Aminacion (2) (3)
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PROCESOS INDUSTRIALES
AMINACION
AMINACION
DEFINICION
Es el proceso de introducción del grupo amino (-NH2) dentro de un compuesto orgánico, como por ejemplo la producción de anilina (C6H5NH2) por la reducción de nitrobenceno (C6H5NO2).
AMINACION
METODOS DE OBTENCION DE AMINAS
REDUCCION DE NITROCOMPUESTOS (Aminación por Reducción)
Comprende la transformación (reducción) del grupo nitro (-NO2) en el grupo amino (-NH2)
AMINACION
METODOS DE OBTENCION DE AMINAS (cont.)
REDUCCION DE NITROCOMPUESTOS (Aminación por Reducción) (cont.)
La reducción de compuestos aromáticos nitrados es el proceso de mayor importancia industrial.
Ar-NO2 Ar-NH2
[H]
AMINACION
METODOS DE OBTENCION DE AMINAS (cont.)
AMONOLISIS (Aminación por Amonólisis)
Comprende la sustitución de grupos como el –SO3H, -OH, -Cl, por el grupo amino (-NH2) del amoniaco (NH2-H)
AMINACION
METODOS DE OBTENCION DE AMINAS (cont.)
REDUCCION DE NITRILOS
Comprende la transformación del grupo ciano (-CN) en el grupo amino (-NH2) por acción de un agente reductor.
AMINACION
METODOS DE OBTENCION DE AMINAS (cont.)
REDUCCION DE NITRILOS (cont.)
R-C=N R-CH2-NH2
H2 / Ni
LiAlH4 / H2O
AMINACION
METODOS DE OBTENCION DE AMINAS (cont.)
HIDRÓLISIS DE AMIDAS N-SUSTITUIDAS
+ H2O + CH3COOH
-NHCOCH3 -NH2
AMINACION
METODOS DE OBTENCION DE AMINAS (cont.)
POR TRANSPOSICION INTRAMOLECULAR
-NH-NH-
-NH2- -NH2
H+
CH3OH
PROCESOS INDUSTRIALES
AMINACION POR REDUCCION
AMINACION POR REDUCCCION
DEFINICION
Implica la sustitución de los oxígenos del grupo nitro por átomos de hidrógeno
AMINACION POR REDUCCCION
REACCION CARACTERISTICA
R-NO2 + 3H2 R-NH2 + 2H2O
AMINACION POR REDUCCCION
AGENTES DE PROCESO
A. Sin el uso de reactores de alta presión (a presión atmosférica) y sin el uso de catalizadores, los agentes de reducción comunes son:
AMINACION POR REDUCCCION
AGENTES DE PROCESO (cont.)
Hierro y ácido Zinc y álcali Sulfuro de sodio o polisulfuro de sodio Sulfito ácido de sodio Hidrógeno electrolítico Hidruros metálicos
Hidrógeno naciente-Preparado IN SITU
AMINACION POR REDUCCCION
AGENTES DE PROCESO (cont.)
B. Hidrógeno gaseoso (molecular) en presencia de un metal (que actúa como catalizador) como Ni, Sn, Pt.
AMINACION POR REDUCCCION
AGENTES DE PROCESO (cont.)
C. Hidrógeno producido por cracking de amoniaco
AMINACION POR REDUCCCION
REDUCCION DE NITRODERIVADOS CON METALES EN MEDIO ACIDO
Las reducciones metal-ácido son las más enérgicas y únicamente dan como producto final las aminas.
AMINACION POR REDUCCCION
REDUCCION DE NITRODERIVADOS CON METALES EN MEDIO ACIDO (cont.)
A. REDUCCION CON HIERRO Y ACIDO CLORHIDRICO
+ 2Fe(S) + 6HCl + 2FeCl3 + 2H2O
-NO2 -NH2
FeCl2
AMINACION POR REDUCCCION
REDUCCION DE NITRODERIVADOS CON METALES EN MEDIO ACIDO (cont.)
B. REDUCCION CON ZINC Y ACIDO SULFURICO
+ 3 Zn(S) + 3H2SO4
+ 3 ZnSO4 +
2H2O
-NO2
SO3Na -NH2
SO3Nam-Nitrobencenosul-
fonato de sodio
AMINACION POR REDUCCCION
REDUCCION DE NITRODERIVADOS CON METALES EN MEDIO ACIDO (cont.)
C. REDUCCION CON CLORURO ESTANNOSO Y ACIDO CLORHIDRICO
+ SnCl2 + HCl
-NO2
NO2
-NH2
NO2
AMINACION POR REDUCCION
REDUCCION DE NITRODERIVADOS CON METALES EN MEDIO ACIDO (cont.)
D. REDUCCION CON HIERRO Y ACIDO ACETICO
Cuando hay que evitar la hidrólisis de grupos presentes en el compuesto a reducir
AMINACION POR REDUCCCION
REDUCCION DE NITRODERIVADOS CON METALES EN MEDIO ACIDO (cont.)
D. REDUCCION CON HIERRO Y ACIDO ACETICO (cont.)
-NO2H3COCHN -NH2H3COCHN Fe
CH3COOH
p-Nitroacetanilida
AMINACION POR REDUCCCION
REDUCCION DE NITRODERIVADOS CON ZINC EN MEDIO BASICO
A. MEDIO BASICO FUERTE
Se emplea zinc en solución alcalina (NaOH o KOH)
Se desean obtener productos de reducción diferentes a la anilina
AMINACION POR REDUCCION
2 + 5 Zn + 10 NaOH
+ 5 Na2ZnO2 + 4 H2O
-NO2
CH3OH
-NH-NH-
AMINACION POR REDUCCION
2 -NO2 -N-N-
O
-N=N-
-NH-NH-
Azoxibenceno
Azobenceno Hidrazobenceno
AMINACION POR REDUCCCION
REDUCCION DE NITRODERIVADOS CON ZINC EN MEDIO BASICO (cont.)
B. MEDIO BASICO DEBIL
Se emplea zinc en polvo en solución acuosa de CaCl2.
El producto de la reducción del nitrobenceno es la fenilhidroxilamina.
AMINACION POR REDUCCION
+ 2 Zn + 4 H2O
+ 2 Zn(OH)2 + H2O
-NO2
-NHOH
Fenilhidroxilamina
AMINACION POR REDUCCION
PRODUCCION DE ANILINA POR REDUCCION DE NITROBENCENO
Proceso: Aminación por Reducción Materia Prima: Nitrobenceno Agente de Proceso: Hidrógeno naciente preparado In Situ (Fe(s) + HCl(ac))
AMINACION POR REDUCCION
PRODUCCION DE ANILINA POR REDUCCION DE NITROBENCENO (cont.)
Reacciones Químicas:1. Reacción química general
+ 2 Fe(S) + 6 HCl(ac)
+ 2 FeCl3 + 2 H2O
-NO2
-NH2
FeCl2
AMINACION POR REDUCCION
PRODUCCION DE ANILINA POR REDUCCION DE NITROBENCENO (cont.)
Reacciones Químicas (cont.):2. Reacciones de producción de hidrógeno
3Fe(s) + 4 H2O Fe3O4 + 4 H2
Fe(s) + 2 HCl FeCl2 + H2
FeCl2
AMINACION POR REDUCCION
Teóricamente, para reducir 123 Kg de NB se necesita 218.70 Kg de HCl.
En la práctica, por cada 100 Kg de NB reducido a anilina, se necesita 3.0 Kg de HCl (menos del 2% del teórico requerido).
La primera reacción de producción de hidrógeno es la que genera hidrógeno sin consumo de HCl. Esta reacción es apreciablemente acelerada por la presencia del FeCl2
AMINACION POR REDUCCION
PRODUCCION DE ANILINA POR REDUCCION DE NITROBENCENO (cont.)
Condiciones de Operación: Temperatura = 85-90°C (temp. de
ebullición de la mezcla) Presión = 1 atm Catalizador = FeCl2 (3% con respecto
a la cantidad de NB)
AMINACION POR REDUCCION
PRODUCCION DE ANILINA POR REDUCCION DE NITROBENCENO (cont.)
Condiciones de Operación (cont.): Tiempo de agitación = 1.5 horas Relaciones de alimentación de
materias primas• 2.5 moles de Fe / 1 mol de NB a reducir• 4 - 5 moles de agua / 1 mol de NB a
reducir
AMINACION POR REDUCCION
PRODUCCION DE ANILINA POR REDUCCION DE NITROBENCENO (cont.)
Fase de reacción: Líquida, con agitación constante y vigorosa
Termodinámica: La reacción es fuertemente exotérmica (-4790 Kcal/Kg de NB reaccionado)
Cinética: 1.5 – 2 horas de reacción
AMINACION POR REDUCCION
PRODUCCION DE ANILINA POR REDUCCION DE NITROBENCENO (cont.)
Sistema: Discontinuo (por cargas) Reactor: Tipo Batch
• Tanque de hierro fundido (revestido interiormente de material resistente al ácido)
• Provisto de agitador mecánico• Es de doble pared (enchaquetado)
AMINACION POR REDUCCION
PRODUCCION DE ANILINA POR REDUCCION DE NITROBENCENO (cont.)
Factores fisicoquímicos:• El Fe es mucho más activo y barato que
otros metales.• El Fe debe estar finamente dividido
para presentar una mayor área de contacto.
AMINACION POR REDUCCION
PRODUCCION DE ANILINA POR REDUCCION DE NITROBENCENO
(cont.)
Factores fisicoquímicos (cont.):
• La velocidad de reducción del nitrobenceno es función directa de la velocidad de oxidación del hierro. Empleando hierro finamente dividido se acorta el tiempo de reacción.
AMINACION POR REDUCCION
PRODUCCION DE ANILINA POR REDUCCION DE NITROBENCENO (cont.)
Factores fisicoquímicos (cont.):
• La partículas de hierro deben poseer una buena porosidad y rugosidad superficial.
AMINACION POR REDUCCION
PRODUCCION DE ANILINA POR REDUCCION DE NITROBENCENO (cont.)
Factores fisicoquímicos (cont.):
• Este proceso de reducción es una reacción catalítica heterogénea. Es necesario un íntimo contacto entre el nitrobenceno, el hierro y el catalizador. Esto se logra con una agitación intensa.
AMINACION POR REDUCCION
PRODUCCION DE ANILINA POR REDUCCION DE NITROBENCENO
(cont.)
Diagrama de flujo:
AMINACION POR REDUCCION
PRODUCCION DE ANILINA POR REDUCCION DE NITROBENCENO (cont.)
Descripción del proceso:
• Se carga al reactor el agua, el hierro, el catalizador y el ácido.
• Se calienta la masa de reacción y se agita intensamente.
AMINACION POR REDUCCION
PRODUCCION DE ANILINA POR REDUCCION DE NITROBENCENO (cont.)
Descripción del proceso (cont.):
• Se alimenta el nitrobenceno a intervalos definidos.
• Después de cargar todos los reactivos se suministra calor para mantener una relación de reflujo intenso.
AMINACION POR REDUCCION
PRODUCCION DE ANILINA POR REDUCCION DE NITROBENCENO (cont.)
Descripción del proceso (cont.):
• Al término de la reacción se agrega una solución de Ca(OH)2, para neutralizar la carga, a fin de facilitar la destilación de la anilina.
AMINACION POR REDUCCION
PRODUCCION DE ANILINA POR REDUCCION DE NITROBENCENO (cont.)
Descripción del proceso (cont.):
+ HCl
+ Ca(OH)2 2 + CaCl2 + 2 H2O
-NH2 -NH3Cl
-NH2-NH3Cl
AMINACION POR REDUCCION
PRODUCCION DE ANILINA POR REDUCCION DE NITROBENCENO (cont.)
Descripción del proceso (cont.):
• Luego se destila la carga del reactor con la finalidad de extraer la anilina.
AMINACION POR REDUCCION
PRODUCCION DE ANILINA POR REDUCCION DE NITROBENCENO (cont.)
Descripción del proceso (cont.):
• El reflujo del condensador se dirige a un decantador donde se obtienen dos capas.
AMINACION POR REDUCCION
PRODUCCION DE ANILINA POR REDUCCION DE NITROBENCENO (cont.)
Descripción del proceso (cont.):
• La capa aceitosa pasa a una columna de rectificación. La destilación comprende tres etapas.
AMINACION POR REDUCCION
PRODUCCION DE ANILINA POR REDUCCION DE NITROBENCENO (cont.)
Descripción del proceso (cont.):
• El agua de anilina es alcalinizado y destilado en una caldera .
AMINACION POR REDUCCION
PRODUCCION DE ANILINA POR REDUCCION DE NITROBENCENO (cont.)
Usos: Para la fabricación de productos, como:
Isocianatos Aditivos para caucho (aceleradores de
vulcanización y antioxidantes) Hidroquinona
AMINACION POR REDUCCION
PRODUCCION DE ANILINA POR REDUCCION DE NITROBENCENO (cont.)
Usos (cont.): Colorantes Ciclohexilamina Benzoquinona Alquilanilinas Acetanilida
AMINACION POR REDUCCION
PRODUCCION DE ANILINA POR REDUCCION DE NITROBENCENO (cont.)
Usos (cont.):
Difenilamina 4,4’-diaminodifenilmetano Productos farmacéuticos Herbicidas
AMINACION POR REDUCCION
PRODUCCION DE ANILINA POR REDUCCION DE NITROBENCENO EN FASE VAPOR
Proceso: Aminación por Reducción
Materia Prima: Nitrobenceno
Agente de Proceso: Hidrógeno gaseoso
AMINACION POR REDUCCION
PRODUCCION DE ANILINA POR REDUCCION DE NITROBENCENO EN FASE VAPOR (cont.)
Reacciones Químicas:
1. Reacción química principal
+ 3H2 + 2
H2O
-NO2 -NH2
AMINACION POR REDUCCION
PRODUCCION DE ANILINA POR REDUCCION DE NITROBENCENO EN FASE VAPOR (cont.)
Reacciones Químicas (cont.):
2. Reacción química secundaria
2 + NH3-NH2 -NH-
AMINACION POR REDUCCION
PRODUCCION DE ANILINA POR REDUCCION DE NITROBENCENO EN FASE VAPOR (cont.)
Condiciones de Operación:
Temperatura = desde 250 °C (a la entrada del reactor) hasta 350-370 °C (a la salida del segundo reactor)
Presión = atmosférica
AMINACION POR REDUCCION
PRODUCCION DE ANILINA POR REDUCCION DE NITROBENCENO EN FASE VAPOR (cont.)
Condiciones de Operación (cont.):
Catalizador = Cobre reducido / SiO2
Gran exceso de H2 = H2 / Nitrobenceno = aproximadamente 9:1
AMINACION POR REDUCCION
PRODUCCION DE ANILINA POR REDUCCION DE NITROBENCENO EN FASE VAPOR (cont.)
Fase de reacción: Gaseosa
Termodinámica: La reacción es fuertemente exotérmica (-117 Kcal/mol)
Cinética: 0.5 – 1 segundo
AMINACION POR REDUCCION
PRODUCCION DE ANILINA POR REDUCCION DE NITROBENCENO EN FASE VAPOR (cont.)
Sistema: Continuo
Reactor: Catalítico de lecho fijo
AMINACION POR REDUCCION
PRODUCCION DE ANILINA POR REDUCCION DE NITROBENCENO EN FASE VAPOR (cont.)
Diagrama de flujo:
AMINACION POR REDUCCION
PRODUCCION DE ANILINA POR REDUCCION DE NITROBENCENO EN FASE VAPOR (cont.)
Descripción del proceso:
• El MNB líquido, junto con el hidrógeno fresco y de reciclo son llevados a un intercambiador de calor.
• La mezcla vaporizada pasa sobre el lecho catalítico contenido en los dos reactores.
AMINACION POR REDUCCION
PRODUCCION DE ANILINA POR REDUCCION DE NITROBENCENO EN FASE VAPOR (cont.)
Descripción del proceso (cont.):
• El efluente del sistema de reacción pasa al intercambiador de calor.
• Luego pasa a un condensador tubular enfriado por agua, en donde se separa el hidrógeno gaseoso que retorna al reactor.
AMINACION POR REDUCCION
PRODUCCION DE ANILINA POR REDUCCION DE NITROBENCENO EN FASE VAPOR (cont.)
Descripción del proceso (cont.):
• El condensado es conducido a un decantador donde se divide en dos capas: La capa acuosa (agua de anilina) La capa aceitosa (anilina cruda).
AMINACION POR REDUCCION
PRODUCCION DE ANILINA POR REDUCCION DE NITROBENCENO EN FASE VAPOR (cont.)
Descripción del proceso (cont.):
• El agua de anilina se bombea a una columna de extracción continua, en donde se separa la anilina disuelta en el agua por una corriente descendente de MNB, que luego se separa de la anilina por destilación.
AMINACION POR REDUCCION
PRODUCCION DE ANILINA POR REDUCCION DE NITROBENCENO EN FASE VAPOR (cont.)
Descripción del proceso (cont.):
• La capa aceitosa se conduce a un sistema de destilación para aislarla de las impurezas que lo acompañan.
AMINACION POR REDUCCION
PRODUCCION DE ANILINA POR REDUCCION DE NITROBENCENO EN FASE VAPOR (cont.)
Usos: Ídem
AMINACION POR REDUCCION
PRODUCCION DE ANILINA POR REDUCCION DE NITROBENCENO
FASE LIQUIDA(Fe / HCl)
FASE VAPOR
Ventajas
El hierro gastado puede ser usado para la preparación de pigmentos. Menor temperatura de proceso.
El producto de reacción es más puro. Alta exotermicidad de la reacción.
Desventajas
Mayor costo de procesamiento. Gran dificultad para agitar el reactor.
Menor rendimiento. Costo de la producción de H2. Mayor posibilidad de sobrereducción.
PROCESOS INDUSTRIALES
AMINACION POR AMONOLISIS
AMINACION POR AMONOLISIS
DEFINICION
Es un proceso que comprende el reemplazo de un sustituyente nuclear tal como el oxidrilo (-OH), cloro (-Cl), o ácido sulfónico (-SO3H) con el grupo amino por tratamiento con amoniaco.
AMINACION POR AMONOLISIS
AGENTE DE PROCESO
AMONIACO (NH3)
Amonólisis
AMINA PRIMARIA (R-NH2)
Aminólisis
AMINACION POR AMONOLISIS
AGENTE DE PROCESO (cont.)
AMINA SECUNDARIA (R-NH-R´)
Aminólisis
AMONIACO + HIDROGENO (H2)
Hidroamonólisis
AMINACION POR AMONOLISIS
AGENTE DE PROCESO (cont.)
AMONIACO + OXIGENO (O2)
Oxoamonólisis
AMINACION POR AMONOLISIS
AGENTE DE PROCESO (cont.)
AMONIACO (NH3)
Gas incoloro. Soluble en agua, alcohol etílico
de 95%, éter etílico.
AMINACION POR AMONOLISIS
AGENTE DE PROCESO (cont.)
AMONIACO (NH3) (cont.)
Puede emplearse: Puro
• Estado gaseoso• Estado líquido
Disuelto• Solución acuosa• Solvente orgánico
AMINACION POR AMONOLISIS
MATERIAS PRIMAS
Compuestos halogenados:
R-X, Ar-X Compuestos sulfonados:
Ar-SO3H
AMINACION POR AMONOLISIS
MATERIAS PRIMAS (cont.)
Alcoholes: R-OH, Ar-OH
Algunos óxidos: , CO2
O
H2C CH2
AMINACION POR AMONOLISIS
MATERIAS PRIMAS (cont.)
Hidrocarburos:
Ar-CH3
AMINACION POR AMONOLISIS
REACCIONES DE AMINACION POR AMONOLISIS
A. AMONOLISIS DE COMPUESTOS HALOGENADOS
1. Halogenuros de Alquilo
El halógeno de los halogenuros de alquilo es fácilmente sustituido por un grupo amino.
AMINACION POR AMONOLISIS
REACCIONES DE AMINACION POR AMONOLISIS (cont.)
A. AMONOLISIS DE COMPUESTOS HALOGENADOS (cont.)
1. Halogenuros de Alquilo (cont.)
Por consideraciones económicas suelen emplearse como materias primas cloruros de alquilo.
AMINACION POR AMONOLISIS
REACCIONES DE AMINACION POR AMONOLISIS (cont.)
A. AMONOLISIS DE COMPUESTOS HALOGENADOS (cont.)
1. Halogenuros de Alquilo (cont.)
Algunas veces se utilizan bromuros de alquilo, pues con estos se obtienen productos (aminas primarias) más puros y la amonólisis se hace en condiciones más suaves.
AMINACION POR AMONOLISIS
R-Cl + NH3(ac) R-NH2 + HCl
R-Cl + R-NH2 R-NH-R + HCl
R-Cl + R-NH-R R-N-R + HClR
AMINA SECUNDARIA
AMINA TERCIARIA
REACCIONES
DE
ACTIVIDAD
MULTIPLE
AMINACION POR AMONOLISIS
Si la cantidad de amoniaco está en defecto, se favorece las reacciones de actividad múltiple. A escala industrial se trata de
obtener solo aminas primarias. Por esto, la relación de amoniaco a reactante es no menor de 5 /1.
AMINACION POR AMONOLISIS
REACCIONES DE AMINACION POR AMONOLISIS (cont.)
A. AMONOLISIS DE COMPUESTOS HALOGENADOS (cont.)
2. Compuestos aromáticos halogenados
+ NH3 + HCl
Cl NH2
Cu+(CuCl)
AMINACION POR AMONOLISIS
REACCIONES DE AMINACION POR AMONOLISIS (cont.)
B. SUSTITUCION DE LOS GRUPOS SULFONICO (-SO3H) Y SULFATO (-OSO3H)
O
O
-NH2
O
O
-SO3H+ NH3(ac) 165°
C
+ H2SO3
KClO3
Ac. ß-antraquinosulfónico
ß-Aminoantraquinona
•
AMINACION POR AMONOLISIS
El KClO3 inhibe la acción del H2SO3 (agente reductor) que tiende a reducir los grupos ceto tanto de la materia prima y producto.
H2SO3 + KClO3
H2SO4 + KCl3 3
AMINACION POR AMONOLISIS
REACCIONES DE AMINACION POR AMONOLISIS (cont.)
B. SUSTITUCION DE LOS GRUPOS SULFONICO (-SO3H) Y SULFATO (-OSO3H) (cont.)
• El grupo –OSO3H puede sustituirse fácilmente en los sulfatos ácidos de aminoalquilo al reaccionar con el amoniaco o las aminas.
H2N-CH2-CH2-OSO3H
+ NH3(ac)
NaOH
H2N-CH2-CH2-NH2 + H2SO4
Etilendiamina
Sulfato ácido de aminoetilo
AMINACION POR AMONOLISIS
El NaOH evita en parte la hidrólisis del grupo –OSO3H (se forma aminoetanol) por acción del agua (medio de reacción) y el H2SO4 generado.
También se forman otras sustancias no deseadas como la dietilentriamina
H2N-CH2-CH2-OSO3H
+ H2O H+
H2N-CH2-CH2-OH
2 NaOH + H2SO4 Na2SO4 + 2 H2O
AMINACION POR AMONOLISIS
REACCIONES DE AMINACION POR AMONOLISIS (cont.)
C. CONVERSION DE ALCOHOLES EN AMINASCH3OH + NH3
AlPO4
350-400 °C, 290 psi
CH3-NH2 + H2O
2 CH3OH + NH33 CH3OH + NH3
(CH3)2-NH + 2 H2O(CH3)3-N + 3 H2O
•
AMINACION POR AMONOLISIS
REACCIONES DE AMINACION POR AMONOLISIS (cont.)
C. CONVERSION DE ALCOHOLES EN AMINAS (cont.)
• OH + NH3
FeCl3
T, PNH2 +
H2O
•-OH
+ NH3
NaNH3SO
3
-NH2
+ H2O
2-Naftol
2-Naftilamina
AMINACION POR AMONOLISIS
REACCIONES DE AMINACION POR AMONOLISIS (cont.)
D. HIDROAMONOLISIS DE COMPUESTOS CARBONILICOS
Los aldehídos y cetonas se convierten en aminas por acción del NH3 en presencia de H2 y un catalizador de hidrogenación.
AMINACION POR AMONOLISIS
REACCIONES DE AMINACION POR AMONOLISIS (cont.)
D. HIDROAMONOLISIS DE COMPUESTOS CARBONILICOS (cont.)
CH3-CHO + NH3
H2
NiS, WoS2
CH3-CH2-NH2 + H2O
•
CH3-CO-CH3 + NH3
H2
NiS, WoS2
CH3-CH-CH3 + H2ONH2
•
AMINACION POR AMONOLISIS
REACCIONES DE AMINACION POR AMONOLISIS (cont.)
D. HIDROAMONOLISIS DE COMPUESTOS CARBONILICOS (cont.)
H2
• + NH3
O
Ni
NH2
+ H2O
Ciclohexanona
Ciclohexilamina
AMINACION POR AMONOLISIS
REACCIONES DE AMINACION POR AMONOLISIS (cont.)
D. HIDROAMONOLISIS DE COMPUESTOS CARBONILICOS (cont.)
H2
• + NH3Ni
+ H2O
Glucosa Glucosamina
CH2-OH
OHOH
HOOH
CHO
CH2-OH
OHOH
HOOH
CH2-NH2
AMINACION POR AMONOLISIS
REACCIONES DE AMINACION POR AMONOLISIS (cont.)
E. REACCIONES DE ADICION
• + 2
NH3
+ H2OCO2
H2N-C-NH2
O
Urea
AMINACION POR AMONOLISIS
REACCIONES DE AMINACION POR AMONOLISIS (cont.)
E. REACCIONES DE ADICION (cont.)
• +
NH3(ac)(28 %)
30-40 °CHO-CH2-CH2-NH2
CH2 – CH2
O Monoetanolamina
2 CH2CH2O
+ NH3(ac)
(HOCH2CH2)2NH Dietanolami
na3 CH2CH2O
+ NH3(ac)
(HOCH2CH2)3NTrietanolamina
Oxido de etileno
AMINACION POR AMONOLISIS
FACTORES FISICOS Y QUIMICOS QUE INFLUYEN EN LA AMONOLISIS
1. SOLUBILIDAD Las sustancias solubles en amoniaco
se convierten más fácilmente en aminas que las no solubles.
Se facilita la disolución aumentando la concentración de NH3 o la temperatura.
AMINACION POR AMONOLISIS
FACTORES FISICOS Y QUIMICOS QUE INFLUYEN EN LA AMONOLISIS (cont.)
2. AGITACION En la amonólisis en fase liquida, la
velocidad de aminación depende de la homogeneidad de la mezcla reaccionante.
La agitación aumenta considerablemente la velocidad de reacción.
AMINACION POR AMONOLISIS
FACTORES FISICOS Y QUIMICOS QUE INFLUYEN EN LA AMONOLISIS (cont.)
3. TIPO DE HALOGENO
Es mucho mas fácil la sustitución de los átomos de bromo que los átomos de cloro.
AMINACION POR AMONOLISIS
FACTORES FISICOS Y QUIMICOS QUE INFLUYEN EN LA AMONOLISIS (cont.)
4. TEMPERATURA
El incremento de la temperatura aumenta:
La solubilidad, y
La velocidad de reacción.
AMINACION POR AMONOLISIS
FACTORES FISICOS Y QUIMICOS QUE INFLUYEN EN LA AMONOLISIS (cont.)
5. CONCENTRACION DE AMONIACO
Las ventajas de utilizar soluciones más concentradas de amoniaco son:
La aminación es mas rápida
La conversión de la materia prima en amina primaria es más completa.
AMINACION POR AMONOLISIS
FACTORES FISICOS Y QUIMICOS QUE INFLUYEN EN LA AMONOLISIS (cont.)
5. CONCENTRACION DE AMONACO (cont.)
Se inhibe la formación de aminas secundarias, terciarias e hidroxicompuestos.
Puede emplearse temperaturas más bajas.
AMINACION POR AMONOLISIS
PRODUCCION DE ANILINA A PARTIR DE CLOROBENCENO CON AMONIACO
Proceso: Aminación por amonólisis
Materia prima: Clorobenceno (C6H5Cl)
Agente de proceso: Amoniaco acuoso (28 %)
AMINACION POR AMONOLISIS
PRODUCCION DE ANILINA A PARTIR DE CLOROBENCENO CON AMONIACO
(cont.)
Reacciones químicas:1. Reacción química principal
-Cl
-NH2+ 2 NH3(ac) + NH4Cl
AMINACION POR AMONOLISIS
PRODUCCION DE ANILINA A PARTIR DE CLOROBENCENO CON AMONIACO (cont.)
Condiciones de operación:
Temperatura = 200-210 °C Presión = 60-67 bar
No hay desplazamiento del equilibrio (Δn=0)
Acelera la velocidad de reacción Mantiene al agente de proceso en fase
acuosa
AMINACION POR AMONOLISIS
PRODUCCION DE ANILINA A PARTIR DE CLOROBENCENO CON AMONIACO
(cont.)
Condiciones de operación (cont.):
Catalizador = Cu2O (cobre reductor que se oxida fácilmente)
Relación molar de reactantes = Amoniaco/Clorobenceno : 6/1
AMINACION POR AMONOLISIS
PRODUCCION DE ANILINA A PARTIR DE CLOROBENCENO CON AMONIACO
(cont.)
Fase de reacción: Líquida Termodinámica: La reacción es
ligeramente exotérmica Cinética: El tiempo de reacción es
rápido (minutos)
AMINACION POR AMONOLISIS
PRODUCCION DE ANILINA A PARTIR DE CLOROBENCENO CON AMONIACO
(cont.)
Sistema: Discontinuo (por las altas presiones)
Reactor: Tipo autoclave, de acero, con dispositivo de agitación.
AMINACION POR AMONOLISIS
PRODUCCION DE ANILINA A PARTIR DE CLOROBENCENO CON AMONIACO
(cont.)
Diagrama de flujo:
AMINACION POR AMONOLISIS
PRODUCCION DE ANILINA A PARTIR DE CLOROBENCENO CON AMONIACO (cont.)
Descripción del proceso:• La operación se inicia cargando la
materia prima y el agente de proceso al autoclaveautoclave.
• Para alcanzar la temperatura de reacción, se calienta el reactor con vapor de agua a alta presión.
AMINACION POR AMONOLISIS
PRODUCCION DE ANILINA A PARTIR DE CLOROBENCENO CON AMONIACO
(cont.)
Descripción del proceso (cont.):• Los vapores que salen del sistema
reaccionante, principalmente NH3, se expanden en un expansorexpansor.
• Luego se enfrían en un condensadorcondensador.
AMINACION POR AMONOLISIS
PRODUCCION DE ANILINA A PARTIR DE CLOROBENCENO CON AMONIACO (cont.)
Descripción del proceso (cont.):• Los gases enfriados pasan a un
absorbedorabsorbedor en donde se recupera la mayor parte del NH3 en forma de NH4OH.
• La carga de reacción del autoclave la anilina, se lleva a un neutralizadorneutralizador.
AMINACION POR AMONOLISIS
PRODUCCION DE ANILINA A PARTIR DE CLOROBENCENO CON AMONIACO
(cont.)
Descripción del proceso (cont.):• En el neutralizador se trata la carga
con una solución alcalina para: Descomponer el NH4Cl
NH4Cl
+ NaOH NaCl + NH4OH
AMINACION POR AMONOLISIS
PRODUCCION DE ANILINA A PARTIR DE CLOROBENCENO CON AMONIACO
(cont.)
Descripción del proceso (cont.):• En el neutralizador se trata la carga
con una solución alcalina para (cont.):
Convertir el fenol en fenolato alcalino+ NaOH + H2O
-OH -ONa
AMINACION POR AMONOLISIS
PRODUCCION DE ANILINA A PARTIR DE CLOROBENCENO CON AMONIACO (cont.)
Descripción del proceso (cont.):
• En una columna de destilación columna de destilación fraccionadafraccionada, por arrastre con vapor de agua, se separa el amoniaco, clorobenceno, la anilina y la difenilamina.
AMINACION POR AMONOLISIS
PRODUCCION DE ANILINA A PARTIR DE CLOROBENCENO CON AMONIACO (cont.)
Descripción del proceso (cont.):
• La porción acuosa restante que contiene disuelto el fenolato, se filtrafiltra para separar el precipitado de cobre el que se lavalava y se recicla.
AMINACION POR AMONOLISIS
PRODUCCION DE ANILINA A PARTIR DE CLOROBENCENO CON AMONIACO (cont.)
Descripción del proceso (cont.):
• El filtrado pasa a un acidificadoracidificador donde se regenera el fenol que se recupera por destilacióndestilación de la solución acidificada.
AMINACION POR AMONOLISIS
PRODUCCION DE ANILINA A PARTIR DE CLOROBENCENO CON AMONIACO
(cont.)
Descripción del proceso (cont.):
-ONa -OH+ H+ + Na+
AMINACION POR AMONOLISIS
PRODUCCION DE ANILINA A PARTIR DE FENOL
Proceso: Aminación por amonólisis
Materia prima: Fenol (C6H5OH)
Agente de proceso: Amoniaco (NH3)
AMINACION POR AMONOLISIS
PRODUCCION DE ANILINA A PARTIR DE FENOL (cont.)
Reacciones químicas:1. Reacción química principal
-OH -NH2+ NH3
+ H2O
AMINACION POR AMONOLISIS
PRODUCCION DE ANILINA A PARTIR DE FENOL (cont.)
Reacciones químicas (cont.):1. Reaccione química secundaria
-OH -NH2 + H2O
-NH-
Difenilamina
+
AMINACION POR AMONOLISIS
PRODUCCION DE ANILINA A PARTIR DE FENOL (cont.)
Condiciones de operación:
Temperatura = 425 °C
Presión = 200 bar
Exceso de amoniaco
AMINACION POR AMONOLISIS
PRODUCCION DE ANILINA A PARTIR DE FENOL (cont.)
Condiciones de operación (cont.):
Catalizador = Al2O3 . SiO2 (ácido de Lewis) con promotores metálicos (cocatalizadores), como Ce, V o W.
AMINACION POR AMONOLISIS
PRODUCCION DE ANILINA A PARTIR DE FENOL (cont.)
Fase de reacción: Gaseosa
Sistema: Continuo
Reactor: Catalítico de lecho fijo
AMINACION POR AMONOLISIS
PRODUCCION DE ANILINA A PARTIR DE FENOL (cont.)
Diagrama de flujo: (Figure 3)
Descripción del proceso:
AMINACION POR AMONOLISIS
PRODUCCION DE METILAMINAS A PARTIR DE ALCOHOL Y AMONIACO
Proceso: Amonólisis (Metilación gradual)
Materia prima: Metanol (CH3OH)
Agente de proceso: Amoniaco (NH3)
AMINACION POR AMONOLISIS
PRODUCCION DE METILAMINA A PARTIR DE ALCOHOL Y AMONIACO (cont.)
Reacciones químicas:
CH3OH + NH3
CH3-NH2 + H2O
2 CH3OH + NH3
3 CH3OH + NH3
(CH3)2-NH + 2 H2O(CH3)3-N + 3 H2O
Monometilamina
Dimetilamina
Trimetilamina
AMINACION POR AMONOLISIS
PRODUCCION DE METILAMINAS A PARTIR DE ALCOHOL Y AMONIACO (cont.)
Condiciones de operación: Temperatura = 350-400 °C Presión = 20 bars Catalizador = AlPO4 o Al2O3 . SiO2
(catalizador de deshidratación) NH3 / CH3OH > 1
AMINACION POR AMONOLISIS
PRODUCCION DE METILAMINAS A PARTIR DE ALCOHOL Y AMONIACO (cont.)
Fase de reacción: Gaseosa
Termodinámica: -5 Kcal/mol
Sistema: Continuo
AMINACION POR AMONOLISIS
PRODUCCION DE METILAMINAS A PARTIR DE ALCOHOL Y AMONIACO (cont.)
Diagrama de flujo: (Figure 4)
AMINACION POR AMONOLISIS
PRODUCCION DE METILAMINAS A PARTIR DE ALCOHOL Y AMONIACO (cont.)
Descripción del proceso:
• Es posible obtener cualquier proporción de mono-, di-, o trimetilaminas, variando las condiciones de proceso.
AMINACION POR AMONOLISIS
PRODUCCION DE METILAMINAS A PARTIR DE ALCOHOL Y AMONIACO (cont.)
Descripción del proceso (cont.):• La producción de las mono y
dimetilaminas se ven favorecidas por:
El incremento de la relación NH3/CH3OH La adición de agua La retroalimentación de la trimetilamina
AMINACION POR AMONOLISIS
PRODUCCION DE METILAMINAS A PARTIR DE ALCOHOL Y AMONIACO (cont.)
Usos: Monometilamina
• Para su posterior transformación en:
O = CNHCH3
NHCH3
Dimetilurea
N=O
CH3
N-metilpirrolidona
AMINACION POR AMONOLISIS
PRODUCCION DE METILAMINAS A PARTIR DE ALCOHOL Y AMONIACO (cont.)
USOS (cont.): Monometilamina (cont.)
• Explosivos• Insecticidas• Surfactantes
AMINACION POR AMONOLISIS
PRODUCCION DE METILAMINAS A PARTIR DE ALCOHOL Y AMONIACO (cont.)
USOS (cont.): Dimetilamina
• Para obtener:
HCON(CH3)2
N,N-Dimetilformamida
CH3CON(CH3)2
N,N-Dimetilacetamida
AMINACION POR AMONOLISIS
PRODUCCION DE METILAMINAS A PARTIR DE ALCOHOL Y AMONIACO (cont.)
USOS (cont.): Dimetilamina (cont.)
• Pesticidas
• Tratamiento de agua
AMINACION POR AMONOLISIS
PRODUCCION DE METILAMINAS A PARTIR DE ALCOHOL Y AMONIACO (cont.)
USOS (cont.): Trimetilamina
• Para su transformación por carbonilación en N,N-dimetilacetamida
• Biocidas• Slimicidas