales y exportar en vez de importar aprovechando al máximo los recursos naturales de Bolivia.

MATERIA PRIMA

1.- Cumeno

Punto de ebullición: 152°C

Punto de fusión: -96°C

Punto de inflamación: 31°C

Punto de autoignición: 420°C

2.- Aire

3.- Acido sulfúrico

Punto de ebullición: 340°C

Punto de fusión: 10°C

Punto de autoignición: 420°C

6 UBICACIÓN Y EMPLAZAMIENTO

Se consideraron dos alternativas para la implementación de la planta que fueron la ciudad de Santa Cruz y Cochabamba.

Alternativa A COCHABAMBA

Alternativa B SANTA CRUZ

FACTORES PESO RELATIVO PUNTOS

(0 – 10) ALTERNATIVA A PUNTOS

(0 – 10) ALTERNATIVA B

Disponibilidad materia prima 0.25 0 0 0 0

Transporte 0.2 5 1.0 9 1.8

Mercado 0.2 7 1.4 8 1.6

Servicios Basicos 0.2 8 1.8 9 1.8

Mano de obra 0.15 8 1.05 8 1.o5

Peso Total 1 5.2 6.25

De acuerdo a un análisis de mercado se optó por la ciudad de Santa Cruz como mejor alternativa.

7 INGENIERIA DEL PROYECTO

7.1 DIAGRAMA DE BLOQUES

El diagrama de obtención de acetona es el siguiente:

Figura 7.1 diagrama de bloques para la obtención de acetona

7.2 SIMULACIÓN DEL PROCESO

La corrida realizada en Hysys v8.0 es el siguiente:

Figura 2: simulación del proceso en hysys

7.3 DESCRIPCIÓN DEL PROCESO

7.3.1 Oxidación del cumeno

Aire impulsado mediante un compresor, que incrementa la presión desde 1 atm hasta 1.85 atm, y cumeno que previamente se mezcla con un reflujo caliente de cumeno, ingresan al reactor donde se da la reacción de oxidación del cumeno para formar hidroperóxido de cumeno.

La reacción es exotérmica y en el reactor oxidador se alcanza una conversión del 25% debido a que a mayores conversiones el hidroperóxido puede volverse inestable y explotar.

Figura 3: Reactor de oxidación del cumeno

7.3.2 Concentración de hidroperóxido

Al salir del reactor la corriente 4, que contiene cumeno que no ha reaccionado e hidroperóxido de cumeno, pasa por una válvula de vacío donde se reduce su presión para luego ir a una torre de destilación simple donde la mayor parte del cumeno se va como vapor por la parte superior, quedando HCP concentrado en un 85% en la fase liquida.

Figura 4: Destilación del cumeno y concentrado del CHP

La

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