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UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL
FRANCISCO DE MIRANDA
NCLEO EL SABINO.
REA DE TECNOLOGA.
UNIDAD CURRICULAR QUMICA ORGNICA II.
AUTOR: Roraima Salazar. CI. 19.945.258.
TUTOR ACADMICO: M. Sc. Angie Marn.
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II
INDICE.
INTRODUCCIN....................1
OBJETIVOS
Objetivo General .......................................................................................................2
Objetivos Especficos ................................................................................................2
PARTE I
1. PROCESOS PARA LA OBTENCIN DE AMINAS..4
1.1 Produccin de Anilina mediante la reduccin de Nitrobenceno con Hierro
Y cido Clorhdrico....4
1.2 Produccin de Etanolamina a partir de xido de etileno con Amonaco...7
1.3 Obtencin de Metilamina a partir de metanol y Amonaco..9
1.4 Obtencin de Anilina mediante la Amonlisis del cloro-benceno 12
1.5 Fabricacin de -feniletilamina a partir de acetofenona mediante el mtodo de
Aminacin reductiva de aldehdos y cetonas.15
1.6 Hidrogenacin Cataltica en proceso contino para la obtencin de Anilina..17
PARTE II
2. APLICACIN INDUSTRIAL DE LAS AMINAS EN PROCESOS INDUSTRIALES...20
2.1. Produccin de difenil diisocianato (MDI) a partir de Anilina, para su utilizacin
como materia prima en la fabricacin de espumas rgidas de poliuretano..20
2.2. Fabricacin y vulcanizacin del caucho natural, mediante la utilizacin de
Dimetil-amina. .27
2.3 Produccin de sal de diazonio a partir de aminas aromticas (2.4,6- trimetilami-na) 31
2.4. Fabricacin de propelentes slidos de doble base, utilizando
2-Nitrodifenilamina como estabilizante.... .33
2.5 Dietil-amina como inhibidor de la corrosin en la industria metalrgica.35
2.6 Di-etanolaminas para Procesos de Purificacin de Gases...37
2.7 Aminas en la Fabricacin de plaguicidas agrcolas (Ciclohexilamina)43
2.8. Fabricacin industrial de Resinas a partir de Melamina..47
2.9. Aminas en la industria farmacutica. Sntesis de la Dopamina..50
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III
2.10. Aminas en el Proceso de Curado de Adhesivos Industriales epoxi.52
REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS......55
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IV
INDICE DE FIGURAS.
FIGURA N 1.Diagrama de proceso de Reduccin del Nitrobenceno con Hierro ycido Clorhdrico... .........5
FIGURA N 2.Reaccin para obtencin de Anilina a partir de Nitrobenceno con Hierro
y cido Clorhdrico..6
FIGURA N 3. Estructura qumica tridimensional de la Anilina6
FIGURA N 4.Reaccin para la produccin de mezcla de etanolaminas.7
FIGURA N 5.Tabla de Etanolamina a partir de NH3 y xido de etileno a 30 C y 1,5
bar..... 7
FIGURA N 6. Diagrama del Proceso de produccin de etanolamina a partir de xido
de etileno y Amonaco.... 8
FIGURA N 7.Reacciones involucradas en el proceso de obtencin de
Metilamina......................9
FIGURA N8. Diferentes estructuras de la Metilamina...10
FIGURA N 9. Diagrama de proceso para la obtencin de Metilamina a partir de
metanol y amonaco en presencia de un catalizador..11FIGURA N 10. Reacciones para la obtencin de Anilina.12
FIGURA N 11. Diagrama de proceso de la Amonlisis del cloro-benceno14
FIGURA N 12. Ejemplo de la aplicacin de la Amonlisis en la sntesis de
Bencilamina... 14
FIGURA N13. Reaccin para la formacin de -feniletilamina a partir de
acetofenona 16
FIGURA N 14. Diagrama de proceso para la obtencin de -feniletilamina.16
FIGURA N 15. Reaccin general para la produccin de anilina mediante
Hidrogenacin cataltica...18
FIGURA N 16. Reaccin para la formacin de Anilina.18
FIGURA N 17. Diagramade proceso para la obtencin de nitrobenceno.21
FIGURA N 18. Estructura qumica del MDI. ..23
FIGURA N 19. Diagrama de proceso de la fabricacin de espuma rgida de
poliuretano..25
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V
FIGURA N 20. Diagrama de proceso para la Produccin de difenil diisocianato (MDI)
a partir de Anilina, para su utilizacin como materia prima en la fabricacin de
espumas rgidas de poliuretano.,26
FIGURA N 21. Esquema de proceso para la fabricacin de caucho..30
FIGURA N 22. Reaccin de las aminas con cido nitroso (Reaccin de
diazotacin)31
FIGURA N 23. Diagrama de proceso para la purificacin de gases utilizando Di-
etanolamina 32
FIGURA N 24. Esquema de las operaciones de la etapa de pre-mezcla en la
formulacin seca de plaguicidas.44
FIGURA N 25. Etapa de trituracin final y combinacin en la formulacin seca de
plaguicidas.45
FIGURA N 26. Formulacin hmeda de plaguicidas.46
FIGURA N 27. Esquema de proceso para la produccin de resinas de melamina.49
FIGURA N 28. Reaccin de la melamina con el Formol...50
FIGURA N 29. Sntesis de la dopamina..51
FIGURA N 30. Caractersticas de algunos endurecedores amnicos empleados en los
adhesivos epoxi.53
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INTRODUCCIN.
La Qumica orgnica, tambin llamada Qumica del carbono, se ocupa
de estudiar las propiedades y reactividad de todos los compuestos que llevan
carbono en su composicin. El nmero de compuestos orgnicos existentes
tanto naturales, (las sustancias que constituyen los organismos vivos:
protenas, grasas, azcares, siendo de ah donde se deriva el sobrenombre de
Qumica orgnica), como artificiales, (por ejemplo, los plsticos); es
prcticamente infinito, dado que el tomo de carbono tiene gran capacidad para
formar hasta cuatro enlaces de tipo covalente, pudiendo ser stos: sencillos,
dobles o triples y enlazarse con elementos tan variados como hidrgeno,oxgeno, nitrgeno, azufre, flor, cloro, bromo, yodo, entre otros y formar
cadenas de variada longitud, desde un tomo de carbono hasta miles; siendo
lineales, ramificadas o, incluso, cclicas.
As, la vida tal y como la conocemos se basa en compuestos de
carbono. Largas cadenas de tomos de carbono unidas a tomos de otros
elementos que forman las grandes molculas que intervienen en los procesosvitales. Las Aminas son compuestos orgnicos que pueden ser considerados
como compuestos derivados del amoniaco (NH3) en el que uno, dos o los tres
hidrgenos han sido sustituidos por radicales orgnicos, constituyendo de esta
forma las aminas primarias, secundarias o terciarias, respectivamente. Su
grupo funcional es el llamado grupo amino que se caracteriza por otorgar el
carcter o comportamiento bsico al compuesto. Este comportamiento as
como las propiedades de las aminas, son estudiados en la unidad curricularQumica orgnica II, no obstante durante el desarrollo del contenido, no se
logra profundizar en aquellos procesos industriales que permiten la obtencin y
utilizacin de las aminas, es por ello que se plantea el desarrollo del presente
manual con el objeto de identificar, analizar y describir tales procesos, para de
esta forma aplicar los conocimientos que sean adquiridos, en diversas y
distintas reas de estudio que poseen relacin con lo estudiado.
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OBJETIVOS.
Objetivo General
- Actualizar los procesos industriales ms importantes para la obtencin
y aplicacin de Aminas.
Objetivos Especficos
- Identificar los procesos industriales para la obtencin y aplicacin de
Aminas.
- Seleccionar los procesos industriales para la obtencin y aplicacin de
Aminas, ms comnmente utilizados.
- Describir los procesos industriales para la obtencin y aplicacin de Las
Aminas seleccionadas para su estudio.
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1. PROCESOS PARA LA OBTENCIN DE AMINAS.
1.1 Produccin de Anilina mediante la reduccin del Nitrobencenocon Hierro y cido Clorhdrico.
La Anilina es un compuesto orgnico lquido entre incoloro y ligeramente
amarillo, de olor caracterstico. No se evapora fcilmente a temperatura
ambiente, es levemente soluble en agua y se disuelve fcilmente en la mayora
de los solventes orgnicos 1. En el ao 1842, Zinin demostr que se puede
obtener la anilina por reduccin del nitrobenceno. Anteriormente, Fritzsche
haba obtenido el mismo cuerpo por tratamiento del ndigo con lcalis y le
haba dado el nombre de anilina, derivndolo del nombre espaol de ail
empleado tambin para designar el ndigo (planta de la cual se obtiene una
tinta caracterstica de color azul). 2
La reduccin del nitrobenceno tiene lugar limpia y rpidamente con
hidrgeno naciente, por ejemplo con hierro y cido clorhdrico (Ver figura N 1),incluso el hierro solo sin la ayuda del cido clorhdrico, puede reducirse al
nitrobenceno, oxidndose a xido de hierro- 3. Por ello, se agrega a las
limaduras de hierro solamente una solucin dbil de cloruro de hierro -2, que
cataliza el proceso de produccin razn por la cual a esta solucin se le
denomina catalizador, a pesar de que el verdadero reductor es el hierro.
La reduccin se lleva a cabo en un recipiente de fundicin con agitador (1),el hierro se adiciona en forma de finas limaduras, desde el depsito (2), por
medio de un tornillo alimentador (3). Al mismo tiempo, desde el recipiente (4)
se agrega nitrobenceno y, desde (5) el catalizador. La solucin de catalizador
se agrega de una sola vez al principio, mientras que el hierro y el nitrobenceno
se suministrarn segn las necesidades de la reaccin. Una vez aadido la
cantidad requerida de ambos, se los mantiene durante algunas horas bajo
calefaccin externa para que la reaccin se complete. Despus se deja enfriar
y se aade cal, en el mismo reactor, para neutralizar, se deja sedimentar el
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contenido y se conduce, mediante el rebosadero (6), la anilina sobrenadante al
recipiente de neutralizacin. A continuacin se hace pasar la anilina que qued
sobre el lodo, al sedimentador (8), desde el cual despus de la sedimentacin
y de la separacin del agua, se recoge para ser colocada en el depsito (9).
El lodo de los recipientes (7 y 8) se hace retornar al recipiente (1). El
conjunto del lodo (1) contiene todava mucha anilina que se arrastra por
inyeccin del vapor (10) (la anilina es fcilmente voltil con vapor de agua). En
el refrigerante tubular (11) se condesa la mezcla y se pasa al depsito
decantador (9). La anilina se rene en la capa inferior a causa de su mayor
densidad y, despus de almacenada en un depsito, se la conduce a la
columna (12).2
FIGURA N1.Diagrama de proceso de Reduccin del Nitrobenceno con Hierro y
cido Clorhdrico.2
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Por su parte, el agua de anilina que sobrenada en (9), puede llevarse al
reactor y ser evaporada en l. El refrigerante de tubos (11), acta, durante la
reduccin, de refrigerante de reflujo. 2
El lodo de xido de hierro en (1), es un valioso producto secundario de las
fbricas de anilina. Se le separa de la cal, se lava bien, se recoge por
sedimentacin y, finalmente se convierte en pigmento por calentamiento al rojo
vivo y por molienda. La anilina que se recupera del lodo se precipita en el
depsito (9) y se le extrae del mismo tras la clarificacin 2, (tcnica
ampliamente difundida en la remocin de turbiedad y color del agua, que
implica la utilizacin de coagulantes. Estos provocan que las finas partculas
que determinan la turbiedad se agrupen, formando flculos cuya precipitacin y
remocin es mucho ms simple).3
La anilina del depsito (9) contiene todava algo de agua. Para purificarla se
destila primeramente a presin ordinaria y despus a un vaco de 85 mm Hg,
hasta que se ha eliminado la totalidad del agua, despus se redestila a la
misma presin, a la cual la anilina pura pasa a los 113 C. 2
FIGURA N 2.Reaccin para obtencin de Anilina a partir de Nitrobenceno con
Hierro y cido Clorhdrico.1
FIGURA N 3.Estructura qumica tridimensional de la Anilina.
1
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1.2 Produccin de Etanolamina a partir de xido de etileno con
Amonaco:
La etanolamina, tambin llamada el aminoetanol-2 omonoetanolamina (abreviado a menudo como MEA ), es un
compuesto qumico orgnico que es una amina primaria,
debido a un grupo amino en su molcula, y un alcohol primario, debido a la
presencia de un grupo hidroxilo. Como otras aminas, la monoetanolamina
acta como base dbil. As mismo, es un txico, inflamable, corrosivo, lquido
viscoso descolorido con un olor similar al del Amonaco. 4
Es producida reaccionando el xido de etileno con el amonaco, para ello el
xido de etileno reacciona exotrmicamente con el Amonaco en disolucin
acuosa al 20% o 30%, a 60C- 150C y a 30 - 150 bares, con una gran
selectividad. Cabe destacar que es posible formar una mezcla, a stas
condiciones, de las tres posibles etanolaminas: dietalonamina (DEA), de la
trietanolamina (T) y de la estudiada etanolamina. 5
FIGURA N 4. Reaccin para la produccin de mezcla de etanolaminas. 5
La composicin del producto de reaccin puede variarse, modificando las
diferentes proporciones de amoniaco y xido de etileno. Cuanto mayor es el
exceso de amonaco, tanto ms alto es el contenido de monoetanolamina.
Proporcin molar Proporcin de selectividad
NH2: OE Monoetanolamina Di Tri
10:1 75 21 4
1:1 12 23 65
FIGURA N 5. Tabla de Etanolamina a partir de NH3 y xido de etileno a 30 C y 1,5 bar.5
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El xido de etileno es un compuesto de poder reactivo muy elevado, y como
ya se mencion, al reaccionar con el amonaco produce una reaccin
fuertemente exotrmica que puede llegar a ser explosiva y vaporosa. Es por
ello, que suele utilizarse generalmente, un reactor construido con materiales
capaces de soportar tales condiciones, y que permite que se lleven a cabo las
reacciones que producen la etanolamina, especificndose las condiciones de
temperatura y presiones anteriores, as mismo se utiliza un catalizador que
puede ser: estao, aluminio, cloruro de hierro, e inclusive la exposicin directa
a la luz y calor, con el fin de acelerar el proceso. 6
Una vez obtenida la etanolamina, sta llega a ser ampliamente utilizada enla fabricacin de cosmticos, como constituyentes de jabones y cremas,
gracias a su suave reaccin bsica. 5
FIGURA N 6. Diagrama del Proceso de produccin de etanolamina a partir de
xido de etileno y Amonaco.
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1.3 Obtencin de Metilamina a partir de Metanol y Amonaco.
La Metilamina es el compuesto orgnico de frmula CH3NH2. Es un gas
incoloro derivado del amonaco, donde un tomo de Hidrgeno se reemplazapor un grupo metilo. Es la amina primaria ms sencilla que existe. Suele ser
distribuida en disolucin de metanol, etanol y agua, o como gas anhidro en
contenedores metlicos presurizados. Tiene un fuerte olor similar al pescado,
emplendose como materia prima en la sntesis de muchos otros compuestos
comercialmente disponibles, por lo que se fabrican cientos de millones de
kilogramos cada ao. 7
La Metilamina se obtiene industrialmente a partir de metanol y amonaco
utilizando Al2O3o un silicoaluminato como catalizador, todo a temperaturas de
350 C a 500 C, y a presiones que van desde los 100 hasta los 200 bares 8. La
dimetilamina y la trimetilamina se coproducen conjuntamente; as la cintica de
la reaccin y la proporcin entre los reactivos determinarn la proporcin de
los tres productos a obtener 7.Posteriormente la mezcla obtenida se separa
mediante la destilacin a presin o mediante una destilacin extractiva, la cual
se basa en las diferencias en los puntos de ebullicin que conforma la mezcla.8
Metanol Amonaco Metilamina + Agua
Metilamina Metanol dimetilamina + Agua
Dimetilamina Metanol Trimetilamina + Agua
FIGURA N 7. Reacciones involucradas en el proceso de obtencin de
Metilamina.
7
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De esta forma se establece, las temperaturas de ebullicin de los
compuestos que conforman la mezcla: 267,2 K (-5,95 C) para la Metilamina;
280 K (6,85 C) para la dimetilamina, y 276,02 K (2,87 C) finalmente para la
trimetilamina. As, al ejecutarse la destilacin correspondiente para la
separacin de los tres compuestos, la seccin de tope de la torre de
destilacin, se ve enriquecida por el componente ms voltil, es decir la
Metilamina, mientras que los otros dos compuestos de la mezcla son extrados
por la seccin de agotamiento de la torre.
Actualmente, para el proceso de obtencin de la Metilamina, puesto que la
presin no tiene influencia importante en el transcurso de la reaccin, desde elpunto de vista tcnico se ha establecido como adecuada la presin de 20 bar. 8
La seleccin de un solvente conveniente en la separacin a realizar, es de
vital importancia para este tipo de destilacin. La cantidad, el coste y la
disponibilidad del solvente deben ser considerados. As mismo, el solvente
debe ser fcilmente separable del producto inferior, y no debe reaccionar
qumicamente con los componentes o la mezcla, o causar corrosin en el
equipo. Es por ellos que se utiliza el catalizador Al 2O3, el cual es el ms
conveniente para efectuar el proceso bajo las condiciones ms ptimas. 8
FIGURA N 8.Diferentes estructuras de la Metilamina.
7
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.
FIGURA N 9. Diagrama de proceso para la obtencin de Metilamina a partir de
metanol y amonaco en presencia de un catalizador.
Luego de obtenida la Metilamina, esta se almacena en recipientes de acero
al carbono o acero inoxidable; o en pequeas cantidades en vasijas de vidrio
loza. A temperatura ambiente la Metilamina pura ha de conservarse a presin;
en cualquier caso, debe tenerse bajo nitrgeno para evitar el contacto con el
dixido de carbono (con el que forma carbonatos) y la humedad. Finalmente,
sta es utilizada para la produccin de bactericidas, insecticidas, entre otros.9
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1.4. Obtencin de Anilina mediante la Amonlisis del Cloro-
benceno.
La anilina, la amina que se fabrica en mayor cantidad, consume una
proporcin importante de la produccin de benceno y es uno de los productos
clave de la historia de la qumica orgnica. Es materia bsica para la
fabricacin de: espumas rgidas de poliuretano, antioxidantes y aceleradores
para el caucho, colorantes, medicamentos, plaguicidas y reveladores
fotogrficos.
La anilina se obtiene generalmente, a nivel industrial, por
reduccin del nitrobenceno, sin embargo puede ser
obtenida a travs de otros procesos como la Amonl is is
del c loro-bencenoo fenol.
Este proceso se utiliza en unas pocas fbricas y en
circunstancias econmicas particulares, como por ejemplo, cuando se requiere
la superproduccin de cloro. Para ello en un reactor, ajustado a las condiciones
aproximadas de: 70 atm y 200 C, se hace reaccionar cloro-benceno con el
Amonaco. Cabe destacar que si se desea obtener anilina a partir de fenol, se
realiza el mismo procedimiento en un reactor, especificando las condiciones de
200 atm y 400 C, pero haciendo uso de Al2O3 como catalizador de la
reaccin.10. (Ver figura N 11)
FIGURA N 10.Reacciones para la obtencin de Anilina. 10
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Durante el proceso de Amonlisis, ocurre lo que se conoce como
sustitucin nucleoflica: El desplazamiento del halgeno (cloro en este caso)
por NH3, generndose una sal de amina, de la que esta ltima puede
liberarse por un tratamiento con ion hidrxido; lo que constituye una
desventaja en producir anilina por este mtodo, ya que se genera ms aminas
(productos secundarios) y se adquiere ms gastos al tratar de eliminar estos.
El halogenuro orgnico es atacado por el amoniaco nucleoflico del
mismo modo que lo es por los iones hidrxido, alcxido, cianuro
acetiluro y la molcula de agua:
Durante el proceso, mientras las especies se encuentran reaccionando
dentro del reactor especificado para el mismo, es probable que el amoniaco
ataque a un hidrgeno para formar un alqueno, esto es debido a que la
eliminacin tiende a competir con la sustitucin, como sucede con otras
reacciones de este tipo. Por consiguiente, la Amonlisis da los
rendimientos ms elevados con halogenuros primarios (donde predomina
la sustitucin) y es prcticamente intil para los terciarios (donde
predomina la eliminacin).11
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FIGURA N 11. Diagrama de proceso De la Amonlisis del Cloro-benceno.
FIGURA N 12. Ejemplo de la aplicacin de la Amonlisis en la sntesis de
Bencilamina.11
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1.5 Fabricacin de -feniletilamina a partir de acetofenona mediante
el mtodo de Aminacin Reductiva de Aldehdos y cetonas.
La aminacin reduct iva, es una reaccin qumica que implica la conversin
de un grupo carbonilo ya sea de una cetona o aldehdo en una amina. 12
La reduccin se logra catalticamente usando cianoborohidruro de
sodio, (NaBH3CN). La reaccin comprende la reduccin de un compuesto
intermediario (una imina, RCH=NH o R2C=NH) que contiene un doble
enlace carbono-nitrgeno. 13
Es habitual, llevar a cabo las distintas reacciones en un nico recipiente(reactor), y que sean alimentados todos los compuestos necesarios para la
formacin de la - feni let i lamina (acetofenona, amonaco, complejo reductor)
(Ver figura N 13), con la formacin de la imina y su reduccin sucediendo al
mismo tiempo. Esto sera una aminacin reductora directa, donde se usa el
NaBH3CN agente reductor mucho ms reactivo con las iminas que con el
grupo carbonilo y considerablemente ms estable al pH cido que requiere la
formacin de aqullas, as mismo la utilizacin de este agente reductor permite
llevar a cabo la sntesis en una nica etapa. Sin embargo, otro reductor
tambin usado en esta sntesis es el triacetoxiborohidruro de sodio
NaBH(OAc)3, que no tiene los problemas de toxicidad del NaBH3CN.12
Cabe destacar, que la imina formada durante la reaccin (producto
intermedio), puede ser aislado, retirado y reducido con otro agente reductor,
apropiado, es por ello que durante la reaccin puede ser agregado Hidruro de
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Litio Aluminio (LiAlH4), evitando de esta forma la dialquilacin de la amina, es
decir la transferencia de una de los alquilos a otra molcula.
Fig ur a N 13. Reaccin para la formacin de -feniletilamina a partir de
acetofenona.14
Durante el proceso de
formacin de la amina
estudiada, en el reactor
utilizado, es necesario
especificar las condiciones
de 150 C de temperatura, y de
250- 300 atm de presin aproximadas, para obtener el
producto deseado.14
FIGURA N14. Diagrama de proceso para
La obtencin de -feniletilamina.
Tambin, durante la aminacin reductiva, el aldehdo o la cetona no
slo puede reaccionar con amoniaco, sino tambin con la amina primaria
recin formada, y por tanto puede generar cierta cantidad de amina
secundaria (producto secundario). Esta tendencia de la reaccin a
continuar ms all de la
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etapa deseada puede restringirse bastante bien por las proporciones de
los reactivos empleado. 13
La fenilet i lamina (FEA) es qumicamente unaamina aromtica muy simple, de frmula C8H11N;
semejante a las anfetaminas; utilizado como
estimulante y como alcaloide, muchas veces en la fabricacin de drogas. 12
1.6 Hidrogenacin cataltica en proceso contino para la obtencin
de Anilina.
La hidrogenacin cataltica no solamente se aplica para la obtencin de
alquenos, sino a otros muchos compuestos, como cidos, alcoholes y cetonas,
incluyendo aminas aromticas.
Como ya ha sido mencionado anteriormente, la amina con mayor utilidad
industrial es la anilina, por la misma razn en la actualidad existen numerosos
procesos que permiten su obtencin y con altos rendimientos. Uno de esos
procesos es la hidrogenacin cataltica, el cual es ampliamente utilizado en
grande fbricas con capacidades del orden de 30.000 a 50.000 toneladas/ao,
en produccin continua.
Para llevar a cabo el proceso es necesario hacer reaccionar nitrobenceno
con hidrgeno en presencia de un catalizador que puede ser Nquel, Paladio,
Cromo, Cobre, Cobalto, sobre almina, todo esto a temperatura de 400 C.
El reactor utilizado para la hidrogenacin cataltica, comprende un casco
cerrado y de orientacin vertical, generalmente cilndrico, el cual posee una
entrada para los lquidos (nitrobenceno y catalizador) en su extremo inferior y
una salida para los vapores (hidrgeno) en su extremo superior; operando el
reactor a presin atmosfrica. La reaccin generada es muy exotrmica, es por
tal razn que el reactor lleva un sistema de refrigeracin muy eficaz en su
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estructura, para evitar prdidas de energas y posibles complicaciones en el
proceso.
FIGURA N 15. Reaccin general para la produccin de anilina mediante Hidrogenacin
cataltica.10
En pocas recientes la hidrogenacin cataltica del nitrobenceno, a presin normal,
en fase gas y con cobre como catalizador ha desplazado parcialmente a la reduccin
con hierro, explicada ya anteriormente.
FIGURA N 16. Reaccin para la formacin de Anilina.
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2. APLICACIN DE LAS AMINA EN PROCESOS INDUSTRIALES.
2.1. Produccin de difenil diisocianato (MDI) a partir de Anilina, para
su utilizacin como materia prima en la fabricacin de espumas rgidas de
poliuretano.
La anilina es necesaria para la
fabricacin de metileno difenil
diisocianato (MDI), un componente
qumico clave en la produccin de
espumas de poliuretano y elastmeros.
Las espumas rgidas se utilizan por ejemplo en refrigeradores y congeladores,y las espumas rgidas de aislamiento trmico en la industria de la construccin
y tubos de calefaccin.
Para lograr la fabricacin de las espumas rgidas de poliuretano, se lleva a
cabo primeramente un proceso de nitracin en el que se hace reaccionar
benceno con cido ntrico en presencia de un catalizador que suele ser
generalmente cido sulfrico, el cual tiene la misin de fijar el agua formada,que de otro modo, impedira prematuramente la reaccin. 15
El proceso de nitracin se realiza en recipientes agitadores de fundicin en
los que los suministros de benceno y cido ntrico estn dispuestos de tal modoque se consuman lo ms completamente posible, as mismo se mantiene una
temperatura de 40 a 50 C y se va adicionando el H2SO4 progresivamente,
luego ambos pasan productos pasan a un mezclador y posteriormente a un
decantador en donde se recoge el cido de mezcla mucho ms denso formado
durante su paso por los nitradores, repitindose el proceso nuevamente, hasta
llevarse el producto obtenido a un proceso de lavado con una solucin de sosa
comercial, y eliminando as los rastros de cido que hayan podido quedar
contenidos, luego del lavador se lleva a un proceso de destilacin a vaco, en
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donde se separan el agua y el benceno quedando de esta forma el
nitrobenceno tcnicamente puro. 15
FIGURA N 17. Diagrama de proceso para la obtencin de nitrobenceno.15
Luego de ejecutada la nitracin, se lleva a cabo la segunda parte del
proceso que consiste en hacer reaccionar el nitrobenceno obtenido con
hidrgeno y un catalizador que puede ser: Nquel, Cromo o cobre, sobre
almina. Este proceso es conocido como hidrogenacin cataltica, y para que
se efecte es necesario que el reactor lleve un sistema de refrigeracin ya que
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la reaccin originada es de carcter muy exotrmico. (Ver parte I.
h id rogen acin Cataltic a).
As una vez efectuada la etapa de hidrogenacin se obtiene la Anil ina, que
posteriormente ser condensada con formaldehido en presencia de un
catalizador de carcter cido, los cuales son alimentados al reactor
correspondiente y en el que acto seguido se mezclarn, manteniendo
temperaturas mayores a los 75C en todo el circuito dispuesto para la reaccin,
formndose de esta forma la di-anilina de metileno conocida comnmente
como (MDA). 16
Una vez obtenida la MDA, se procede a la etapa de Fosgenacin, donde
reacciona el MDA obtenido con fosgeno u Oxicloruro de Carbono, que es un
compuesto cuya frmula qumica es COCl2, siendo un gas generalmente
incoloro y no inflamable, con un olor agradable, similar al del heno recincortado. Es una sustancia qumica artificial, aunque pequeas cantidades son
formadas en la naturaleza a partir de la degradacin de compuestos del cloro.18
Tales reacciones se conducen en presencia de una base por ejemplo piridina,
la cual absorbe el cloruro de hidrgeno presente durante la reaccin. 16
RNH2+ COCl2 RN=C=O + 2 HCl
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En el procedimiento se utilizan mezclador industrial, en donde ambos
productos se mezclan de forma rpida, mediante difusin (del fosgeno),
adquirindose una mezcla deMDIes decir el diisocianato deseado.
Una vez obtenida la mezcla de MDI es necesaria la separacin de la misma,
es decir se forma una mezcla de MDI polimrico que contiene tres ismeros:
2.2 - MDI, 2.4 - MDI, y 4.4 - MDI. El ismero 4.4 MDI es el requerido, tambin
conocido como MDI puro y que ser utilizado para la fabricacin de la espuma
de poliuretano. Para ello, es necesario realizar una destilacin de la mezcla de
MDI, la misma debe realizarse a condiciones de vaco. 17
FIGURA N 18. Estructura qumica del MDI. 17
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Finalmente se procede a la etapa de purificacin de la mezcla, en la que se
realiza el fraccionamiento de la misma en una columna de fraccionamiento para
obtener el ismero 4,4MDI. sta permite un mayor contacto entre los vapores
que ascienden con el lquido condensado que desciende, por la utilizacin de
diferentes "platos". Esto facilita el intercambio de calor entre los vapores (que
ceden) y los lquidos (que reciben). Ese intercambio produce una transferencia
de masa, donde los lquidos con menor punto de ebullicin se convierten en
vapor, y los vapores con mayor punto de ebullicin pasan al estado lquido,
obtenindose una mezcla de 2,4MDI.
As, una vez que se posee el difeni l di isoc ianato puro, se procede a la
fabricacin de las espumas rgidas de poliuretano, para ello se hace reaccionar
el difeni l di isocianato y un poliol (alcohol con varios grupos hidroxilos en su
composicin). Segn el sistema de fabricacin se puede dividir en dos tipos:
Si se realizan Espumas en caliente, que son aquellas espumas que
liberan calor durante su reaccin, estas son fabricadas en piezas de gran
tamao, destinadas a ser cortadas posteriormente. Se fabrican en un proceso
continuo, mediante un dispositivo llamado espumadora, que bsicamente es la
unin de varias mquinas, de las cuales la primera es un mezclador, que
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aporta y mezcla los diferentes compuestos de la mezcla; la segunda es un
sistema de cintas sin fin, que arrastra la espuma durante su crecimiento,
limitando su crecimiento para darle al bloque la forma deseada; y la parte final
de la espumadora es un dispositivo de corte, para cortar el bloque a la longitud
deseada. Generalmente son las ms baratas, las ms utilizadas y conocidas
por el pblico. 18
FIGURA N 19. Diagrama de proceso de la fabricacin de espuma rgida de
poliuretano.
O si se realizan espumas en fro, que son aquellas que apenas liberan
calor en la reaccin, se utilizan para crear piezas a partir de moldes; como
rellenos de otros artculos; como aislantes, etc. Se fabrican mediante una
espumadora sencilla, que consiste en un dispositivo mezclador. Normalmente
suelen ser de mayor calidad y duracin que las espumas en caliente, aunque
su coste es bastante mayor.
(Ver diagrama del proceso completo en Figura N 20)
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FIGURA N 20. Diagrama de proceso para la Produccin de difenil diisocianato (MDI) a partir de Anilina, para su utilizacin como materia prima en
la fabricacin de espumas rgidas de poliuretano
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2.2 Fabricacin y vulcanizacin del caucho natural, mediante la
utilizacin de Dimetil-amina.
En la fabricacin moderna de artculos de cauchonatural, el caucho crudo se trata con varios
compuestos, mezclando todos ellos en mquinas.
La mezcla se aplica entonces mecnicamente a
una base o molde, y el objeto revestido o formado
de la mezcla se pone en moldes y vulcaniza.
Las principales fuentes de caucho son las tortas producidas en plantaciones
de caucho desde el ltex de rboles de Hevea(planta originaria de la cuenca
hidrogrfica del Amazonas), en operaciones seguras de fabricacin.
Para la mayora de aplicaciones, el caucho crudo se mezcla con una
variedad de ingredientes para modificar sus caractersticas.Antes que los
ingredientes se mezclen con el caucho crudo, se someten al proceso molienda
mecnica llamado mast icacin, para hacer al caucho suave, plstico, y
viscoso.
En tales condiciones, se mezcla ms fcilmente y completamente con los
diversos fillers (componentes de algunos productos que tienen como finalidad
rellenar ligera y temporalmente las imperfecciones de la superficie), pigmentos,
agentes vulcanizantes, y los otros ingredientes secos, o con los diversos
solventes para su uso en la produccin de cementos. Los masticadoresson de
dos de tipos: Uno de los tipos y quizs el ms utilizado, es el molino de caucho,
el cual consiste de dos rodillos de acero, que rotan a velocidades diferentes en
un recipiente para esquilar y amasar el caucho hasta que sea estropeado a una
condicin suave y flexible. Los rodillos poseen una cavidad para permitir la
circulacin de vapor o agua fra para controlar la temperatura de la operacin,
la cual es elevada de aprox. 167 C.
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Molino de caucho .
Otro tipo de masticador es el Gordon plasticator, que consiste de una
poderosa hlice de velocidad variable atornillada, colocada en un cilindrorecubridor. La accin de la hlice al batir genera sobre el caucho temperaturas
de 182 C (360 F).
Despus del masticador, la prxima mquina en la lnea de produccin es el
mezclador. Los mezcladores puede parecerse a los masticadores por poseer
los dos rodillos, pero los rodillos de las mezcladoras, rotan en direcciones
opuestas, considerando que en los masticadores los rodillos rotan en la misma
direccin a velocidades diferentes. Los cilindros mezcladores se usan tambin,
especialmente en la preparacin de cementos y soluciones de caucho en
solventes.
Tales preparaciones lquidas de caucho se usan en la impermeabilizacin
de telas y en la fabricacin de artculos, tales como guantes de caucho, que se
forman al sumergir una pieza en la solucin. En la mayora de los casos, sin
embargo, los ingredientes mezclados son secados, para luego ser
almacenados, para la expulsin, u otra fabricacin en la preparacin de la
vulcanizacin final.
Despus de que el caucho crudo ha sido plastificado y mezclado con los
diferentes ingredientes, experimenta un calendering o expulsin, dependiendo
del uso para el que se destina. Los Calenders, son mquinas que consisten en
un conjunto de tres a cinco rollos de igual dimetro, los cuales estn
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preparados para ser ajustados para la autorizacin en diversos rollos, y para
operar a la misma velocidad, o a velocidades diferentes, dependiendo del
producto deseado. Se usan para el laminado (la produccin de hojas
compuestas de caucho crudo, con o sin diseos impresionados tales como la
marca de huella de una llanta); para friccionar (el exprimidor de caucho en la
textura de telas o acordona); o para cubrir, con una capa de caucho, telas o
cordones que haban anteriormente sido revestidos.
Calenders four ro l l .
Las prensas de expulsin se usan para forzar el compuesto de caucho
mediante presin a formar planchas, tubos, o especialmente formar fajas, que
se usan en la fabricacin de la cmaras de caucho, mangueras, cmaras de
aire, y los canales para colocar ventanas o sellar puertas.
Despus de que la fabricacin se complet, la mayora de los productos de
caucho se vulcanizan bajo presin y temperatura elevada. La vulcan izacin
del caucho es el proceso que se realiza bajos los trminos anteriores
(Temperaturas aproximadas a los 120 C y un bao de azufre de 1200 cc de
volumen) para volverlo mucho ms duro y resistente al fro. Muchos artculos
se vulcanizan en moldes que se ponen bajo la compresin de prensas
hidrulicas, o someten a presin de vapor interno o externo durante el
calentamiento. Aqu durante el proceso es incluido y adicionado una variedad
amplia de aminasorgnicas, para este caso la dimet i l -amina , la cual acta
como acelerante en el proceso, permitiendo agilizar el proceso de
vulcanizacin. 19
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FIGURA N 21. Esquema de proceso para la fabricacin de caucho.
MASTICACIN(Proceso Molienda mecnica)
Masticadores(Molinos de caucho)
Gordon plasticator(Hlice en un cilindro recubridor)
MEZCLADO(Mezcla de diversos ingredientes)
Fillers Pigmentos SolventesAgentes
Vulcanizantes
CALENDERING(Usos de Calenders)
EXPULSIN(Presin para formar tubos, etc)
VULCANIZACIN(Presiones y Temp. Elevadas)
USO DE AMINAS ORGNICAS(Dimetil-amina)
PRODUCTO FINAL(Diversos tipos de Caucho)
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2.3 Produccin de sal de diazonio a partir de aminas aromticas
(2.4,6- trimetilanilina).
Las sales de diazonio son un grupo de compuestos orgnicos cuya
estructura general es RN2+X, donde R puede ser cualquier un grupo alquilo o
un grupo arilo, y Xhabitualmente un anin haluro. 20
El mtodo ms importante para la preparacin de las sales de diazonio es el
tratamiento de aminas aromticas. Para ello se hace reaccionar la amina
correspondiente con nitrito de sodio en presencia de un cido mineral,
generalmente cido clorhdrico.
FIGURA N 22. Reaccin de lasaminas con cido nitroso (Reaccin de
diazotacin).
Para el caso en estudio, se hace
reaccionar la 2.4,6- trimeti lanil in a con NaNO2
en presencia de cido clorhdrico (HCl), a
temperatura comprendidas en el rango de 25
C a 100 C. 21. Durante la preparacin de
estas sales, las mismas permanecen en
solucin acuosa, siendo inestables a
temperaturas superiores a los 5C, es por ello
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que se emplea un bao de hielo o sistema refrigerante en el reactor durante la
sintess. 20
Una vez preparadas estas sales, se emplean en in situ , es decir en el
mismo lugar donde fueron fabricadas, ya que una vez creadas solo puede
existir por pocas horas. Es importante acotar, que no solo las aminas
aromticas pueden ser sintetizadas a partir de esta reaccin, las aminas
primarias como la Metilamina tambin puede ser empleada en la fabricacin de
sales de diazonio, sin embargo, en esta reaccin de diazotacin solo tienen
inters las sales de diazonio aromticas ya que las sales de diazonio alifticas,
se descomponen al ser muy inestables y no tienen aplicacin prctica. En
cambio, histricamente las sales de diazonio aromticas, ms estables, se han
mostrado como importantes intermedios en la sntesis de colorantes.
Por otra parte, pueden prepararse sale de diazonio slidas, eligiendo
solventes con los que puedan ser precipitadas fcilmente. Para ello se trabaja
preferiblemente en disolucin alcohlica diazotando con ster nitroso, con lo
que la sal de diazonio aparece como nico producto de naturaleza salinapudindose precipitar por la adicin de este ster. 22
2,4,6 trimeti lanil in a.
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2.4 Fabricacin de propelentes slidos de doble base, utilizando 2-
Nitro-difenilamina como estabilizante.
Los propelentes slidos son un tipo de combustible empleado tanto en
cohetera como en balstica. Existen cuatro tipo: de base sencilla, doble base,
de base triple y los denominados compositos; sin embargo aqu se hablar
nicamente de los de doble base. Los propelentes usados para motores de
cohete son sustancias muy diversas pudiendo estar en estado slido, lquido o
mixto. Estos propelentes reaccionan en la cmara de empuje o cmara de
combustin del cohete, generando gases a alta presin y gran temperatura.
Cuando estos gases salen por la tobera, generan el empuje necesario para
elevar y acelerar el cohete.
Estos son propelentes de tipo homogneo donde sus molculas tienen
suficiente oxigeno para sostener la conversin de los materiales combustiblesen una reaccin de descomposicin intermolecular.
Se componen generalmente de nitrocelulosa (40%-60%) y nitroglicerina
(20%-42%). Las plvoras de doble base con adicin de solvente voltil son
poco utilizadas en la cohetera debido a que para los tamaos requeridos aqu
pueden presentar fenmenos de agrietamiento dando as lugar a fallas en la
propulsin. Por esta razn solo se emplean con estos fines los propelentes de
doble base sin adicin de solvente.
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La secuencia de fabricacin de este tipo de propulsores una vez obtenida la
nitroglicerina y nitrocelulosa, se efecta mediante un proceso de impregnacin,
basado en adicionar a la nitrocelulosa la nitroglicerina, los estabilizantes,
plastificantes y aditivos en un porcentaje predeterminado. Aqu se obtiene la
masa primitiva, que sufre un proceso de maduracin antes de proceder a su
elaboracin mecnica mediante un laminado en caliente seguido de una
extrusin en prensas.
En la impregnacin se logra la gelatinizacin de la nitrocelulosa por la
nitroglicerina a cuya accin pueden colaborar los otros elementos agregados.
Se trata de una mezcla explosiva en que laestructura fsica de la nitrocelulosa se
transforma en contacto con la nitroglicerina y
dems plastificantes variando con ello la
densidad de la nitrocelulosa, que transforma el
carcter de los componentes explosivos en
plvora, as la estructura obtenida luego de esta
operacin es de tipo coloidal (sistema fsico-qumico formado por dos o ms
fases, principalmente stas son: una continua, normalmente fluida, y otra
dispersaen forma de partculas; por lo general slidas).
La gelatinizacin efectiva de este producto depende de la forma como se
nitre la celulosa y de la presencia o no de agentes como el dibutilftalato, el
diuetilftalato o la triacetina. Adems de los
anteriores elementos se suelen agregar
otros que aminoren los procesos dedescomposicin que se generan en esta
clase de propelentes. Tambin se agregan
agentes estabilizantes, que tratan de
eliminar los xidos de nitrgeno que puedan
formarse en caso de descomposicin, con
este objeto se emplean las aminas, especficamente para este caso la 2-Nitro-
di feni laminaque tiene la propiedad de retener los grupos nitro, agregndoseen la proporcin de 1%.
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La masa primitiva, una vez madurada, se pasa a los laminadores donde se
acenta el efecto gelatinizacin por la accin mecnica y temperatura de los
mismos. Luego se procede a pasar el material por las prensas de extrusin
donde se obtienen las formas deseadas.
As mismo la 2-Nitro-difenilamina es utilizada en la fabricacin del
conocido combustible Otto Fuel II, que es un monopropelente utilizado para
propulsar torpedos y otros sistemas de armas. 23
2.5 Di-etilamina como inhibidor de la corrosin en la industria
metalrgica.
La di-etilamina (DEA) es un lquido alcalino, incoloro y voltil con un fuerte
olor a amonaco. Reacciona fuertemente como lcali, es incompatible con
sustancias fuertemente oxidantes y es inflamable.
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En los procesos
tcnicos en los que
se ponen en
contacto metales
con agua o tambin
con sistemas
bifsicos aceite-
agua existe el
riesgo de la
corrosin. sta es
especialmente
marcada cuando la
fase acuosa, como en procesos de obtencin de petrleo y procesamiento, es
muy salina o es cida debido a los gases cidos disueltos, como dixido de
carbono o sulfuro de hidrgeno. Por tanto, la explotacin de un yacimiento y el
procesamiento del petrleo no son posibles sin aditivos especiales para la
proteccin de los equipos utilizados.
Como inhibidores de la corrosin tpicos del estado de la tcnica, las
aminasy las poliamidas, poseen una solubilidad en aceite extraordinariamente
buena y, por tanto, slo estn presentes en la fase acuosa corrosiva en
pequea concentracin debido a los psimos equilibrios de distribucin
(reparto). Correspondientemente, estos productos no deben utilizarse en alta
dosis debido a su psima bio-degradabilidad.
El objetivo de la di-etilamina adems departicipar como inhibidor de la corrosin, es ofrecer
una buena solubilidad en agua, baja formacin de
espuma, lo que acelera en gran medida la
corrosin de los equipos participantes en el
proceso, evitando la misma, mediante la generacin
de una pelcula sobre la superficie del equipo (tuberas y tanques).24
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2.6 Di-etanolaminas para Procesos de Purificacin de Gases.
Esta es la aplicacin ms importante de la etanolaminas, porque fijan
anhdridos y cidos gaseosos (CO2, SO2, SO3, SH2) al circular a travs de unatorre de absorcin lo que se debe a la basicidad dbil de las etanolaminas.
Por ejemplo en el proceso de endulzamiento del gas natural se utilizan para
separarlo de sustancias y gases txicos(H2S, CO2) que arrastra junto consigo
adems que para poder ser distribuido debe ser debidamente tratado para
reducir al mnimo o remover por completa la presencia de dichos gases txicos.
Este proceso consta de dos etapas:
Ab sor cin d e gases cidos :Es la parte del proceso donde se lleva a cabo
la retencin del cido sulfrico y el bixido de carbono de una corriente de gas
natural amargo utilizando una solucin acuosa de Dietanolamina a baja
temperatura y alta presin.
Regeneracin de la soluc in absorberte:Es el complemento del proceso
donde se lleva a cabo la desorcin de los compuestos cidos, diluidos en la
solucin mediante la adicin de calor a baja presin, reutilizando la solucin en
el mismo proceso.
Ab sor cin d e gases cidos .
La seccin de absorcin cuenta con los siguientes equipos:
Torre Absorbedora de gases cidos
Separador de gas combustible
A esta seccin se le alimenta dos corrientes, una de gas amargo
proveniente de los mdulos de compresin y otra de solucin acuosa de Di-
etanolamina.
El gas amargo es alimentado por el fondo de la torre Absorbedora a una
presin de 84.1 Kg/cm2 y 35c, para ponerse en contacto a contracorriente con
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la solucin de Di-etanolamina regenerada (DEA POBRE), misma que es
alimentada por el primer plato de la torre. Antes de entrar a la torre
Absorbedora la DEA POBRE pasa por un enfriador tipo soloaire donde se
abate la temperatura hasta unos 40c aproximadamente.
La torre Absorbedora de gas amargo, cuenta con 20 platos en los cuales la
solucin de DEA POBRE se pone en contacto ntimo con el gas, absorbindole
casi la totalidad de los gases cidos presentes en la corriente de gas amargo
alimentada a la planta
endulzadora.
El gas dulce abandona la
torre por el domo dirigindoseal separador del gas
combustible, el cual cuenta
con una malla separadora
para asegurar la recuperacin
de la DEA que el gas haya
podido arrastrar. El gas dulce
despus de pasar por la
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vlvula de control que regula la presin a esta seccin es enviado a la red de
gas combustible.
La DEA recuperada sale del separador de gas combustible y se une a la
corriente de DEA proveniente del fondo de la torre Absorbedora (DEA RICA),
que se enva de nivel a la seccin de regeneracin de la Di-etanolamina.
Regeneracin de Di-etano lamina
La solucin de DEA RICA proveniente del fondo de la torre Absorbedora y el
separador de gas combustible se alimenta al tanque de desorcin (o de flash)
con el fin de eliminar los hidrocarburos lquidos y parte de los gases cidos
retenidos por la DEA que por efecto de presin se encuentren disueltos en esta
solucin.
La amina rica acumulada en el tanque de desorcin, se enva por diferencia
de presiones al Intercambiador de calor DEA RICA / DEA POBRE, donde se
calienta por medio de contracorriente de DEA pobre procedente del re-hervidor
de la torre regeneradora.
Una vez precalentada, la Amina pasa al filtro de DEA RICA tipo cartucho,
con la finalidad de eliminar los slidos y partculas de sulfuro presentes en la
solucin de DEA, formados por el ensuciamiento de la Amina con el gas. Una
vez filtrada la solucin contina hacia la torre regeneradora.
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La DEA rica procedente del filtro es alimentada al plato No. 3 de la torre
regeneradora la cual consta de 20 platos de los cuales los 18 de la parte
inferior son para efectuar la regeneracin de la solucin absorbente y en los
dos restantes, fluye agua a contracorriente con los gases cidos con el fin de
llevar a cabo el lavado de stos y evitar prdidas de DEA por arrastre.
El gas cido saturado con agua sale del domo de la torre regeneradora
fluyendo hacia el enfriador tipo soloaire donde se disminuye la temperatura
hasta unos 49c aproximadamente condensndose de esta manera los vapores
de agua. Una corr iente de inhib idor d e corros ines suministrada a la lnea
de alimentacin del enfriador, con la finalidad de minimizar la corrosin en este
equipo.
La mezcla de cidos-agua condensada, entran al acumulador de reflujo de
la torre regeneradora donde se lleva a cabo la separacin de esta mezcla, los
gases cidos son enviados al quemador a control de presin al quemador y el
agua acumulada en este recipiente, se retorna al plato superior de la torre
regeneradora en forma de reflujo siendo utilizado para determinar y eliminar el
calor de la parte superior de la columna, para que se condensen los
compuestos ms pesados.
La solucin de di-etanolamina regenerada que sale por el fondo de la torre,
entra al re-hervidor que acta como un plato ms de la misma torre; la solucin
es enviada al Re-hervidor con la finalidad de elevarle la temperatura
producindose de esta manera los vapores necesarios para el agotamiento de
los cidos, los cuales salen por la parte superior del Re-hervidor retornndose
a la torre regeneradora donde a contracorriente son la solucin de Amina Ricadescendente la despojan de los gases cidos.
El tanque de balance acta como tanque de carga para las bombas de
inyeccin de di-etanolamina. En este tanque se tiene una alimentacin de gas
combustible para mantener una presin interna constante y proporcionar una
carga neta positiva a las bombas.
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La DEA POBRE, es succionada del tanque de balance por las bombas de
Amina tipo reciprocante de tres pistones, con el fin de mandar la solucin al
domo de la torre Absorbedora, la presin de descarga de las bombas es de
84.1 Kg/cm2. , en la descarga de las bombas se cuenta con un cartucho que
sirve para inyectar agente antiespumante, que controle la formacin de espuma
en la torre Absorbedora. 25
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FIGURA N 23. Diagrama de proceso para la purificacin de gases utilizando Di-etanolamina.
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2.7 Aminas en la Fabricacin de plaguicidas agrcolas
(Ciclohexilamina).
Los plaguicidas son sustancias qumicas que comprenden una mezcla de
compuestos, destinados a matar, repeler, atraer, regular o interrumpir el
crecimiento de seres vivos considerados como plagas.
La formulacin de plaguicidas, consiste en mezclar un ingrediente activo con
elementos que cumplen el rol de vehculos, obtenindose en distintas formas el
producto final. El vehculo del plaguicida se usa adems para un manejo ms
eficiente de ste, para regular la concentracin con la que se utilizar el
ingrediente activo y para darle un estado fsico compatible con la forma en la
que ser aplicado (polvo, lquido, etc.).
Para formular plaguicidas se necesitan dos elementos fundamentales: elvehculo o solvente y los compuestos activos. La principal materia son las
sustancias activas. Estas son sustancias qumicas que pueden presentar una
amplia gama de estructuras moleculares y son las que dan su forma de accin
al plaguicida. Es la caracterstica global de su composicin lo que define la
manera de actuar de cada sustancia activa.
La mayora de los plaguicidas comprenden excipientes (vehculos), es decir
sustancias inactivas, usadas para incorporar el principio activo, adems de los
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compuestos activos, as como solventes y productos destinados a mejorar la
adsorcin. Estos ingredientes a veces tienen un efecto importante en el
producto formulado, siendo un error considerarlos como inertes en general.
Algunos de estos compuestos usados en las formulaciones secas son el talco,
slice, cal, yeso, arcilla, etc., y en las formulaciones hmedas el xileno,
derivados del petrleo, la cic loh exi lamin a, etc.
Los procesos de formulacin son diferentes, dependiendo de si se trata de
una preparacin seca o hmeda. Las preparaciones secas ms comunes son
las hechas a base de polvos finos, polvos, grnulos y comprimidos. Los polvos
finos y los polvos se fabrican mezclando el agente activo o plaguicida de
calidad tcnica, con un adecuado vehculo inerte. En los casos en que el
ingrediente activo es un lquido, ste se introduce al mezclador a travs de una
boquilla pulverizadora.
La formulacin seca habitualmente incluye dos etapas. En la primera, el
vehculo y el compuesto activo se pulverizan y luego se mezclan;
posteriormente se les almacena un tiempo para que se produzca la
maduracin de la mezcla. El diagrama de flujo presentado en la Figura N 24,
resume una primera etapa en la formulacin seca.
FIGURA N 24. Esquema de las operaciones de la etapa de pre-mezcla en la formulacinseca de plaguicidas.27
Almacenamiento de ingredienteactivo
Almacenamiento de vehculoinerte.
Triturador.
Pulverizador
Combinadora.
Llenadores de barriles.
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El proceso descrito se conoce como pre-mezcla. Luego de que la mezcla ha
madurado, se realiza el proceso de trituracin final y combinacin (ver Figura
25). En esta etapa de produccin se agregan agentes estabilizantes y
humidificantes, para obtener una buena unin entre el vehculo y el compuesto
activo. Posteriormente se combinan y pasan por una serie de nuevas
trituraciones y combinaciones para llegar al producto final.
Aire
Aire
FIGURA N 25. Etapa de trituracin final y combinacin en la formulacin seca deplaguicidas.27
Zona de carga de la mezclamadura, el compuesto
estabilizador y el compuestohumidificante.
Combinadora.Trituradora de alta
velocidad
Ciclones separadores.
Combinadora.Molino de energa
hidrulica.
Colector de polvo Combinadora.
Molino de energa
hidrulica.Colector de polvo
Combinadora. Llenador de barriles yenvasador.
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Los plaguicidas tambin se pueden presentar como un lquido (ej.:
soluciones en solventes o concentrados oleosos). El ingrediente activo puede
ser un lquido o un slido. Los slidos se introducen en un sustrato lquido en
presencia de un emulsificante; los lquidos simplemente se disuelven en un
diluyente. Las mezclas se hacen en proporciones establecidas para cada
plaguicida.
Los vehculos lquidos pueden ser acuosos o solventes orgnicos. El
vehculo (c ic lohexi lamina) cumple un rol importante en lo que se refiere a
generar eventuales riesgos de contaminacin o riesgos a la salud.
El diagrama de flujo presentado en la Figura 26muestra una operacin de
formulacin hmeda.
FIGURA N 26. Formulacin hmeda de plaguicidas.27
Bidn de plaguicidaCisterna de solvente(Ciclohexilamina)
Estanque deCombinacin
Emulsificador.
Estanque deAlmacenamiento.
Recipientes paracomercializacin.
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Los estanques de combinacin habitualmente son abiertos, usan agitadores
de paletas y pueden contar con otros equipos para controlar la temperatura. En
ciertas ocasiones el producto formulado pasa por etapas de filtracin para
separar precipitados o algn otro tipo de impurezas slidas.
Si bien tanto las preparaciones hmedas como secas pueden disearse
como procesos continuos, habitualmente se opera por lotes, incrementando as
los peligros de exposicin y fugas en las operaciones de carga del proceso. 27
Los productos finales del proceso de formulacin son los plaguicidas. Estos
quedan en condiciones de ser usados inmediatamente o, despus de una
sencilla mezcla, en las faenas agrcolas. Los plaguicidas se pueden presentar
en las siguientes formas:
- Concentrados emulsionables
- Lquidos miscibles
- Micro-encapsulados
- Fumigantes lquidos
- Aerosoles
2.8 Fabricacin industrial de Resinas a partir de Melamina.
La melamina es un compuesto orgnico de
frmula C3H6N6, Es levemente soluble en agua, y
naturalmente forma un slido blanco.
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La utilizacin de las resinas amnicas combinadas con determinadas resinas
alqulicas, han hecho posible la produccin de acabados con programas de
coccin ms cortos, mejores durezas, resistencia a la distorsin y a los agentes
qumicos, y mejor duracin en exteriores, en comparacin con los acabados
compuestos de resinas alqulicas solamente.
La qumica de las resinas amnicas es extremadamente compleja debido a
su gran nmero de reacciones en su sntesis. 28
Las resinas de melamina tienen usos similares a las fenlicas,
compitiendo de esta forma con ellas. Su mayor resistencia a la traccin y su
mayor carga unitaria de rotura a la flexin hacen que su precio sea mayor aque el de las fenlicas, y sus propiedades elctricas son notables. El proceso
fundamental para la fabricacin de resinas de melamina es la polimerizacin
discontinua por condensacin de la melamina con formalina (solucin al 40 por
100 de formaldehido en agua). 29
Las materias primas: amilina y formalina se cargan en unin de los
catalizadores, aditivos y modificadores propios de cada fabricante en unrecipiente de reaccin provisto de camisa que se calienta para iniciar la
reaccin. Una vez iniciada la reaccin exotrmica, se corta el vapor de
calentamiento. Se introduce entonces agua de refrigeracin en la camisa con
objeto de controlar la temperatura de reaccin. La mezcla se refluye hasta que
se produzca el grado adecuado de polimerizacin. La resina es soluble en
agua de modo que no se produce separacin alguna, como en el caso de las
resinas de condensacin de formaldehido- fenlico.
Las resinas de melamina y tambin las de urea, se deshidratan al vaco
hasta que el contenido de slidos sea del 50 al 60 por 100 y entonces se
venden en forma de solucin, o bien se secan o deshidratan por aspersin y se
venden como producto slido. En la Figura 27 aparece el diagrama de
fabricacin.
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Los vertidos ms importantes de la produccin de resinas de melamina:
agua introducida con las materias primas, agua formada como producto de la
reaccin de condensacin, soluciones de sosa, utilizadas para la limpieza de
las calderas de reaccin y purga de las torres de refrigeracin. Las cantidades
de residuo se pueden calcular a la vista de la figura 27. El agua residual
descargada de las plantas de resina, tienen una temperatura de unos 29 a 32
grados centgrados.
El tratamiento se realiza por vertido en lagunas poco profundas e
incineracin trmica, as como por descarga a las plantas municipales. Las
lagunas se disean sin rebosaderos de modo que los nicos medios de
reduccin del volumen en ellas sean la evaporacin y la infiltracin. Con ste
mtodo se ha observado la existencia de malos olores. La incineracin tambin
puede conducir a problemas de contaminacin atmosfrica dependiendo del
combustible utilizado y del rendimiento de la operacin.29
FIGURA N 27. Esquema de proceso para la produccin de resinas de melamina.
Para producir 45,4 Kg de resina de melamina, las cantidades son: 23,6 Kg
de melamina y 82,6 Kg de formalina; el agua residual contiene 49,4 Kg de H2O
procedentes de la formalina. 9,5 Kg de H2O agua de la reaccin. 0,9 kg de
Formaldehido.
Reactor
45,4 Kg deProducto.
Condensador.
Agua Residual.
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As mismo, las resinas de melamina precisan de una temperatura mnima
de uno 65 C, para proceder a su curado (con el objetor de endurecer la
resina). Para proceder a su curado, se emplean endurecedores cidos o sales
amnicas en este proceso. Las soluciones acuosas son poco estables por lo
que se secan, y su presentacin es en forma de polvo, que luego el usuario
debe re-disolver. 30
FIGURA N 28. Reaccin de la melamina con el Formol.30
2.9. Aminas en la industria farmacutica. Sntesis de la Dopaminacomo frmaco.
La dopamina (3,4 dihidroxifeniletilamina) es el precursor inmediato en la
sntesis de nor-adrenalina en el organismo. Tambin es un frmaco que
aumenta la fuerza de la contraccin del msculo cardaco (efecto inotrpico
positivo), aumenta la frecuencia cardaca y provoca dilatacin de los vasos
sanguneos renales.
El frmaco que lo contiene recibe el nombre de Intropn, es un clorhidrato de
Dopamina, que posee un aspecto de polvo cristalino, blanco, hidrosoluble,
sensible a la luz que se expende en solucin en frascos mpula de 5 ml que
poseen 40 mg/ml del medicamento. Se utiliza nicamente por vas intravenosa.
La dopamina se ha empleado para tratar sndromes de shock por diversas
causas que incluye traumatismos, infarto miocrdico y septicemia endotxica.
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Tambin puede tener utilidad para tratar la insuficiencia cardaca congestiva
rebelde y crnica.31
La sntesis de la dopamina se indica es el esquema siguiente:
FIGURA N 29. Sntesis de la dopamina.32
Durante la sntesis se hace uso de un anlisis retrosinttico, en ella los
grupos hidroxilo fenlicos son protegidos en forma de teres metlicos. La
regeneracin de los grupos hidroxilos a partir de los teres metlicos se lleva a
cabo por reaccin del cido bromhdrico. La rotura de los teres metlicos, en
estas condiciones tiene lugar por ataque nucleoflico del in bromuro sobre elgrupo metilo del ter protonado.
El grupo ciano se introduce por sustitucin nucleoflica a partir de Potasio
Cianrico. La introduccin de CH2Cl en un anillo aromtico puede efectuarse
directamente a travs de una reaccin de clorometilacin.32
Cabe destacar que esta sntesis en efectuada en laboratoriosespecializados.
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2.10. Aminas en el Proceso de Curado de Adhesivos Industriales
epoxi.
Un adhesivo epoxi o poliepxido es un polmero termoestable que se
endurece cuando se mezcla con un agente catalizador o "endurecedor". Lo
adhesivos epoxi ms frecuentes son producto de una reaccin entre
epiclorohidrina y bisfenol-A. Los primeros intentos comerciales de produccin
tuvieron lugar en 1927 en los EE.UU.
Para que el adhesivo industrial adquiera las propiedades de dureza,
resistencias u otras, en el momento de su utilizacin debe ser transformado en
un material termoestable. Esto se logra mediante el proceso de curado o
endurecimiento, el que mediante determinados agentes, la resina pasa de ser
un lquido viscoso o un slido frgil, a ser un material polimrico resistente y
tenaz.
El agente de curado puede ser un catalizador, que induce a los grupos que
conforman el adhesivo (epoxi) a reaccionar consigo mismo, dando lugar a
homopolmeros, o puede actuar como entrecruzante reactivo, quedando
integrado con sus grupos funcionales en la estructura funcional. En general se
puede considerar dos sistemas de curado: el realizado con un agente cataltico
y el que se realiza con un reactivo endurecedor.
Los endurecedores que resultan ms efectivos son los del tipo poliamina,
los anhdridos orgnicos y las resinas fenlicas. Dentro de los compuestos del
t ipo amina, hay que hacer la observacin, de que las aminas terciar iasactan como catalizadores, mientras que las aminas pr imar ias y
secundar ias, actan como reactivos endurecedores, siendo ms interesantes
las aromticas y alifticas.
La reaccin con las am in as al iftic as confiere, el adhesivo, una buena
resistencia con una gran diversidad de sustratos (metales, plsticos, vidrio,
etc.). An cuando son curados en fro, se obtiene mejor resistencia de la unin,si el curado se hace en caliente o se realiza un curado posterior a unos 100 C.
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Tipo.
Partes por
cada 100 de
resina.
Tiempo de
empleo.
Condiciones de
curado.Irrita la piel.
Aducto Glicidil
DET25 10 min Temp.
ambienteSi
Piperidina. 5-7 8 h 3 h a 100 C Si
Trietilamina 10 7 hTemp.
ambienteSi
BDA 15 75 minTemp.
ambienteSi
TDMAMF 6 30 minTemp.
ambienteSi
FIGURA N 30. Caractersticas de algunos endurecedores amnicos empleados
en los adhesivos epoxi. 33
En el proceso con estas aminas, hay que tener en cuenta que soncompuestos muy higroscpicos, es decir absorben fcilmente la humedad
contenida en la atmsfera, por lo que se vigilar la humedad relativa del local
de trabajo, y por otra parte est el calor generado en la reaccin que es
altamente exotrmica, lo que limitar la cantidad de adhesivo que se pueda
mezclar de una vez, si no se toman medidas para disipar el calor producido.
Bajo el aspecto de la seguridad de quienes manipulan estos productos, hay
que sealar el riesgo de que se produzcan irritaciones cutneas y dermatitis.
Las aminas aromticas a diferencias de las alifticas no son muy
higroscpicas y precisan en general, curado en caliente con temperaturas
superiores a los 100 C.
Estos agentes aumentan la resistencia qumica y el calor del adhesivo, pero
dan resistencias mecnicas inferiores a las de las aminas alifticas. Son
interesantes los agentes de curado de tipo amina que contienen grupos amida,
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con las que se obtiene excelente resistencia, se aumenta la resistencia al
pelado, pero decrece la resistencia qumica y al calor. 33
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