ANTECEDENTES (Naonobu Katada, 2008) encontró que la carga de monocapas de ácido óxido como SiO2, GeO, WO3 , MoO3 , V2O5 y SO sobre óxidos de metales básicos como Al2O3, ZrO2, SnO2 y TiO2 genera acidez de Brønsted. Especialmente, la simple impregnación de WO3 sobre estos óxidos metálicos básicos formó las monocapas con alto cobertura. Los investigadores han señalado que WO3 / ZrO2 preparó por un método de impregnación, poseyendo una alta actividad para la hidratación del eteno como se mencionó anteriormente, debería tener la estructura monocapa. Se espera que la monocapa WO3 tenga una actividad. En este estudio, mostramos una actividad catalítica de la WO3 monocapa cargada sobre Titania para la hidratación del eteno. La actividad era suficientemente alta, por lo que llevamos a cabo algunos experimentos de aplicación práctica. La alta actividad catalítica y selectividad para la hidratación en fase de vapor de eteno (etileno) en etanol bajo. Se observaron condiciones prácticas en una monocapa de tungsta cargada en titania. Acidez de Brønsted generada en la monocapa se sugiere que es el origen de dicha actividad. La actividad y la selectividad a la desea producto de la monocapa de tungsta cargada en titania eran comparables a los de una capa impregnada de sílice catalizador de ácido fosfórico, que se ha utilizado para un proceso convencional, pero tiene las desventajas de una vista de la protección del medio ambiente. La selectividad fue mayor que la de un óxido mixto WO 3 -TiO2, posiblemente debido a la copresencia de los sitios ácidos de Brønsted y Lewis para la obtención de etanol a partir del etileno. ANALISIS AMBIENTAL El impacto ambiental es una acción o actividad produce una alteración, favorable o desfavorable, en el medio o en alguno de los componentes del medio. Esta acción puede ser un proyecto de ingeniería, un programa, un plan, una ley o una disposición administrativa con implicaciones ambientales. (Ocampo, 2009) ANALISIS DE CICLO DE VIDA Uno de los procesos para analizar el aspecto ambiental es el Análisis de Ciclo de Vida es un proceso para evaluar las descargas ambientales asociadas con un producto, proceso o actividad, identificando y cuantificando los materiales y la energía utilizada y los residuos liberados al ambiente; para evaluar el impacto del uso de esos materiales y energía y de las descargas al ambiente; y para identificar y evaluar oportunidades para efectuar mejoras ambientales. (Sanchez, 2007) El estudio de LCA implica un inventario completo de la energía y materiales requeridos en un proceso y evalúa las correspondientes emisiones al medio ambiente, trata de enfocar el análisis de LCA en tres partes principales del ciclo de producción de etanol de la hidratación del etileno: Suministro de materias primas Transporte Energía utilizada en el proceso ETANOL Cuando el etanol es producido por la hidratación del etileno, el consumo de energía es de 62 megajulios por kilogramo de etanol producido. Por otro lado, la producción de etanol producción a partir de materias primas naturales, a pesar de su desventaja ventajas, necesita solo 19 megajulios por kilogramo de etanol producido. Si, por alguna razón, el producto el etanol es inverosímil, la necesidad de reciclar el etanol se vuelve necesario. (Ayao Basil, 2019) Con respecto al impacto ambiental de la producción de etanol: Aunque se reducen las emisiones de carbono, se emiten compuestos orgánicos más volátiles. Por lo tanto, se crea más ozono troposférico a partir de biocombustibles que los combustibles regulares. Debido al aumento de la necesidad, cada vez más niños tratamiento y fósforo, procedentes principalmente de fertilizantes, se tira a los ríos, aumenta el crecimiento de algas y, por lo tanto, disminuye la cantidad del oxígeno dentro del agua. Por tanto, aumenta el fenómeno de la eutrofización. Pueden producirse peligros para la seguridad durante el transporte de etanol. porte por tren o camión. Si un etanol re sucede, no es posible apagarlo con agua solamente. ETILENO El impacto ambiental que genera la producción del etileno se da por el agrietamiento del vapor en el proceso. El proceso consiste en calentar la fracción nafta de aceite, en presencia de vapor de agua (alrededor del 30 al 100% en peso) para obtener compuestos como etileno, propileno, etc., que son preciosos para la industria química. ((Alemania), 2006) Ilustración 1: Proceso de obtención del etileno Durante este proceso de suelta es el CO2, el CH4 y NMVOC (Los compuestos orgánicos volátiles distintos del metano son un conjunto de compuestos orgánicos que suelen ser fotoquímicamente reactivos en la atmósfera, marcados por la exclusión del metano). CANTIDAD DE EMISION La cantidad de emisión de calcula con la siguiente formula: 𝐶𝑎𝑛𝑡𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑒𝑚𝑖𝑠𝑖𝑜𝑛 = 𝑉𝐴 ∗ 𝐹𝐸 Donde: VA: Producción anual FE: Factor de emisión por defecto CONTAMINACION DEL CO2: El principal efecto que produce el CO2 es la asfixia por desplazamiento del oxígeno, pero esto se produce por concentraciones muy altas capaces de desplazar el oxígeno y reducir su concentración por debajo del 20%. Además, los niños debido a su metabolismo y actividad producen mucho más CO2 que los adultos. CONTAMINACION DEL CH4: El metano (CH4) es un gas de efecto invernadero (GEI) que, además de agravar la crisis climática, deteriora la calidad del aire y con ello la salud humana. Tiene 80 veces más poder que el dióxido de carbono (CO2) para calentar el planeta en un periodo de 20 años. Las emisiones de metano provocan casi el 25% del calentamiento del planeta. CONTAMINACION DEL NMVOC: Los compuestos orgánicos volátiles (COV) son contaminantes del aire y cuando se mezclan con óxidos de nitrógeno, reaccionan para formar ozono (a nivel del suelo o troposférico). La presencia de concentraciones elevadas de ozono en el aire que respiramos es muy peligrosa. 1. Emisiones puntuales: Tienen una salida a la atmósfera localizada. Es decir, suelen tener un punto concreto por donde salen a la atmósfera, como puede ser una chimenea, una torre de humos, etc. Al estar localizadas, estas emisiones son fácilmente controlables y medibles. 2. Emisiones difusas: Son aquellas emisiones las cuales no se encuentra localizada (no salen por una chimenea), y por ello son difíciles de controlar, como por ejemplo los vapores o emanaciones de gases ocasionados por fugas, derrames, manipulación de sustancias, etc. Se puede decir que se expande por todas las instalaciones donde ocurre el proceso. (Petrea, 2007) AGUA El recurso hídrico podría verse afectado por impactos ambientales tales como: El consumo de agua para el cultivo, en el caso de los riegos, supone disminuir los volúmenes de las reservas y los caudales de los cauces de agua dulce, como serian ríos, quebradas o fuentes de abastecimiento cercanas. El uso de fertilizantes y pesticidas podría generar infiltraciones a los cuerpos de agua subterráneos y generar contaminación en estos. La generación de residuos en las plantaciones, debido a escapes o mal manejo de estos, podrán afectar la calidad del recurso hídrico generando contaminación sobre este. En el proceso de producción de los biocombustibles se generarán aguas residuales que sin el adecuado manejo podrán generar altos índices de contaminación para los cuerpos de agua receptores. ANALISIS DE RIESGO DE SALUD Y SEGURIDAD Para poder realizar los diferentes riesgos de salud y seguridad para cada componente que se va a producir durante el proceso de la obtención del etanol como el etileno, metano, acetileno, etano y por último nuestro producto obtenido del etanol y el agua residual del proceso. ETANOL El etanol se utiliza industrialmente para la obtención de acetaldehido, vinagre, butadieno, cloruro de etilo y nitrocelulosa, entre otros. Es muy utilizado como disolvente en síntesis de fármacos, plásticos, lacas, perfumes, cosméticos, etc. También se utiliza en mezclas anticongelantes, como combustible, como antiséptico en cirugía, como materia prima en síntesis y en la preservación de especímenes fisiológicos y patológicos. (htt) El etanol es un líquido incoloro, volátil, con un olor característico y sabor picante. También se conoce como alcohol etílico. Sus vapores son más pesados que el aire. Se obtiene, principalmente, al tratar etileno con ácido sulfúrico concentrado y posterior hidrólisis. El llamado alcohol desnaturalizado consiste en etanol al que se le agregan sustancias como metanol, isopropanol o, incluso, piridinas y benceno. Estos compuestos desnaturalizantes son altamente tóxicos por lo que, este tipo de etanol, no debe de ingerirse. PROPIEDADES FISICAS Y TERMODINAMICAS El etanol es un líquido inflamable cuyos vapores pueden generar mezclas explosivas e inflamables con el aire a temperatura ambiente. Punto de ebullición: 78.3 °C Punto de fusión: -130 °C. Indice de refracción (a 20 °C):1.361 Densidad: 0.7893 a 20 °C. Presión de vapor: 59 mm de Hg a 20 °C. Densidad de vapor: 1.59 g /ml Temperatura de ignición: 363 °C Punto de inflamación (Flash Point): 12 °C ( al 100 %), 17 °C (al 96 %), 20 °C (al 80%), 21 °C (al 70 %), 22 °C (al 60 %), 24 °C (al 50 %), 26 °C (al 40 %), 29 °C (al 30 %), 36 °C (al 20 %), 49 °C (al 10 %) y 62 °C (al 5 %). Límites de explosividad: 3.3- 19 % Temperatura de autoignición: 793 °C. Punto de congelación: -114.1 °C Calor específico:(J/g °C): 2.42 (a 20 °C). Conductividad térmica (W/m K): 0.17 (a 20 °C). Momento dipolar: 1.699 debyes. Constante dielétrica: 25.7 (a 20 °C). Solubilidad: Miscible con agua en todas proporciones, éter, metanol, cloroformo y acetona. Temperatura crítica: 243.1 °C. Presión crítica: 63.116 atm. Volumen crítico: 0.167 l/mol. Tensión superficial (din/cm): 231 (a 25 °C). Viscosidad (cP): 1.17 (a 20 °C). Calor de vaporización en el punto normal de ebullición (J/g): 839.31. Calor de combustión (J/g): 29677.69 (a 25 °C) Calor de fusión (J/g): 104.6 PROPIEDADES QUIMICAS Acidez (pKa) 15,9 Solubilidad en agua miscible KPS n/d Momento dipolar n/d D Termoquímica H0 gas -235.3 kJ/mol H0 líquido -277.6 kJ/mol S0 líquido, 1 bar 161.21 J•mol-1•K-1 Valores en el SI y en condiciones normales (0 °C y 1 atm), salvo que se indique lo contrario. Exenciones y referencias NIVELES DE TOXICIDAD LD50 (oral en ratas): 13 ml/Kg México: CPT: 1900 mg/m3 (1000 ppm) Estados Unidos: TLV (TWA): 1900 mg/m3 (1000 ppm) Reino Unido: VLE: 9500 mg/m3 (5000 ppm) Francia: VME: 1900 mg/m3 ( 1000 ppm) Alemania: MAK: 1900 mg/m3 (1000 ppm), Periodos largos: 1900 mg/m3 (1000 ppm) Suecia: Periodos largos: 1900 mg/m3 (1000 ppm) Alcohol desnaturalizado: o LDLo (oral en humanos): 1400 mg/Kg. o LD50 (oral en ratas): 7060 mg/Kg. o LC 50 (inhalado en ratas): 20000 ppm /10 h Niveles de irritación a piel de conejos: 500 mg/ 24h, severa. Niveles de irritación a ojos de conejos: 79 mg, 100 mg/24h, moderada. MANEJO Equipo de protección personal: Para manejar este producto es necesario utilizar bata y lentes de seguridad, en un área bien ventilada. Cuando el uso es constante, es conveniente utilizar guantes. No utilizar lentes de contacto al trabajar con este producto. Al trasvasar pequeñas cantidades con pipeta, utilizar propipetas, NUNCA ASPIRAR CON LA BOCA. RIESGOS Riesgos de fuego y explosión: Por ser un producto inflamable, los vapores pueden llegar a un punto de ignición, prenderse y transportar el fuego hacia el material que los originó. Los vapores pueden explotar si se prenden en un área cerrada y pueden generar mezclas explosivas e inflamables con el aire a temperatura ambiente. Los productos de descomposición son monóxido y dióxido de carbono. (htt) Riesgos a la salud: El etanol es oxidado rápidamente en el cuerpo a acetaldehído, después a acetato y finalmente a dióxido de carbono y agua, el que no se oxida se excreta por la orina y sudor. Inhalación: Los efectos no son serios siempre que se use de manera razonable. Una inhalación prolongada de concentraciones altas (mayores de 5000 ppm) produce irritación de ojos y tracto respiratorio superior, náuseas, vómito, dolor de cabeza, excitación o depresión, adormecimiento y otros efectos narcóticos, coma o incluso, la muerte. ETIQUETADO DEL ETANOL Ilustración 2: Etiquetado segun reglamento (CE) no 1272/2008 (CLP) Ilustración 3: Datos de seguidad de Tredda ETILENO El etileno es un líquido o gas inflamable, como gas fabricado en laboratorio, el etileno puede llegar a ser verdaderamente peligroso y puede llegar a provocar irritación de la nariz, garganta y tracto respiratorio, efectos en el sistema nervioso central como jaquecas, náusea y vómitos. A altas exposiciones, somnolencia, jaqueca, debilidad, forma de caminar irregular y pérdida de conciencia. También puede llegar a ocasionar náuseas, espasmos estomacales, aturdimiento, inconsciencia temporal y ataques repetitivos. PROPIEDADES FISICAS Y QUIMICAS Ilustración 4: Propiedades físicas y químicas del etileno RIESGOS EFECTOS AGUDOS SOBRE LA SALUD Riesgos para la salud por intoxicación aguda con óxido de etileno A nivel del aparato respiratorio puede provocar: disnea, bronquitis y edema de pulmón. Cianosis, porque impide el transporte de oxígeno en la sangre. Irritación de la piel, provocando dermatitis de contacto o quemaduras de distintos grados. Irritación de los ojos y conjuntivitis química. Síntomas de afección gastrointestinal: náuseas, vómitos, diarrea y gastritis. Depresión del Sistema Nervioso Central: cefaleas, somnolencia, incoordinación, vértigo, trastornos del equilibrio, delirio, alucinaciones y convulsiones. Daño renal METANO El metano es una sustancia incolora y no polar, que se presenta en forma de gas a temperaturas y presiones ordinarias, y se caracteriza por su baja solubilidad en fase líquida y elevada persistencia en la atmósfera. Es una sustancia que se puede absorber por inhalación, y al hacerlo, puede originar asfixia por la disminución del contenido de oxígeno en el aire, conllevando una pérdida de conocimiento del individuo e incluso de su muerte. A efectos de una exposición cutánea de corta duración, el contacto con el líquido o gas comprimido, puede causar efectos de congelación grave. (Pinto, 2014) Respecto a su incidencia sobre el medio ambiente, se trata del segundo compuesto que más contribuye al calentamiento global de la tierra (efecto invernadero) con un 15 %, sólo superado por el dióxido de carbono con un 76%. También es importante señalar que se trata de una sustancia extremadamente inflamable y el contacto con el aire resulta explosivo, llegando a producir incendios si existen focos de calentamiento. Ilustración 5: Riesgos del uso de metano RIESGOS EN LA SALUD Como dijimos, las emisiones de metano favorecen la formación del ozono que se encuentra en las capas más bajas de la atmósfera, el cual tiene impactos serios en la salud de las personas: Irrita las vías respiratorias, genera sensación de ardor y falta de aire, complica cuadros de asma, causa disfunciones pulmonares e incluso muertes prematuras, y altera la respuesta del sistema inmunológico, mermando su capacidad para responder a enfermedades como la COVID-19, la cual afecta principalmente las vías respiratorias. Y dado que la quema de metano genera carbono negro, es relevante decir que el mismo es un componente clave del material particulado (PM 2.5), que son partículas contaminantes 35 veces más pequeñas que un grano de arena, por lo que no pueden ser filtradas o retenidas de forma natural en la nariz, pudiendo entrar incluso hasta los pulmones. El material particulado es el contaminante atmosférico más frecuentemente asociado con enfermedades cardiovasculares, respiratorias y pulmonares, incluyendo cáncer de pulmón. EQUIPO DE PROTECCION Para una protección correcta en el trabajo es obligatorio usar un equipo de protección individual. La norma de la OSHA: 29 CFR 1910.132, en la cual se exige que los empleados ttenga su equipo de protección individual apropiada para cada situación riesgosa y se capaciten a sus empleados del sobre, como y cuando usar el equipo de protección. PROTECCION PARA LA PIEL: Evita el contacto con la piel el etileno, uso de los guantes, zapatos, cascos y ropa de protección. El cual debe estar limpia, disponible antes de comenzarse a trabajar. Ilustración 6: Protección para la piel PROTECCION PARA LOS OJOS: para evitar el contacto con humos, gases o vapores, se puede usar gafas de protección antiimpacto sin ventilación para cuando se trabaje con sustancias corrosivas Ilustración 7: Protección para la cara RESPIRADORES: Es importante que se cuete con respiradores antes de la exposición del etanol para evitar cualquier accidente. ETANO Es un gas incoloro a incoloro a temperatura ambiente, más ligero que el aire, inflamable. A la temperatura ambiente, el etano es un gas inflamable. Cuando está mezclado con aire en 3.0% - 12.5% por el volumen, forma una mezcla explosiva. Algunas precauciones adicionales son necesarias donde el etano se almacena como líquido criogénico. El contacto directo con el etano líquido puede dar lugar a severa congelación. Además, los vapores que se evaporan del etano líquido son, hasta que se calientan a la temperatura ambiente, más pesados que el aire y pueden arrastrarse a lo largo de la tierra o recolectarse en lugares bajos, y si encuentran una fuente de ignición, pueden estallar de nuevo al etano. Los envases vaciados recientemente del etano pueden contener escaso oxígeno para apoyar la vida. Más allá de esto el peligro de asfixia, del etano no plantea ningún riesgo toxicológico agudo o crónico sabido. No se sabe ni se sospecha ser un agente carcinógeno. (Pinto, 2014) PROPIEDADES FISICAS Y QUIMICAS o En su fase sólida su punto de fusión se encuentra en los -183.3 °C y -88 °C y su calor latente de -88 °C y su calor latente de fusión (1,013 bar, en el punto triple) es decir en los 94.977 kJ/kg. o En su fase líquida su densidad del líquido (1.013 bar en el punto de ebullición) de 546.49 kg/m3, o Equivalente Líquido/Gas (1.013 bar y 15 °C (59 °F)) 432 vol/vol o Punto de ebullición (1.013 bar) : -88.7 °C y su °C o Calor latente de vaporización (1.013 bar en el punto latente de vaporización (1.013 bar en el punto de ebullición) en los 488.76 en los 488.76 kJ/kg, presión de vapor (a 21 °C o 70 °F) o Factor de compresibilidad (1.013 bar y 15 °C (59 °F)): 0.9912 o Conductividad térmica (1.013 bar y 0 °C (32 °F)) : 18 mW/(m.K) y o Solubilidad en agua (1.013 ba en agua (1.013 bar y 20 °C (68 °F)) : 0.052 vol/vol r y 20 °C (68 °F)) : 0.052 vol/vol o Temperatura de auto-ignición : 515 °C CLASIFICACION DEL RIESGO DEL ETANO Ilustración 8: Nivel de riesgo del etano ACETILENO El acetileno es un gas inodoro e incoloro, de grado comercial el cual puede tener un olor similar al del éter de bajo. Se utiliza para corte y soldadura (blanda o fuerte), como también para la elaboración de otras sustancias químicas. El acetileno se puede transportar a bajo presión disuelto en acetona o dimetilformamida. (Peligrosas, 2016) INFOMACIÓN FISICO-QUÍMICA Punto de sublimación: -84°C Solubilidad en agua, g/100ml a 20°C: 0.12 Presión de vapor, kPa a 20°C: 4460 Densidad relativa de vapor (aire = 1): 0.907 Punto de inflamación: gas inflamable Temperatura de autoignición: 305°C Límites de explosividad, % en volumen en el aire: 2.5-100 Coeficiente de reparto octanol/agua como log Pow: 0.37 Estado físico; aspecto GAS INCOLORO DISUELTO EN ACETONA A PRESIÓN. Peligros físicos El gas se mezcla bien con el aire, formándose fácilmente mezclas explosivas. Peligros químicos: La sustancia puede polimerizar. Se descompone por calentamiento y aumento de la presión. Esto genera peligro de incendio y explosión. La sustancia es un reductor fuerte. Reacciona violentamente con oxidantes y flúor o cloro bajo la influencia de la luz. Esto genera peligro de incendio y explosión. Reacciona con cobre, plata, mercurio y sus sales. Esto produce compuestos sensibles al choque (acetiluros). RIESGOS EFECTOS AGUDOS SOBRE LA SALUD: Los siguientes efectos agudos sobre la salud pueden ocurrir inmediatamente o poco después de la exposición al acetileno: o El contacto con el líquido puede causar lesiones por congelación o La exposición puede causar dolor de cabeza, mareo, sensación de desvanecimiento y desmayo. También puede afectar a la concentración y la visión. o Los niveles muy altos de acetileno pueden disminuir la cantidad de oxigeno en el aire y causar asfixia con síntomas de dolor de cabeza, mareo, debilidad, pérdida de la coordinación y del juicio, coma y la muerte. EFECTOS CRÓNICOS SOBRE LA SALUD: Los siguientes efectos crónicos (a largo plazo) sobre la salud pueden ocurrir algún tiempo después de la exposición al acetileno y pueden perdurar durante meses y años: o Riego de cáncer: Según la información actualmente disponible al departamento, faltan estudios para determinar la capacidad cancerígena del acetileno en animales o Riesgo para la salud reproductiva: Según la información actualmente disponible al departamento, faltan estudios para determinar la capacidad de afectar a la salud reproductiva del acetileno en animales o Otros efectos: En la actualidad no se conocen efectos crónicos (a largo plazo) sobre la salud. RIEGOS DE INCENDIOS: Si los empleados son responsables de la extinción de incendios, ellos deben de estar capacitados y equipados según la norma de la OSHA de cuerpos de bomberos (29 CFR sección 1910 norma 156): o Es un gas inflamable o Detener el flujo de gas o deje que se queme hasta que se extinga por sí solo. o Utilizar agua rociada para dispersar los gases, evitar el calentamiento de los cilindros y proteger a las personas que intentes detener la fuga. o Al momento de incendiar, se producen gases tóxicos. Hidrógeno gaseoso inflamable. o Al inflamarse. Los recipientes pueden explotar. o Los vapores pueden desplazarse hacia una fuente de ignición y regresar en llamas. AGUA RESIDUAL Cuando se manejan recursos hídricos, se deben considerar los riesgos asociados al consumo del agua. Estos pueden ser colectivos o individuales, inmediatos o a largo plazo. Durante todo el ciclo de agua, las descargas aisladas o la contaminación generalizada - ya sea industrial, agrícola o urbana - pueden reducir la calidad del agua y tornarla total o parcialmente inadecuada para su uso. Los sistemas de abastecimiento de agua, los lugares recreativos y los criaderos de moluscos y crustáceos también pueden engendrar graves riesgos para la salud. (OMS, 1998) RIESGO A CORTO PLAZO: Los riesgos a corto plazo son el resultado de la contaminación del agua por elementos químicos o microbiológicos que pueden suscitar trastornos en un período que va desde unas pocas horas hasta varias semanas después de la ingestión. Un par de bocados de alimentos contaminados o un vaso de agua contaminada pueden causar síntomas cuya gravedad depende de la vulnerabilidad del consumidor y de la naturaleza del agente de infección. Las mujeres embarazadas, los ancianos, pacientes que sufren de ciertas enfermedades y, en general, todos aquellos que son débiles también deben considerarse en riesgo. Además, estos casos de contaminación directa o indirecta a menudo se agravan por falta de higiene personal. En muchos casos, la inadecuada disposición de excretas y alcantarillado contamina el agua potable, originando numerosas enfermedades diarreicas y gastroentéricas. Su número las coloca entre las tres principales causas de muerte en la Región, siendo las más comunes: amebiasis, cólera, Hepatitis, Shigelosis, tifo idea, fiebres paratíficas e infecciones por rotavirus. (OMS, 1998) RIESGO A MEDIANO Y LARGO PLAZO: Los riesgos a mediano y largo plazo son principalmente de origen químico y producen intoxicación durante meses, años o incluso decenios. La gente puede estar expuesta a un riesgo cuando hace uso del agua para las siguientes actividades: consumo (alimentos y bebida) recreación exposición a aerosoles y aguas residuales usos médicos. Además de los riesgos netamente accidentales, los riesgos principales para la salud están relacionados con la contaminación. Esta puede ser: microbiológica (bacterias, virus, parásitos) química (metales, plaguicidas, subproductos de desinfección, etc.) relacionada con toxinas (toxinas producidas por algas, etc.) DISEÑO DE LOS EQUIPOS DISEÑO DEL REACTOR Y SUS EFECTOS ENERGETICOS a) Estequiometria de las reacciones: 𝐸𝑡𝑖𝑙𝑒𝑛𝑜 + 𝐴𝑔𝑢𝑎 ↔ 𝐸𝑡𝑎𝑛𝑜𝑙 𝐶2 𝐻4 + 𝐻2 𝑂 ↔ 𝐶2 𝐻5 𝑂𝐻 (1) 𝐴𝑐𝑒𝑡𝑖𝑙𝑒𝑛𝑜 + 𝐴𝑔𝑢𝑎 ↔ 𝐴𝑐𝑒𝑡𝑎𝑙𝑑𝑒ℎí𝑑𝑜 𝐶2 𝐻2 + 𝐻2 𝑂 ↔ 𝐶𝐻3 𝐶𝐻𝑂 b) Condiciones de la alimentación: COMPUESTO ETILENO AGUA PRESIÓN <5000KPa <5000KPa TEMPERATURA 25 90 ESTADO Gas Líquido IMPUREZA 𝐶2 𝐻2 , 𝐶2 𝐻6 , 𝐶𝐻4 - c) Condiciones de operación (Presión y Temperatura): (2) PRESIÓN TEMPERATURA °C HEATER <5000KPa 250 REACTOR <8000KPa 200 COOLER 500KPa 50 FLASH 200KPa 60 d) Variables de diseño: Producción de Etanol: Requerimiento anual: 70000 ton/año Velocidad de producción del producto principal: 𝑃𝐶2 𝐻5 𝑂𝐻 = 70000 𝑡𝑜𝑛. 𝑒𝑡𝑎𝑛𝑜𝑙/𝑎ñ𝑜 𝑃𝐶2 𝐻5 𝑂𝐻 = 70000𝑇𝑛 ∗ 𝑎ñ𝑜 𝑑í𝑎 1000 1𝑙𝑏 𝑚𝑜𝑙𝐶2 𝐻5 𝑂𝐻 ∗ ∗ ∗ 340 𝑑𝑖𝑎𝑠 24 ℎ 𝑇𝑛 46.07 ∗ 2.2 𝑃𝐶2 𝐻5 𝑂𝐻 = 409.6 𝑙𝑏𝑚𝑜𝑙/ℎ Conversión de cada reacción: Reacción (X1): 0.8 Reacción (X2): 0.996 Ecuación de la selectividad: 5 4 3 2 S= 3.391x - 10.501x + 13.099x - 8.599x + 3.4842x + 0.0809 Reactivo Limitante: Reacción (X1): 𝐶2 𝐻4 (Etileno) Reacción (X2): 𝐶2 𝐻2 (Acetileno) e) Variables RM del Agua - Etileno: 1.161 Conversión (X): 0.8 Selectividad de cada reacción: Reacción (X1): 1 Reacción (X2): 1 Selectividad Global (S): 5 4 3 2 S= 3.391(0.8) - 10.501(0.8) + 13.099(0.8) - 8.599(0.8) + 3.4842(0.8) + 0.0809 S= 0.88154128 Rendimiento de 𝐶2 𝐻4 (𝑌): 𝑅𝑒𝑛𝑑𝑖𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 = 𝑋 ∗ 𝑆 𝑅𝑒𝑛𝑑𝑖𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 = 0.8 ∗ 0.88154128 𝑅𝑒𝑛𝑑𝑖𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 = 0.705233024 Requerimiento de etanol: 409.6 lb mol/h Fracción molar en la alimentación: y𝐶2 𝐻4 : 0.86 𝑦𝑖𝑚𝑝𝑢𝑟𝑒𝑧𝑎𝑠 𝐶2 𝐻2 : 0.08 𝑦𝑖𝑚𝑝𝑢𝑟𝑒𝑧𝑎𝑠 𝐶2 𝐻6 : 0.05 𝑦𝑖𝑚𝑝𝑢𝑟𝑒𝑧𝑎𝑠 𝐶𝐻4 : 0.01 Porcentaje de reciclo: 80% CÁLCULOS PARA EL DISEÑO DE REACTOR A continuación, se hablará de reactor diseñado para la producción de etanol que es un reactor estequiométrico. Para ello se consideraron las ecuaciones de diseño en función de la conversión y selectividad. VARIABLES Y NOTACIÓN BALANCE DE MATERIA DEL REACTOR BALANCE DE MATERIA SIN RECICLO Figura 1: Balance de materia sin reciclo Fuente Propia BALANCE DE MATERIA CON RECICLO Figura 2: Balance de materia con reciclo Fuente Propia ECUACIONES DE FLUJO DE ALIMENTACIÓN DE CADA COMPUESTO A) ALIMENTACION DEL ETILENO 𝑃 ( 𝐸𝑇𝐻𝐴𝑁𝑂𝐿 − 𝑅𝑒𝑐𝑖𝑐𝑙𝑜 𝐶2𝐻5𝑂𝐻) (𝑆) ( − 𝑅𝑒𝑐𝑖𝑐𝑙𝑜 𝐶2𝐻4 ) 𝑋 𝐶2 𝐻4 = 𝑦𝐶2𝐻4 409.6 ( − 43.9437) 0.88154128 ( − 81.3102 ) 0.8 𝐶2 𝐻4 = 0.86 𝑪𝟐 𝑯𝟒 = 𝟓𝟏𝟕. 𝟎𝟏𝟑𝟎𝟑𝟒𝟗 𝒍𝒃 𝒎𝒐𝒍/𝒉 B) ALIMENTACION DE AGUA 𝐻2 𝑂 = 𝐴𝑙𝑖𝑚 𝐶2 𝐻4 ∗ 𝑅𝑀(𝐻2 𝑂 − 𝐶2 𝐻4 ) 𝐻2 𝑂 = 517.0130349 ∗ 1.161 𝑯𝟐 𝑶 = 𝟔𝟎𝟎. 𝟐𝟓𝟐𝟏𝟑𝟑𝟓 𝒍𝒃 𝒎𝒐𝒍/𝒉 C) IMPUREZA 1 (𝑪𝟐 𝑯𝟐 ) 𝐶2 𝐻2 = 𝑃𝐸𝑇𝐻𝐴𝑁𝑂𝐿 ∗ 𝑦(𝐶2 𝐻2 ) ∗ 𝑅𝑀(𝐶2 𝐻4 − 𝐻2𝑂) (𝑆) 𝐶2 𝐻2 = 409.6 ∗ 0.08 ∗ 1.161 0.88154128 𝑪𝟐 𝑯𝟐 = 𝟒𝟑. 𝟏𝟔𝟏𝟎𝟒𝟎𝟏𝟗 D) IMPUREZA 2 (𝑪𝟐 𝑯𝟔 ) 𝐶2 𝐻6 = 𝑃𝐸𝑇𝐻𝐴𝑁𝑂𝐿 ∗ 𝑦(𝐶2 𝐻6 ) ∗ 𝑅𝑀(𝐶2 𝐻4 − 𝐻2𝑂) (𝑆) 𝐶2 𝐻6 = 409.6 ∗ 0.05 ∗ 1.161 0.88154128 𝑪𝟐 𝑯𝟔 = 𝟐𝟔. 𝟗𝟕𝟓𝟔𝟓𝟎𝟏𝟐 E) IMPUREZA 3 (𝑪𝑯𝟒 ) 𝑪𝑯𝟒 = 𝑷𝑬𝑻𝑯𝑨𝑵𝑶𝑳 ∗ 𝒚(𝑪𝑯𝟒 ) ∗ 𝑹𝑴(𝑪𝟐 𝑯𝟒 − 𝑯𝟐𝑶) (𝑺) 𝐶𝐻4 = 409.6 ∗ 0.01 ∗ 1.161 0.88154128 𝑪𝑯𝟒 = 𝟓. 𝟑𝟗𝟓𝟏𝟑𝟎𝟎𝟐𝟒
