Estudio cinético de la deshidrogenación catalática del etanol

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(1)IQ-2006-I-24. ESTUDIO CINETICO DE LA DESHIDROGENACION CATALITICA DE ETANOL. Por. CAMILO ALVAREZ MATAMOROS. UNIVERS IDAD DE LOS ANDES FACULTAD DE INGENIERIA DEPARTAMENTO DE INGENIERIA QUIMICA Bogotá, Julio de 2006.

(2) IQ-2006-I-24. ESTUDIO CINETICO DE LA DESHIDROGENACION CATALITICA DE ETANOL. CAMILO ALVAREZ MATAMOROS , Autor CARLOS ANDRES GARNIC A, Asesor. Trabajo presentado como requisito parcial para optar por el titulo de Ingeniero Químico. UNIVERS IDAD DE LOS ANDES FACULTAD DE INGENIERIA DEPARTAMENTO DE INGENIERIA QUIMICA Bogotá, Julio de 2006.

(3) IQ-2006-I-24. Nota de Aceptación:. ________________________________. ________________________________. ________________________________. ________________________________. Carlos Andrés Garnica - Asesor: ________________________________. Daniel José Beltrán - Jurado: ________________________________. Jorge Mario Gómez - Jurado: ________________________________.

(4) IQ-2006-I-24. Bogotá, Julio de 2006. AGRADECIMI ENTOS A mis padres por su apoyo en los momentos de crisis. Al ingeniero Carlos Andrés Garnica, por su compromiso y dedicación durante el desarrollo del proyecto. Al ingeniero Andes Guzmán por su gran colaboración en el enlace del proyecto. A mi compañero y colega Andrés Córdoba por su vital ayuda en la realización del proyecto..

(5) IQ-2006-I-24. RES UMEN La deshidrogenación de etanol se llevó a cabo sobre un catalizador Cu/ZnO, fue estudiada a temperaturas entre 190 C y 250 C, presiones entre 25 psi y 300 psi y W/FAO cubriendo el rango entre (0.023-0.083) en [Kg cat*h/mol etanol]. Se determinó que la conversión global de etanol incrementa con la temperatura y la selectividad hacia acetato de etilo incrementa con el tiempo de residencia y la presión. Finalmente se determinó un mecanismo factible para la deshidrogenación y se estimaron las constantes del modelo.. ABS TRACT. Dehydrogenation of ethanol was carried out over a Cu/ZnO catalyst, at temperatures between 190°C and 250°C, pressures between 25 psi and 300 psi and residence times W/FAO with in a range of (0.023-0.083) en [K g cat*h/mol ethanol]. It was found that global ethanol conversion increases with temperature wile selectivity towards ethyl acetate increases with residence time and pressure. Finally a proper mechanism was determined for the reaction and the numerical values for the constants of the model were also found..

(6) IQ-2006-I-24 INDICE D E CONTENIDO 1. 2.. Introducción ........................................................................................................................12 Objetivos ..............................................................................................................................13 2.1 Objetivo general ............................................................................................................13 2.2 Objetivos específicos ....................................................................................................13 3. Metodología Experimental.................................................................................................14 3.1 Descripción de los equipos ...........................................................................................14 3.1.1 Reactor ..................................................................................................................14 3.1.2 Cromatógrafo de gases ..........................................................................................15 3.2 Operación del reactor....................................................................................................15 3.2.1 Arranque y parada del equipo...............................................................................17 3.2.2 Oxidación del catalizador......................................................................................18 3.2.3 Reducción del catalizador .....................................................................................18 3.3 Operación del cromatógrafo..........................................................................................19 3.4 Corridas experimentales ................................................................................................20 4. Resultados y análisis...........................................................................................................22 4.1 Resultados .....................................................................................................................22 4.1.1 Corrida A...............................................................................................................22 4.1.2 Corrida B...............................................................................................................23 4.1.3 Corrida C...............................................................................................................25 4.1.4 Corrida D...............................................................................................................27 4.1.5 Corrida E ...............................................................................................................29 4.1.6 Corrida F ...............................................................................................................30 4.1.7 Corrida G...............................................................................................................32 4.1.8 Corrida H...............................................................................................................34 4.1.9 Corrida I ................................................................................................................35 4.1.10 Corrida J................................................................................................................37 4.1.11 Corrida K...............................................................................................................39 4.1.12 Corrida L. ..............................................................................................................40 4.1.13 Corrida M ..............................................................................................................42 4.1.14 Corrida N...............................................................................................................44 4.1.15 Corrida O...............................................................................................................46 4.2 Análisis de resultados....................................................................................................48 4.2.1 Conversión ............................................................................................................48 4.2.1.1 Dependencia con la temperatura.......................................................................48 4.2.1.2 Dependencia con la presión. .............................................................................50 4.2.2 Selectividad. ..........................................................................................................50 4.2.2.1 Dependencia con la presión. .............................................................................51 4.3 Estimación de parámetros .............................................................................................53 4.3.1 Primer modelo.......................................................................................................54 4.3.1.1 Resultados para 300 psig...................................................................................55 4.3.1.2 Resultados 200 psig. .........................................................................................56 4.3.1.3 Resultados 100 psig. .........................................................................................57 4.3.1.4 Resultados 50 psig. ...........................................................................................58 4.3.1.5 Resultados 25 psig. ...........................................................................................59 4.3.1.6 Superficie de selectividad primer modelo.........................................................60.

(7) IQ-2006-I-24. 5. 6. 7.. 4.3.2 Segundo modelo....................................................................................................61 4.3.2.2 Resultados 200 psig. .........................................................................................63 4.3.2.3 Resultados 100 psig. .........................................................................................64 4.3.2.4 Resultados 50 psig. ...........................................................................................65 4.3.2.6 Superficie de selectividad segundo modelo. .....................................................67 Conclusiones ........................................................................................................................68 Sugerencias..........................................................................................................................69 Bibliografía..........................................................................................................................70.

(8) IQ-2006-I-24 INDICE D E FIGURAS Figura 1. Sistema de reacción .......................................................................................................14 Figura 2. Cromatógrafo de gases ..................................................................................................15 Figura 3. Panel de control .............................................................................................................16 Figura 4. Controlador de flujo.......................................................................................................16 Figura 5. Controlador de temperatura...........................................................................................16 Figura 6. Controlador de presión ..................................................................................................17 Figura 7. Panel frontal cromatógrafo ............................................................................................19 Figura 8. Conversión corrida A.....................................................................................................22 Figura 9. Selectividad corrida A. ..................................................................................................23 Figura 10. Concentración corrida A..............................................................................................23 Figura 11. Conversión corrida B...................................................................................................24 Figura 12. Selectividad corrida B. ................................................................................................24 Figura 13. Concentración corrida B. .............................................................................................25 Figura 14. Conversión corrida C...................................................................................................26 Figura 15. Selectividad corrida C .................................................................................................26 Figura 16. Concentración corrida C. .............................................................................................27 Figura 17. Conversión corrida D...................................................................................................28 Figura 18. Selectividad corrida D .................................................................................................28 Figura 19. Concentración corrida D..............................................................................................29 Figura 20. Conversión corrida E ...................................................................................................29 Figura 21. Selectividad corrida E..................................................................................................30 Figura 22. Concentración corrida E. .............................................................................................30 Figura 23. Conversion corrida F ...................................................................................................31 Figura 24. Selectividad corrida F ..................................................................................................31 Figura 25. Concentración corrida F. .............................................................................................32 Figura 26. Conversión corrida G...................................................................................................33 Figura 27. Selectividad corrida G .................................................................................................33 Figura 28. Concentración corrida G ..............................................................................................34 Figura 29. Conversión corrida H...................................................................................................34 Figura 30. Selectividad corrida H .................................................................................................35 Figura 31. Concentración corrida H ..............................................................................................35 Figura 32. Conversión corrida I ....................................................................................................36 Figura 33. Selectividad corrida I...................................................................................................36 Figura 34. Concentración corrida I ...............................................................................................37 Figura 35. Conversión corrida J ....................................................................................................38 Figura 36. Selectividad corrida J...................................................................................................38 Figura 37. Concentración corrida J ...............................................................................................39 Figura 38. Conversión corrida K...................................................................................................39 Figura 39. Selectividad corrida K .................................................................................................40 Figura 40. Concentración corrida K ..............................................................................................40 Figura 41. Conversión corrida L ...................................................................................................41 Figura 42. Selectividad corrida L..................................................................................................41 Figura 43. Concentración corrida L ..............................................................................................42 Figura 44. Conversion corrida M ..................................................................................................43 Figura 45. Selectividad corrida M.................................................................................................43.

(9) IQ-2006-I-24 Figura 46. Concentración corrida M .............................................................................................44 Figura 47. Conversion corrida N...................................................................................................45 Figura 48. Selectividad corrida N .................................................................................................45 Figura 49. Concentración corrida N ..............................................................................................46 Figura 50. Conversión corrida O...................................................................................................47 Figura 51. Selectividad corrida O .................................................................................................47 Figura 52. Concentración corrida O ..............................................................................................48 Figura 53. Grafica comparativa de conversión a diferentes temperaturas....................................48 Figura 54. Grafica comparativa de conversión a diferentes temperaturas....................................49 Figura 55. Grafica comparativa de conversión a diferentes temperaturas....................................49 Figura 56. Grafica comparativa de conversión a diferentes presiones .........................................50 Figura 57. Grafica comparativa de conversión a diferentes presiones .........................................50 Figura 58. Selectividad hacia acetaldehído a diferentes presiones ...............................................51 Figura 59. Selectividad hacia acetato de etilo a diferentes presiones ...........................................51 Figura 60. Selectividad hacia acetato de etilo a diferentes temperaturas......................................52 Figura 61. Selectividad hacia acetaldehído a diferentes temperaturas..........................................52 Figura 63. Secuencia de pasos para la formación de acetaldehído. Tomado de [1]. ....................54 Figura 64. Primer modelo de velocidad de reacción.....................................................................55 Figura 65. Estimación de parámetros corrida G. ..........................................................................55 Figura 66. Estimación de parámetros corrida L ............................................................................55 Figura 67. Estimación de parámetros corrida B............................................................................56 Figura 68. Estimación de parámetros corrida F. ...........................................................................56 Figura 69. Estimación de parámetros corrida A. ..........................................................................56 Figura 70. Estimación de parámetros corrida K. ..........................................................................57 Figura 71. Estimación de parámetros corrida H. .........................................................................57 Figura 72. Estimación de parámetros corrida C............................................................................57 Figura 73. Estimación de parámetros corrida M ...........................................................................58 Figura 74. Estimación de parámetros corrida I. ............................................................................58 Figura 75. Estimación de parámetros corrida D. ..........................................................................58 Figura 76. Estimación de parámetros corrida N. ..........................................................................59 Figura 77. Estimación de parámetros corrida J.............................................................................59 Figura 78. Estimación de parámetros corrida E. ...........................................................................59 Figura 79. Estimación de parámetros corrida O. ..........................................................................60 Figura 80. Superficie de selectividad primer modelo. ..................................................................60 Figura 81. Secuencia de pasos para la formación de acetato de etilo. Tomado de [1]. ................61 Figura 82. Secuencia de pasos para la formación de acetaldehído. Tomado de [1]. ....................61 Figura 83. Segundo modelo de velocidad de reacción.................................................................61 Figura 84. Estimación de parámetros corrida G segundo modelo ................................................62 Figura 85. Estimación de parámetros corrida B segundo modelo ................................................62 Figura 86. Estimación de parámetros corrida L segundo modelo.................................................62 Figura 87. Estimación de parámetros corrida F segundo modelo.................................................63 Figura 88. Estimación de parámetros corrida A segundo modelo. ...............................................63 Figura 89. Estimación de parámetros corrida K segundo modelo. ...............................................63 Figura 90. Estimación de parámetros corrida H segundo modelo. ..............................................64 Figura 91. Estimación de parámetros corrida C segundo modelo. ...............................................64 Figura 92. Estimación de parámetros corrida M segundo modelo. ..............................................64 Figura 93. Estimación de parámetros corrida I segundo modelo..................................................65.

(10) IQ-2006-I-24 Figura 94. Figura 95. Figura 96. Figura 97. Figura 98. Figura 99.. Estimación de parámetros corrida D segundo modelo. ...............................................65 Estimación de parámetros corrida N segundo modelo. ...............................................65 Estimación de parámetros corrida J segundo modelo. ................................................66 Estimación de parámetros corrida E segundo modelo.................................................66 Estimación de parámetros corrida O segundo modelo. ...............................................66 Superficie de selectividad segundo modelo.................................................................67.

(11) IQ-2006-I-24 INDICE D E TABLAS Tabla 1. Condiciones de operación para 220 C ............................................................................20 Tabla 2. Condiciones de operación para 190 C ............................................................................21 Tabla 3. Condiciones de operación para 250 C ............................................................................21 Tabla 4. Resultados cromatografía corrida A ...............................................................................22 Tabla 5. Resultados corrida A .......................................................................................................22 Tabla 6. Resultados cromatografía corrida B................................................................................23 Tabla 7. Resultados corrida B .......................................................................................................24 Tabla 8. Resultados cromatografía corrida C................................................................................25 Tabla 9. Resultados corrida C. ......................................................................................................25 Tabla 10. Resultados cromatografia corrida D .............................................................................27 Tabla 11. Resultados corrida D .....................................................................................................27 Tabla 12. Resultados cromatografia corrida E..............................................................................29 Tabla 13. Resultados corrida E .....................................................................................................29 Tabla 14. Resultados cromatografía corrida F ..............................................................................30 Tabla 15. Resultados corrida F .....................................................................................................30 Tabla 16. Resultados cromatografías corrida G ............................................................................32 Tabla 17. Resultados corrida G .....................................................................................................32 Tabla 18. Resultados cromatografía corrida H .............................................................................34 Tabla 19. Resultados corrida H .....................................................................................................34 Tabla 20. Resultados cromatografía corrida I ...............................................................................35 Tabla 21. Resultados corrida I ......................................................................................................35 Tabla 22. Resultados cromatografías corrida J .............................................................................37 Tabla 23. Resultados corrida J ......................................................................................................37 Tabla 24. Resultados cromatografía corrida K .............................................................................39 Tabla 25. Resultados corrida K .....................................................................................................39 Tabla 26. Resultados cromatografía corrida L..............................................................................40 Tabla 27. Resultados corrida L .....................................................................................................40 Tabla 28. Resultados cromatografía corrida M .............................................................................42 Tabla 29. Resultados corrida M ....................................................................................................42 Tabla 30. Resultados cromatografia corrida N .............................................................................44 Tabla 31. Resultados corrida N .....................................................................................................44 Tabla 32. Resultados cromatografía corrida O .............................................................................46 Tabla 33. Resultados corrida O .....................................................................................................46 Tabla 34. Constantes para 300 psi, primer modelo.......................................................................56 Tabla 35. Constantes 200 psi, primer modelo...............................................................................57 Tabla 36. Constantes 100 psi, primer modelo...............................................................................58 Tabla 37. Constantes 50 psi, primer modelo................................................................................59 Tabla 38. Constantes 25 psi, primer modelo.................................................................................60 Tabla 39. Constantes 300 psi, Segundo modelo ...........................................................................63 Tabla 40. Constantes 200 psi, segundo modelo ............................................................................64 Tabla 41. Constantes 100 psi, segundo modelo ............................................................................65 Tabla 42. Constantes 50 psi, segundo modelo ..............................................................................66 Tabla 43. Constantes 25 psi, segundo modelo ..............................................................................67.

(12) IQ-2006-I-24. 1. Introducción El presente estudio es una continuación del proyecto de grado de Andrés Guzmán, titulado Estudio Cinético de la deshidrogenación catalítica de etanol para la producción de acetato de etilo e hidrogeno. El estudio realizado por Guzmán brinda un excelente punto de partida para la determinación de la cinética intrínseca de la reacción mencionada. Con este estudio se determinó el mecanismo mas adecuado para la deshidrogenación del etanol, así mismo fue posible estimar los valores de las constantes del modelo de velocidad de reacción y determinar el comportamiento de la selectividad respecto a la temperatura, presión y tiempo de residencia en el reactor. A partir del trabajo de Guzmán se determinaron las condiciones de operación del reactor a las cuales los efectos de transporte son despreciables, de esta manera se pudo asegurar que el modelo cinético hallado se encontraba libre de efectos de transporte, es una cinética intrínseca. La experiencia en la operación del reactor, calibración de los controles, el procedimiento de arranque y parada del equipo, toma de muestras y análisis de las mismas fue recopilada del proyecto de Guzmán. Toda esta información se encuentra disponible en este documento..

(13) IQ-2006-I-24. 2. Objetivos 2.1 Objetivo general Realizar un estudio cinético para la deshidrogenación catalítica de etanol que permita determinar una ecuación de velocidad de reacción que modele este fenómeno, con el fin de optimizar el diseño de reactores para llevar a cabo esta reacción. 2.2 Objetivos específicos - Determinar un mecanismo factible para la deshidrogenación del etanol. - Estimar los parámetros involucrados en el modelo cinético seleccionado para la deshidrogenación catalítica del etanol. - Determinar la selectividad hacia acetato de etilo o acetaldehído dentro de un amplio rango de presiones y temperaturas de operación..

(14) IQ-2006-I-24. 3. Metodología Experimental. En esta sección se presenta la descripción detallada de los equipos utilizados para la experimentación, además de consejos útiles para su operación adecuada. 3.1 Descripción de los equipos 3.1.1. Reactor. FC. FC. TC H2. N2. Aire. Ag ua. PC. E tanol. To ma de muestras. Escape de g ase s. Figura 1. Sistema de reacción Descripción general del sistema de reacción: -. Almacenamiento de gases: el equipo cuenta con tres cilindros a presión cada uno con su respectivo regulador y un juego de válvulas que permite alimentar una mezcla de dos gases (N2 y H2 ).. -. Almacenamiento de líquido: el sistema cuenta con una botella de 1L para el almacenamiento de etanol.. -. Bombe o de líquido: para el transporte del líquido se dispone de una bomba con control de flujo incorporado Reactor: tubo vertical de 1.2cm de diámetro interno en el cual es empacado el catalizador.. -. Enfriamiento: con el fin de enfriar los productos de la reacción se utiliza un intercambiador de tubos concéntricos. A través del anillo exterior pasa agua y en el tubo interior van los productos de la reacción.. -. Se paración liquido gas: una vez enfriados los gases son llevados a un recipiente de separación en el cual el liquido se acumula para luego se retirado por una válvula de purga..

(15) IQ-2006-I-24. -. Controladores de flujo: el reactor esta equipado con dos sensores de flujo masico instalados en cada línea de alimentación de gases a través de estos se efectúa el control de flujo de alimentación.. -. Controlador de tempe ratura: El tubo de reacción se encuentra rodeado por un horno con el cual se regula la temperatura del reactor, el control es de tipo on/off con la posibilidad de regular la potencia de calentamiento del horno según las necesidades del experimentador. La temperatura es medida mediante una termocupla instalada en la parte inferior del reactor, la señal es llevada al controlador y luego este actúa sobre el horno para efectuar el control de temperatura.. 3.1.2. Cromatógrafo de gases. H2. N2. Aire. Columna Detector Integedor Mu estra. Figura 2. Cromatógrafo de gases -. Gas de arrastre : el nitrógeno es utilizado para impulsar las muestras a través de la columna.. -. Inye ctor: orificio en el cual se introduce la muestra utilizando una micro jeringa. Esta parte posee control de temperatura independiente.. -. Columna: su función es retener cada uno de los componentes de la muestra para que salgan en diferentes tiempos y puedan ser detectados, esta también posee control de temperatura independiente.. -. Dete ctor: el sistema cuenta con un detector de llama de hidrogeno el cual ioniza las muestras que salen de la columna, esta señal eléctrica es llevada a un integrador.. -. Integrador: este es el encargado de traducir las señales eléctricas proporcional a la cantidad de sustancia que esta siendo detectado.. 3.2 Operación del reactor. en área, la cual es.

(16) IQ-2006-I-24. Figura 3. Panel de control. Figura 4. Controlador de flujo. Figura 5. Controlador de tempe ratura.

(17) IQ-2006-I-24. Figura 6. Controlador de presión 3.2.1. Arranque y parada del equipo. 1. Encender interruptor maestro (ver figura 3) 2. Encender controladores de presión y temperatura (ver figura 3) 3. Configurar controlador de temperatura (ver figura 5) o Graduar el Set point con los botones de las flechas y presionar infinito. o Presionar las dos flechas a la vez hasta que aparezca el menú en la pantalla. o Con la ayuda del botón verde seleccionar la opción HSPH. o Graduar la potencia de calentamiento con las flechas y presionar infinito (60% para calentar y 12.8% para operar en estado estable) 4. Configurar controlador de presión (ver figura 6) o Graduar el Set point con los botones de las flechas y presionar infinito. o Presionar el botón verde hasta que aparezca PID en la pantalla. o Luego graduar cada uno de los parámetros (Pband, Itband, Dband) con la ayuda de las flechas y presionar infinito para terminar. 5. Abrir válvula de aire de instrumentos 6. Abrir válvula de agua de enfriamiento 7. Verificar que las válvulas de paso y los cilindros de aire e hidrogeno estén cerradas. (ver figura1). 8. Abrir válvula y cilindro de nitrógeno 9. Graduar el regulador de nitrógeno hasta 300 psig 10. Encender controlador de flujo (ver figura 3) 11. Seleccionar el canal 1 con el botón de “ channel selection” (ver figura 4) 12. Abrir el flujo de nitrógeno con el tercer botón del controlador de flujo y presionar “ enter”. 13. Cuando la temperatura se encuentre 30 C por debajo del valor deseado se debe disminuir la potencia de calentamiento hasta 12.8%. 14. Encender interruptor de la bomba (ver figura 3) 15. Abrir válvula de la línea de alimentación de liquido 16. Presionar “ prime” en el panel de control de la bomba y esperar 5 min. 17. Graduar el flujo de la bomba hasta el valor deseado 18. En el controlador de flujo de gas cambiar a modo de control y presionar “ enter” 19. Graduar el “ Set point” con los botones de las flechas y presionar “enter” para terminar. 20. Esperar 2 horas hasta que se estabilicen antes de tomar muestra 21. Durante el tiempo de estabilización se debe purgar la línea de salida de líquido cada 15 min teniendo cuidado de no despresurizar el reactor. 22. Repetir el procedimiento de los numerales 17 al 21 para cada punto de operación deseados. (disminuyendo los tiempos de estabilización a medida que aumenta el flujo).

(18) IQ-2006-I-24 23. Presionar el botón “ stop’ en la bomba y apagar el interruptor. 24. Apagar controlador de temperatura 25. Cambiar el controlador de flujo de gas al flujo máximo V+. 26. Esperar 1 hora purgando cada 15 min. 27. Cerrar el flujo de nitrógeno cambiando el controlador a V-. 28. Cerrar válvula de agua de enfriamiento. 29. Cerrar válvula de aire de instrumentos. 30. Apagar controlador de flujo y de presión. 31. Cerrar válvula y cilindro de nitrógeno. 32. Apagar interruptor maestro. 3.2.2. Oxidación del catalizador 1. Repetir los seis primeros pasos del procedimiento de arranque y parada del equipo, fijando la temperatura en 300 C y la presión en 58 psig. Los parámetros para efectuar un buen control de presión son: pband=16, itband=1.43, dband=0.1. 2. Verificar que las válvulas de paso y los cilindros de nitrógeno e hidrogeno estén cerradas. (ver figura1) 3. Abrir válvula y cilindro de aire. 4. Graduar el regulador de aire hasta 300 psig 5. Encender controlador de flujo (ver figura 3) 6. Seleccionar el canal 1 con el botón de “ channel selection” (ver figura 4) 7. Colocar el controlador de flujo en modo de control y presionar “ enter” 8. Graduar el Set point del controlador de flujo hasta una apertura del 20% 9. Cuando el reactor se encuentre a una temperatura de 250 C se debe disminuir la potencia de calentamiento hasta 12.8% y el Set point de temperatura hasta 280. 10. Incrementar el porcentaje de apertura de la válvula hasta el 30%. 11. Si la temperatura se mantiene estable incrementar el Set point de temperatura hasta 290 C. 12. Si la temperatura comienza incrementar descontroladamente se debe cortar la alimentación de aire y luego incrementarla poco a poco. 13. Finalmente se incrementa el flujo de aire hasta su valor máximo teniendo cuidado con la temperatura. 14. Una vez se estabilice la temperatura se debe esperar 2 horas hasta que ocurra la oxidación completa del catalizador.. 3.2.3. Reducción del catalizador 1. Repetir los seis primeros pasos del procedimiento de arranque y parada del equipo, fijando la temperatura en 220 C y la presión en 58 psig. Los parámetros para efectuar un buen control de presión son: pband=16, itband=1.43, dband=0.1. 2. Verificar que la válvula de paso y el cilindro aire estén cerradas. (ver figura1) 3. Abrir válvula y cilindro de nitrógeno 4. Encender controlador de flujo (ver figura 3) 5. Seleccionar el canal 1 con el botón de “ channel selection” (ver figura 4) 6. Colocar el controlador de flujo en modo de control y presionar “ enter” 7. Graduar el Set point del controlador de flujo hasta una apertura del 88% 8. Abrir válvula y cilindro de hidrogeno 9. Seleccionar el canal 2 con el botón de “ channel selection” (ver figura 4) 10. Colocar el controlador de flujo en modo de control y presionar “ enter” 11. Graduar el Set point del controlador de flujo hasta una apertura del 14%.

(19) IQ-2006-I-24 12. Cunado la temperatura sea de 180 C se debe disminuir la potencia de calentamiento hasta el 12.5%. 13. Una vez el reactor se encuentre operando en estado estable se debe esperar 2 horas para que ocurra la reducción completa.. 3.3 Operación del cromatógrafo. Figura 7. Panel frontal cromatógrafo 1. 2. 3. 4. 5.. Abrir válvulas de aire, nitrógeno e hidrogeno. Seleccionar calentamiento de columna con el interruptor central. Graduar la temperatura de la columna en 170 C. Colocar los controles del inyector y el manifold en máximo de potencia. Con la ayuda del selector de temperatura verificar que la temperatura de los inyectores sea 200 C, la del manifold 300 C y la de la columna 170 C. 6. Disminuir la potencia de calentamiento de los inyectores y la columna hasta un valor de 6.5. 7. Prender el interruptor del quemador. 8. Presionar el botón de ignición mienta se permite el paso de aire e hidrógeno abriendo una válvula que se encuentra en la parte superior del equipo, se debe escuchar el encendido de una llama. 9. Esperar 30 minutos hasta que se quemen los residuos que tenga la columna. 10. Encender el integrador. 11. Digitar cero y luego enter. 12. En el menú superior seleccionar la opción “ method” y luego “ edit”. 13. Presionar “ enter” mientras pasan las opciones por la pantalla, a continuación se muestran los valores de los parámetros que deben ser cambiados. o End time = 14 o A sen = 250 o A/H rej = 10000 o Chart = 4 14. Luego presionar “exit” y “ setup”, digitar el numero del método programado y “ enter”. 15. Inyectar rápidamente la muestra de 0.1 µL y presionar F1 en el integrador para iniciar la toma de datos. 16. Una vez realizadas todas las corridas se apaga el interruptor del quemador. 17. Cerrar las válvulas de paso de hidrogeno y aire. 18. Con el interruptor central seleccionar el modo de “ column blower”. 19. Apagar el calentamiento de los inyectores y el manifold. 20. Graduar la temperatura de la columna en 0 C..

(20) IQ-2006-I-24 21. Cuando la temperatura de la columna alcance los 60 C se puede cerrar el regulador de nitrógeno y apagar el equipo. 3.4 Corridas experimentales A continuación se presentan tablas que resumen las condiciones a las que fueron tomados los datos experimentales. Cada corrida realizada a temperatura y presión constante se nombra con una letra y la numeración indica diferentes tiempos de residencia. La primera columna de la tabla contiene la numeración del punto de operación con letra y número respectivo, la segunda muestra el tiempo de residencia, la tercera muestra el flujo de etanol que es bombeado en el sistema, la cuarta columna contiene el fuljo molar de etanol equivalente, la quinta columna contiene la información correspondiente al porcentaje de apertura del la válvula de nitrógeno, la sexta es la presión parcial de etanol, la séptima es la presión parcial de nitrógeno, la octava la presión total y finalmente encontramos la temperatura. Tabla 1. Condiciones de ope ración para 220 C Mues tra. W /Fao ( kgc at.h/mol). ao (mL/min). Fao (mol/h). % no. Pao (bar). Pno (bar). Pt (psi). T©. A1 A2 A3 A4 B2 B3 B4 B5 C1 C2 C3 C4 D1 D2 D3 D4 E1 E2 E3 E4. 0.046 0.055 0.064 0.083 0.037 0.055 0.101 0.147 0.023 0.037 0.055 0.083 0.023 0.037 0.055 0.083 0.023 0.037 0.055 0.083. 0.86 0.72 0.613 0.48 1.07 0.716 0.39 0.268 1.72 1.07 0.716 0.48 1.72 1.07 0.716 0.48 1.72 1.07 0.716 0.48. 0.868 0.724 0.62 0.482 1.085 0.724 0.395 0.271 1.737 1.085 0.724 0.482 1.737 1.085 0.724 0.482 1.737 1.085 0.72 0.482. 89.78% 74.82% 64.13 49.88% 58.76% 39.18% 26.12% 18.80% 94.02% 58.76% 39.18% 26.12% 86.00% 53.75% 35.83% 23.89% 99.59% 62.24% 41.49% 27.66%. 8.00 8.00 8 8.00 15.00 15 15.00 15 5.00 5.00 5.00 5.00 2.56 2.56 2.56 2.56 1.23 1.23 1.23 1.23. 5.79 5.79 5.79 5.79 5.68 5.68 5.68 5.68 1.89 1.89 1.89 1.89 0.89 0.89 0.89 0.89 0.49 0.49 0.49 0.49. 200 200 200 200 300 300 300 300 100 100 100 100 50 50 50 50 25 25 25 25. 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220.

(21) IQ-2006-I-24 Tabla 2. Condiciones de ope ración para 190 C Muestra F1 F2 F3 F4 G1 G2 G3 G4 H1 H2 H3 H4 I1 I2 I3 I4 J1 J2 J3 J4. W/Fao (kgcat.h/mol) ao (mL/min) 0.023 1.72 0.037 1.07 0.055 0.716 0.083 0.48 0.023 1.72 0.037 1.07 0.055 0.716 0.083 0.48 0.023 1.72 0.037 1.07 0.055 0.716 0.083 0.48 0.023 1.72 0.037 1.07 0.055 0.716 0.083 0.48 0.023 1.72 0.037 1.07 0.055 0.716 0.083 0.48. Muestra K1 K2 K3 K4 L1 L2 L3 L4 M1 M2 M3 M4 N1 N2 N3 N4 O1 O2 O3 O4. W/Fao (kgcat.h/mol) ao (mL/min) 0.023 1.72 0.037 1.07 0.055 0.716 0.083 0.48 0.023 1.72 0.037 1.07 0.055 0.716 0.083 0.48 0.023 1.72 0.037 1.07 0.055 0.716 0.083 0.48 0.023 1.72 0.037 1.07 0.055 0.716 0.083 0.48 0.023 1.72 0.037 1.07 0.055 0.716 0.083 0.48. Fao (mol/h) 1.737 1.085 0.724 0.482 1.737 1.085 0.724 0.482 1.737 1.085 0.724 0.482 1.737 1.085 0.724 0.482 1.737 1.085 0.724 0.482. % no 99.23% 62.02% 41.35% 27.56% 94.02% 58.76% 39.18% 26.12% 94.02% 58.76% 39.18% 26.12% 86.00% 53.75% 35.83% 23.89% 99.59% 62.24% 41.49% 27.66%. Pao (bar) 9.85 9.85 9.85 9.85 15.00 15.00 15 15.00 5.00 5.00 5.00 5.00 2.56 2.56 2.56 2.56 1.23 1.23 1.23 1.23. Pno (bar) 3.93 3.93 3.93 3.93 5.68 5.68 5.68 5.68 1.89 1.89 1.89 1.89 0.89 0.89 0.89 0.89 0.49 0.49 0.49 0.49. Pt (psi) 200 200 200 200 300 300 300 300 100 100 100 100 50 50 50 50 25 25 25 25. T© 190 190 190 190 190 190 190 190 190 190 190 190 190 190 190 190 190 190 190 190. Pt (psi) 200 200 200 200 300 300 300 300 100 100 100 100 50 50 50 50 25 25 25 25. T© 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250. Tabla 3. Condiciones de ope ración para 250 C Fao (mol/h) 1.737 1.085 0.724 0.482 1.737 1.085 0.724 0.482 1.737 1.085 0.724 0.482 1.737 1.085 0.724 0.395 1.737 1.085 0.724 0.482. % no 99.23% 62.02% 41.35% 27.56% 94.02% 58.76% 39.18% 26.12% 94.02% 58.76% 39.18% 26.12% 86.00% 53.75% 35.83% 23.89% 99.59% 62.24% 41.49% 27.66%. Pao (bar) 9.85 9.85 9.85 9.85 15.00 15.00 15 15.00 5.00 5.00 5.00 5.00 2.56 2.56 2.56 2.56 1.23 1.23 1.23 1.23. Pno (bar) 3.93 3.93 3.93 3.93 5.68 5.68 5.68 5.68 1.89 1.89 1.89 1.89 0.89 0.89 0.89 0.89 0.49 0.49 0.49 0.49.

(22) IQ-2006-I-24. 4. Resultados y análisis. 4.1 Resultados Procedimiento para obtener los resultados: 1. Calcular las concentraciones de cada muestra utilizando los resultados de las cromatografías, para determinar la concentración a partir del área se utilizaron las relaciones presentadas por Guzmán en su trabajo de grado. 2. Estimar los flujos molares de cada una de las sustancias a partir del flujo volumétrico y la concentración. 3. Calcular la conversión global de etanol utilizando el flujo molar alimentado de y el flujo resultante. 4. Una vez conocida la cantidad de etanol que reacciono se puede determinar que porcentaje que reacciono hacia cada uno de los productos, de esta manera se puede determinar la selectividad hacia acetato de etilo y hacia acetaldehído. 5. Con toda esta información se generan todas las graficas que se presentan a continuación. Corrida A. Tabla 4. Resultados cromatografía corrida A Etanol MUESTRA A1 A2 A3 A4. Area 17989270 25002930 17212120 17817976. Acetato de Etilo. %Area 87.01 84.92 83.00 77.27. [ ] mol/L 14.618 14.266 13.944 12.982. Area 2083144.00 3870953.00 3212972.00 5046687.00. %Area n 10.08 13.15 15.49 21.89. Acetaldehido [ ] mol/L 1.027 1.341 1.580 2.232. Area 602450 570139 312315 194542. %Area n 2.91 1.94 1.51 0.84. [ ] mol/L 0.618 0.411 0.319 0.179. Tabla 5. Resultados corrida A MUESTR A W/Fao (kg.h /mol) A1 A2 A3 A4. 0.046 0.055 0.064 0.083. W (kg). Fao (mol/h). Fa (mol/h). Fb (mol/h ). Fd (mol/h). ζ1. ζ2. Xa. Yb. Yd. 0 .03 99 0 .03 33 0 .02 85 0 .02 22. 0.868 0.724 0.62 0.482. 0.7 34 0.5 95 0.4 96 0.3 55. 0 .05 2 0 .05 6 0 .05 6 0 .06 1. 0.0 31 0.0 17 0.0 11 0.0 05. 0 .08 3 0 .07 3 0 .06 8 0 .06 6. 0.0 52 0.0 56 0.0 56 0.0 61. 0.155 0.178 0.200 0.263. 0.769 0.867 0.908 0.961. 0.2 31 0.1 33 0.0 92 0.0 39. X vs. W/Fao A 0.30 0.25 0.20. Xa. 4.1.1. 0.15 0.10 0.05 0.00 0.000. 0.050. 0.10 0. W/Fao (kg.h/mol). Figura 8. Conve rsión corrida A. 0.150.

(23) IQ-2006-I-24. Selec tividad vs . W/Fao A 100% 90% 80%. Selec tividad %. 70% 60%. ac etato. 50%. ac etaldehido. 40% 30% 20% 10% 0% 0.000. 0.020. 0.040. 0.060. 0.080. 0.100. W/Fao (Kg.h/mol). Figura 9. Selectividad corrida A.. C vs . W/Fao A 16.00 14.00. C(mol/L). 12.00 10.00. Ca. 8.00. Cb Cd. 6.00 4.00 2.00 0.00 0.000. 0.020. 0.040. 0.060. 0.080. 0.100. W/Fao (kg.h/mol). Figura 10. Concentración corrida A. 4.1.2. Corrida B Tabla 6. Resultados cromatografía corrida B Etanol. MUEST RA B2 B3 B4 B5. Ar ea 25653024 17932680 16014815 14764107. %Area 84.63 78.63 72.55 63.13. Acetato de Etilo [ ] mol/L 14.218 13.211 12.189 10.606. Area 4397091.00 4693681.00 5894976.00 8507039.00. %Ar ea n 14.51 20.58 26.71 36.38. Acetaldehido [ ] mol/L 1.479 2.099 2.723 3.709. Area 263057 179120 163162 115599. %Area n 0.87 0.79 0.74 0.49. [ ] mol/L 0.184 0.167 0.157 0.105.

(24) IQ-2006-I-24 Tabla 7. Resultados corrida B 0.037 0.055 0.101 0.147. Fao (mol/h). Fa (mol/h). Fb (mol/h ). Fd (mol/h). ζ1. ζ2. Xa. Yb. Yd. 0 .04 01 0 .02 68 0 .01 46 0 .01 00. 1.085 0.724 0.395 0.271. 0.8 89 0.5 44 0.2 71 0.1 59. 0 .09 2 0 .08 6 0 .06 0 0 .05 5. 0.0 12 0.0 07 0.0 03 0.0 02. 0 .10 4 0 .09 3 0 .06 4 0 .05 7. 0.0 92 0.0 86 0.0 60 0.0 55. 0.181 0.248 0.315 0.415. 0.941 0.962 0.972 0.986. 0.0 59 0.0 38 0.0 28 0.0 14. X vs. W/Fao B 0.45 0.40 0.35 0.30 0.25. Xa. B2 B3 B4 B5. W (kg). 0.20 0.15 0.10 0.05 0.00 0.00 0. 0.050. 0 .100. 0. 150. W/Fao (kg .h/mo l). Figura 11. Conve rsión corrida B. Selectividad vs. W/Fao B 100% 90% 80% 70%. Selectividad %. MUESTR A W/Fao (kg.h /mol). 60% acetato. 50%. acetaldehido. 40% 30% 20% 10% 0% 0.000. 0.050. 0.100. 0.150. 0.200. W/Fao (h). Figura 12. Sele ctividad corrida B..

(25) IQ-2006-I-24. C vs. W/Fao B 16.00 14.00. C( mol/L). 12.00 10.00. Ca. 8.00. Cb Cd. 6.00 4.00 2.00 0.00 0.000. 0.050. 0.100. 0.150. 0.200. W/Fao (kg.h/mol). Figura 13. Concentración corrida B. 4.1.3. Corrida C.. Tabla 8. Resultados cromatografía corrida C Etanol MUEST RA C1 C2 C3 C4. Ar ea 22474368 21833324 23679146 19804584. Acetato de Etilo. %Area 91.42 88.85 88.69 76.33. [ ] mol/L 15.360 14.928 14.900 12.824. Area 1094521.00 1751305.00 2122172.00 5542957.00. %Ar ea n 4.45 7.13 7.95 21.36. Acetaldehido [ ] mol/L 0.454 0.727 0.811 2.178. Area 1013528 987359 897803 597627. %Area n 4.12 4.02 3.36 2.23. [ ] mol/L 0.874 0.852 0.713 0.473. Tabla 9. Resultados corrida C. MUESTR A W/Fao (kg.h /mol) C1 C2 C3 C4. 0.023 0.037 0.055 0.083. W (kg). Fao (mol/h). Fa (mol/h). Fb (mol/h ). Fd (mol/h). ζ1. ζ2. Xa. Yb. Yd. 0 .04 00 0 .02 50 0 .01 67 0 .01 11. 1.737 1.085 0.724 0.482. 1.5 56 0.9 40 0.6 26 0.3 50. 0 .04 6 0 .04 6 0 .03 4 0 .05 9. 0.0 89 0.0 54 0.0 30 0.0 13. 0 .13 5 0 .09 9 0 .06 4 0 .07 2. 0.0 46 0.0 46 0.0 34 0.0 59. 0.104 0.134 0.135 0.274. 0.509 0.630 0.694 0.902. 0.4 90 0.3 70 0.3 06 0.0 98.

(26) IQ-2006-I-24. X vs. W/Fao C 0.30 0.25. Xa. 0.20 0.15 0.10 0.05 0.00 0.000. 0.050. 0.100. 0.150. W/Fao (kg.h/mol). Figura 14. Conve rsión corrida C. Selec tividad vs . W/Fao C 100% 90% 80%. Selec tividad %. 70% 60% ac etato. 50%. ac etaldehido. 40% 30% 20% 10% 0% 0.000. 0.020. 0.040. 0.060. 0.080. 0.100. W/Fao (Kg.h/mol). Figura 15. Sele ctividad corrida C.

(27) IQ-2006-I-24. C vs. W/Fao C 16.00 14.00. C( mol/L). 12.00 10.00. Ca. 8.00. Cb Cd. 6.00 4.00 2.00 0.00 0.000. 0.020. 0.040. 0.060. 0.080. 0.100. W/Fao (kg.h/mol). Figura 16. Concentración corrida C. 4.1.4. Corrida D.. Tabla 10. Resultados cromatografia corrida D Etanol MUEST RA D1 D2 D3 D4. Ar ea 20196482 16524549 16483202 19503798. %Area 89.90 89.65 88.81 87.80. Acetato de Etilo [ ] mol/L 15.104 15.061 14.921 14.751. Area 833615.00 786813.00 1074613.00 1615544.00. %Ar ea n 3.71 4.27 5.79 7.27. Acetaldehido [ ] mol/L 0.378 0.435 0.590 0.742. Area 1434404 1121448 1001753 1094010. %Area n 6.39 6.08 5.40 4.93. [ ] mol/L 1.354 1.290 1.145 1.045. Tabla 11. Resultados corrida D MUESTR A W/Fao (kg.h /mol) D1 D2 D3 D4. 0.023 0.037 0.055 0.083. W (kg). Fao (mol/h). Fa (mol/h). Fb (mol/h ). Fd (mol/h). ζ1. ζ2. Xa. Yb. Yd. 0 .04 00 0 .02 50 0 .01 67 0 .01 11. 1.737 1.085 0.724 0.482. 1.5 24 0.9 49 0.6 26 0.4 11. 0 .03 8 0 .02 7 0 .02 5 0 .02 1. 0.1 37 0.0 81 0.0 48 0.0 29. 0 .17 5 0 .10 9 0 .07 3 0 .05 0. 0.0 38 0.0 27 0.0 25 0.0 21. 0.123 0.125 0.135 0.146. 0.358 0.403 0.508 0.587. 0.6 42 0.5 97 0.4 92 0.4 13.

(28) IQ-2006-I-24. X vs. W/Fao D 0.15 0.15. Xa. 0.14 0.14 0.13 0.13 0.12 0.000. 0.050. 0.100. 0.150. W/Fao (kg.h/mol). Figura 17. Conve rsión corrida D Selectividad vs. W/Fao D 100% 90% 80%. Selectividad %. 70% 60% acetato. 50%. acetaldehido. 40% 30% 20% 10% 0% 0.000. 0.020. 0.040. 0.060. 0.080. 0.100. W/Fao (Kg.h/mol). Figura 18. Sele ctividad corrida D.

(29) IQ-2006-I-24. C vs. W/Fao D 16.00 14.00. C(mol/L). 12.00 10.00. Ca. 8.00. Cb Cd. 6.00 4.00 2.00 0.00 0.000. 0.020. 0.040. 0.060. 0.080. 0.100. W/Fao (kg.h/mol). Figura 19. Concentración corrida D. Corrida E Tabla 12. Resultados cromatografia corrida E Etanol MUEST RA E1 E2 E3 E4. Ar ea 16844244 16307847 18920118 19376484. Acetato de Etilo. %Area 89.38 88.10 87.92 87.44. [ ] mol/L 15.016 14.801 14.771 14.690. Area 466701.00 661686.00 906981.00 1150709.00. %Ar ea n 2.48 3.57 4.21 5.19. Acetaldehido [ ] mol/L 0.253 0.365 0.430 0.530. Area 1535466 1540577 1692859 1632583. %Area n 8.15 8.32 7.87 7.37. [ ] mol/L 1.728 1.765 1.668 1.563. Tabla 13. Resultados corrida E MUESTR A W/Fao (kg.h /mol) E1 E2 E3 E4. 0.023 0.037 0.055 0.083. W (kg). Fao (mol/h). Fa (mol/h). Fb (mol/h ). Fd (mol/h). ζ1. ζ2. Xa. Yb. Yd. 0 .04 00 0 .02 50 0 .01 67 0 .01 11. 1.737 1.085 0.724 0.482. 1.5 12 0.9 29 0.6 18 0.4 09. 0 .02 5 0 .02 3 0 .01 8 0 .01 5. 0.1 74 0.1 11 0.0 70 0.0 44. 0 .19 9 0 .13 4 0 .08 8 0 .05 8. 0.0 25 0.0 23 0.0 18 0.0 15. 0.129 0.144 0.146 0.151. 0.226 0.292 0.340 0.404. 0.7 74 0.7 08 0.6 60 0.5 96. X vs. W/Fao E 0.16 0.15 0.15 Xa. 4.1.5. 0.14 0.14 0.13 0.13 0.000. 0.050. 0.100. W/Fao (kg.h/mol). Figura 20. Conve rsión corrida E. 0.150.

(30) IQ-2006-I-24. Sel ect ivi dad vs. W/ Fao E 100% 90% 80% 70% 60% acet at o. 50%. acet al dehido. 40% 30% 20% 10% 0% 0. 000. 0.010. 0. 020. 0. 030. 0. 040. 0. 050. 0. 060. 0. 070. 0. 080. 0. 090. W/ Fao( h). Figura 21. Sele ctividad corrida E. C vs. W/Fao E 16.00 14.00. C(mol/L). 12.00 10.00. Ca. 8.00. Cb. 6.00. Cd. 4.00 2.00 0.00 0.000. 0.020. 0.040. 0.060. 0.080. 0.100. W/Fao (kg.h/mol). Figura 22. Concentración corrida E. 4.1.6. Corrida F Tabla 14. Resultados cromatografía corrida F Etanol MUEST RA F1 F2 F3 F4. Ar ea 24555800 20483852 20152486 15005251. Acetato de Etilo. %Area 96.35 90.65 94.23 92.31. [ ] mol/L 16.186 15.229 15.830 15.508. Area 415742.00 1158317.00 920432.00 1069810.00. %Ar ea n 1.63 5.13 4.30 6.58. Acetaldehido [ ] mol/L 0.166 0.523 0.439 0.671. Area 515494 954957 314590 180715. %Area n 2.02 4.23 1.47 1.11. [ ] mol/L 0.429 0.896 0.312 0.236. Tabla 15. Resultados corrida F MUESTR A W/Fao (kg.h /mol) F1 F3 F4. 0.023 0.055 0.083. W (kg). Fao (mol/h). Fa (mol/h). Fb (mol/h ). Fd (mol/h). ζ1. ζ2. Xa. Yb. Yd. 0 .04 00 0 .01 67 0 .01 11. 1.737 0.724 0.482. 1.6 59 0.6 73 0.4 37. 0 .01 7 0 .01 9 0 .01 9. 0.0 44 0.0 13 0.0 07. 0 .06 1 0 .03 2 0 .02 6. 0.0 17 0.0 19 0.0 19. 0.045 0.070 0.092. 0.437 0.738 0.851. 0.5 64 0.2 62 0.1 49.

(31) IQ-2006-I-24. X vs. W/Fao F 0.10 0.09 0.08 0.07. Xa. 0.06 0.05 0.04 0.03 0.02 0.01 0.00 0.000. 0.050. 0.100. 0.150. W/Fao (kg.h/mol). Figura 23. Conve rsion corrida F. Selectividad vs. W/Fao F 100% 90% 80%. Selectividad %. 70% 60% acetato. 50%. acetaldehido. 40% 30% 20% 10% 0% 0.000. 0.020. 0.040. 0.060. 0.080. 0.100. W/Fao (h). Figura 24. Sele ctividad corrida F.

(32) IQ-2006-I-24. C vs. W/Fao F 18.00 16.00 14.00. C(mol/L). 12.00 Ca. 10.00. Cb. 8.00. Cd. 6.00 4.00 2.00 0.00 0.000. 0.020. 0.040. 0.060. 0.080. 0.100. W/Fao (kg.h/mol). Figura 25. Concentración corrida F. 4.1.7. Corrida G. Tabla 16. Resultados cromatografías corrida G Etanol MUEST RA G1 G2 G3 G4. Ar ea 23908864 20572712 22494069 24567968. Acetato de Etilo. %Area 96.44 95.19 94.76 93.69. [ ] mol/L 16.202 15.993 15.920 15.741. Area 508355.00 757487.00 975908.00 1467173.00. %Ar ea n 2.05 3.50 4.11 5.60. Acetaldehido [ ] mol/L 0.209 0.357 0.419 0.571. Area 374357 281469 268209 186863. %Area n 1.51 1.30 1.13 0.71. [ ] mol/L 0.320 0.276 0.240 0.151. Tabla 17. Resultados corrida G MUESTR A W/Fao (kg.h /mol) G1 G2 G3 G4. 0.023 0.037 0.055 0.083. W (kg). Fao (mol/h). Fa (mol/h). Fb (mol/h ). Fd (mol/h). ζ1. ζ2. Xa. Yb. Yd. 0 .04 00 0 .02 50 0 .01 67 0 .01 11. 1.737 1.085 0.724 0.482. 1.6 61 1.0 22 0.6 78 0.4 45. 0 .02 1 0 .02 3 0 .01 8 0 .01 6. 0.0 33 0.0 18 0.0 10 0.0 04. 0 .05 4 0 .04 0 0 .02 8 0 .02 0. 0.0 21 0.0 23 0.0 18 0.0 16. 0.044 0.058 0.063 0.076. 0.567 0.721 0.778 0.883. 0.4 34 0.2 79 0.2 22 0.1 17.

(33) IQ-2006-I-24. X vs. W/Fao G 0.08 0.07 0.06. Xa. 0.05 0.04 0.03 0.02 0.01 0.00 0.000. 0.050. 0.100. 0.150. W/Fao (kg.h/mol). Figura 26. Conve rsión corrida G Selec tividad vs . W/Fao G 100% 90% 80%. Selec tiv idad %. 70% 60% ac etato. 50%. ac etaldehido. 40% 30% 20% 10% 0% 0.000. 0.020. 0.040. 0.060. 0.080. 0.100. W/Fao (Kg.h/mol). Figura 27. Sele ctividad corrida G.

(34) IQ-2006-I-24. C v s. W/Fao G 18.00 16.00 14.00. C(mol/L). 12.00 Ca. 10.00. Cb. 8.00. Cd. 6.00 4.00 2.00 0.00 0.000. 0.020. 0.040. 0.060. 0.080. 0.100. W/Fao ( kg.h/mol). Figura 28. Concentración corrida G Corrida H Tabla 18. Resultados cromatografía corrida H Etanol MUEST RA H1 H2 H3 H4. Ar ea 24309260 20258780 19934824 20190914. Acetato de Etilo. %Area 96,36 95,77 97,46 94,66. [ ] mol/L 16,189 16,089 16,373 15,903. Area 225531,00 286098,00 210433,00 638921,00. %Ar ea n 0,89 1,35 1,03 3,00. Acetaldehido [ ] mol/L 0,091 0,138 0,105 0,305. Area 692830 609160 309464 500717. %Area n 2,75 2,88 1,51 2,35. [ ] mol/L 0,582 0,611 0,321 0,498. Tabla 19. Resultados corrida H MUESTR A W/Fao (kg.h /mol) H1 H2 H4. 0,023 0,037 0,083. W (kg). Fao (mol/h). Fa (mol/h). Fb (mol/h ). Fd (mol/h). ζ1. ζ2. Xa. Yb. Yd. 0 ,04 00 0 ,02 50 0 ,01 11. 1,737 1,085 0,482. 1,6 59 1,0 28 0,4 51. 0 ,00 9 0 ,00 9 0 ,00 9. 0,0 60 0,0 39 0,0 14. 0 ,06 9 0 ,04 8 0 ,02 3. 0,0 09 0,0 09 0,0 09. 0,045 0,052 0,065. 0,238 0,311 0,551. 0,7 62 0,6 89 0,4 49. X vs. W/Fao H 0,07 0,06 0,05 0,04 Xa. 4.1.8. 0,03 0,02 0,01 0,00 0,000. 0,050. 0,100. W/Fao (kg.h/mol). Figura 29. Conve rsión corrida H. 0,150.

(35) IQ-2006-I-24. Selec tividad vs . W/Fao H 100% 90% 80%. Selec tiv idad %. 70% 60% ac etato. 50%. ac etaldehido. 40% 30% 20% 10% 0% 0,000. 0,020. 0,040. 0,060. 0,080. 0,100. W/Fao (h). Figura 30. Sele ctividad corrida H C vs. W/Fao H 18,00 16,00 14,00. C(mol/L). 12,00 Ca. 10,00. Cb 8,00. Cd. 6,00 4,00 2,00 0,00 0,000. 0,020. 0,040. 0,060. 0,080. 0,100. W/Fao (kg.h/mol). Figura 31. Concentración corrida H 4.1.9. Corrida I Tabla 20. Resultados cromatografía corrida I Etanol. MUEST RA I1 I2 I3 I4. Ar ea 22117294 15825826 22817318 21971572. Acetato de Etilo. %Area 96,28 95,46 95,72 95,97. [ ] mol/L 16,176 16,038 16,082 16,123. Area 185452,00 223273,00 288609,00 187702,00. %Ar ea n 0,81 1,35 1,21 0,82. Acetaldehido [ ] mol/L 0,082 0,137 0,123 0,084. Area 668388 529135 730582 734804. %Area n 2,91 3,19 3,06 3,21. [ ] mol/L 0,617 0,677 0,650 0,681. Tabla 21. Resultados corrida I MUESTR A W/Fao (kg.h /mol) I1 I3 I4. 0,023 0,055 0,083. W (kg). Fao (mol/h). Fa (mol/h). Fb (mol/h ). Fd (mol/h). ζ1. ζ2. Xa. Yb. Yd. 0 ,04 00 0 ,01 67 0 ,01 11. 1,737 0,724 0,482. 1,6 57 0,6 86 0,4 58. 0 ,00 8 0 ,00 5 0 ,00 2. 0,0 63 0,0 28 0,0 19. 0 ,07 2 0 ,03 3 0 ,02 2. 0,0 08 0,0 05 0,0 02. 0,046 0,053 0,050. 0,211 0,275 0,197. 0,7 90 0,7 25 0,8 03.

(36) IQ-2006-I-24. X vs. W/Fao I 0,05 0,05 0,05 0,05 Xa. 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,000. 0,050. 0,100. 0,150. W/Fao (kg.h/mol). Figura 32. Conve rsión corrida I Selectividad vs. W/Fao I 100% 90% 80%. Selectividad %. 70% 60% acetato. 50%. acetaldehido. 40% 30% 20% 10% 0% 0,000. 0,020. 0,040. 0,060. 0,080. 0,100. W/Fao (Kg.h/mol). Figura 33. Sele ctividad corrida I.

(37) IQ-2006-I-24. C vs. W/Fao I 18,00 16,00 14,00. C (mol/L). 12,00 Ca. 10,00. Cb. 8,00. Cd. 6,00 4,00 2,00 0,00 0,000. 0,020. 0,040. 0,060. 0,080. 0,100. W/Fao (kg.h/mol). Figura 34. Concentración corrida I 4.1.10 Corrida J. Tabla 22. Resultados cromatografías corrida J Etanol MUEST RA J1 J2 J3 J4. Ar ea 23715716 21998752 17138796 17268556. Acetato de Etilo. %Area 95,66 94,97 94,19 93,67. [ ] mol/L 16,072 15,955 15,825 15,737. Area 234034,00 233363,00 313971,00 378917,00. %Ar ea n 0,94 1,01 1,73 2,06. Acetaldehido [ ] mol/L 0,096 0,103 0,176 0,210. Area 841022 931593 742756 788414. %Area n 3,39 4,02 4,08 4,28. [ ] mol/L 0,720 0,853 0,866 0,907. Tabla 23. Resultados corrida J MUESTR A W/Fao (kg.h /mol) J1 J2 J3 J4. 0,023 0,037 0,055 0,083. W (kg). Fao (mol/h). Fa (mol/h). Fb (mol/h ). Fd (mol/h). ζ1. ζ2. Xa. Yb. Yd. 0 ,04 00 0 ,02 50 0 ,01 67 0 ,01 11. 1,737 1,085 0,724 0,482. 1,6 44 1,0 18 0,6 72 0,4 45. 0 ,01 0 0 ,00 7 0 ,00 7 0 ,00 6. 0,0 74 0,0 54 0,0 37 0,0 26. 0 ,08 3 0 ,06 1 0 ,04 4 0 ,03 2. 0,0 10 0,0 07 0,0 07 0,0 06. 0,054 0,062 0,071 0,078. 0,211 0,194 0,289 0,316. 0,7 89 0,8 06 0,7 11 0,6 84.

(38) IQ-2006-I-24. X vs. W/Fao J 0,09 0,08 0,07 0,06 Xa. 0,05 0,04 0,03 0,02 0,01 0,00 0,000. 0,050. 0,100. 0,150. W/Fao (kg.h/mol). Figura 35. Conve rsión corrida J Sel ectividad vs . W/Fao J 100% 90% 80%. Selectividad %. 70% 60% ac etato. 50%. ac etaldehido. 40% 30% 20% 10% 0% 0,000. 0,020. 0,040. 0,060. 0,080. 0,100. W/Fao (Kg.h/mol). Figura 36. Sele ctividad corrida J.

(39) IQ-2006-I-24. C vs . W/Fao J 18,00 16,00 14,00. C(mol/L). 12,00 Ca. 10,00. Cb 8,00. Cd. 6,00 4,00 2,00 0,00 0,000. 0,020. 0,040 0,060 W/Fao (kg.h/mol). 0,080. 0,100. Figura 37. Concentración corrida J 4.1.11 Corrida K. Tabla 24. Resultados cromatografía corrida K E tanol. A cetato de E ti lo. A cetal dehido. M UES T RA K1. Ar ea 19391366. %A rea 83,58. [ ] m ol /L 14,041. A rea 2731706,00. %Ar ea n 11,77. [ ] m ol /L 1,201. A rea 1078786. %A rea n 4,65. [ ] m ol /L 0,986. K2 K3. 20869394 21223472. 80,57 74,49. 13,535 12,514. 4327309,00 6737827,00. 16,71 23,65. 1,703 2,411. 706609 531357. 2,73 1,86. 0,579 0,396. K4. 20606654. 77,69. 13,052. 5169029,00. 19,49. 1,987. 749181. 2,82. 0,599. Tabla 25. Resultados corrida K K1 K2 K3. 0,023 0,037 0,055. W (kg). Fao (mol/h). Fa (mol/h). Fb (mol/h ). Fd (mol/h). ζ1. ζ2. Xa. Yb. Yd. 0 ,04 00 0 ,02 50 0 ,01 67. 1,737 1,085 0,724. 1,3 99 0,8 38 0,5 11. 0 ,12 0 0 ,10 5 0 ,09 8. 0,0 98 0,0 36 0,0 16. 0 ,21 8 0 ,14 1 0 ,11 5. 0,1 20 0,1 05 0,0 98. 0,194 0,227 0,294. 0,709 0,855 0,924. 0,2 91 0,1 45 0,0 76. X vs. W/Fao K 0,35 0,30 0,25 0,20 Xa. MUESTR A W/Fao (kg.h /mol). 0,15 0,10 0,05 0,00 0,000. 0,050. 0,100. W/Fao (kg.h/mol). Figura 38. Conve rsión corrida K. 0,150.

(40) IQ-2006-I-24. Sel ec ti vidad vs . W/Fao K 100% 90% 80%. Selec tiv idad %. 70% 60% ac etato. 50%. ac etal dehido. 40% 30% 20% 10% 0% 0,000. 0,010. 0,020. 0,030. 0,040. 0,050. 0,060. W/Fao (Kg.h/mol). Figura 39. Sele ctividad corrida K. C vs. W/Fao k 16,00 14,00. C(mol/L). 12,00 10,00. Ca. 8,00. Cb Cd. 6,00 4,00 2,00 0,00 0,000. 0,010. 0,020. 0,030. 0,040. 0,050. 0,060. W/Fao (kg.h/mol). Figura 40. Concentración corrida K. 4.1.12 Corrida L. Tabla 26. Resultados cromatografía corrida L E tanol. A cetato de E ti lo. A cetal dehido. M UES T RA L1. Ar ea 21185482. %A rea 85,80. [ ] m ol /L 14,415. A rea 2878328,00. %Ar ea n 11,66. [ ] m ol /L 1,189. A rea 628032. %A rea n 2,54. [ ] m ol /L 0,539. L2 L3. 18389632 18216280. 78,93 73,25. 13,261 12,307. 4474928,00 6271758,00. 19,21 25,22. 1,959 2,572. 432852 379824. 1,86 1,53. 0,394 0,324. L4. 15790249. 77,13. 12,959. 4333718,00. 21,17. 2,159. 347204. 1,70. 0,360. Tabla 27. Resultados corrida L MUESTR A W/Fao (kg.h /mol) L1 L2 L3. 0,023 0,037 0,055. W (kg). Fao (mol/h). Fa (mol/h). Fb (mol/h ). Fd (mol/h). ζ1. ζ2. Xa. Yb. Yd. 0 ,04 00 0 ,02 50 0 ,01 67. 1,737 1,085 0,724. 1,4 45 0,8 19 0,5 01. 0 ,11 9 0 ,12 1 0 ,10 5. 0,0 54 0,0 24 0,0 13. 0 ,17 3 0 ,14 5 0 ,11 8. 0,1 19 0,1 21 0,1 05. 0,1683 0,2453 0,3076. 81,51% 90,86% 94,08%. 18,50% 9 ,14 % 5 ,93 %.

(41) IQ-2006-I-24. X vs. W/Fao L 0,35 0,30 0,25. Xa. 0,20 0,15 0,10 0,05 0,00 0,000. 0,050. 0,100. 0,150. W/Fao (kg.h/mol). Figura 41. Conve rsión corrida L Selectividad vs. W/Fao L 100% 90% 80%. Selectividad %. 70% 60% acetato. 50%. acetaldehido. 40% 30% 20% 10% 0% 0,000. 0,010. 0,020. 0,030. 0,040. 0,050. 0,060. W/Fao (Kg.h/mol). Figura 42. Sele ctividad corrida L.

(42) IQ-2006-I-24. C vs. W/Fao L 16,00 14,00 12,00. C(mol/L). 10,00. Ca. 8,00. Cb Cd. 6,00 4,00 2,00 0,00 0,000. 0,010. 0,020. 0,030. 0,040. 0,050. 0,060. W/Fao ( kg.h/mol). Figura 43. Concentración corrida L 4.1.13 Corrida M. Tabla 28. Resultados cromatografía corrida M E tanol. A cetato de E ti lo. A cetal dehido. M UES T RA M1. Ar ea 18585496. %A rea 85,87. [ ] m ol /L 14,426. A rea 1564087,00. %Ar ea n 7,23. [ ] m ol /L 0,737. A rea 1494434. %A rea n 6,90. [ ] m ol /L 1,464. M2 M3. 22502144 17819614. 84,74 79,93. 14,237 13,429. 2557154,00 3471286,00. 9,63 15,57. 0,982 1,588. 1494880 1002357. 5,63 4,50. 1,194 0,954. M4. 15358998. 76,49. 12,850. 4034938,00. 20,09. 2,049. 686898. 3,42. 0,726. Tabla 29. Resultados corrida M MUESTR A W/Fao (kg.h /mol) M1 M2 M3 M4. 0,023 0,037 0,055 0,083. W (kg). Fao (mol/h). Fa (mol/h). Fb (mol/h ). Fd (mol/h). ζ1. ζ2. Xa. Yb. Yd. 0 ,04 00 0 ,02 50 0 ,01 67 0 ,01 11. 1,737 1,085 0,724 0,482. 1,4 43 0,8 88 0,5 54 0,3 50. 0 ,07 4 0 ,06 1 0 ,06 5 0 ,05 6. 0,1 46 0,0 74 0,0 39 0,0 20. 0 ,22 0 0 ,13 6 0 ,10 5 0 ,07 6. 0,0 74 0,0 61 0,0 65 0,0 56. 0,1692 0,1815 0,2353 0,273. 50 ,2% 62 ,2% 76 ,8% 84 ,9%. 4 9,8 % 3 7,8 % 2 3,1 % 1 5,0 %.

(43) IQ-2006-I-24. X vs. W/Fao M 0,30 0,25. Xa. 0,20 0,15 0,10 0,05 0,00 0,000. 0,050. 0,100. 0,150. W/Fao (kg.h/mol). Figura 44. Conve rsion corrida M Selectiv idad vs . W/Fao M 100% 90% 80%. Selectiv idad %. 70% 60% ac etato. 50%. ac etaldehido. 40% 30% 20% 10% 0% 0,000. 0,020. 0,040. 0,060. 0,080. 0,100. W/Fao ( Kg.h/mol). Figura 45. Sele ctividad corrida M.

(44) IQ-2006-I-24. C v s. W/Fao M 16,00 14,00. C(mol/L). 12,00 10,00. Ca. 8,00. Cb Cd. 6,00 4,00 2,00 0,00 0,000. 0,020. 0,040. 0,060. 0,080. 0,100. W/Fao ( kg.h/mol). Figura 46. Concentración corrida M. 4.1.14 Corrida N. Tabla 30. Resultados cromatografia corrida N E tanol. A cetato de E ti lo. A cetal dehido. M UES T RA N1. Ar ea 19671176. %A rea 84,58. [ ] m ol /L 14,210. A rea 1382613,00. %Ar ea n 5,95. [ ] m ol /L 0,606. A rea 2202731. %A rea n 9,47. [ ] m ol /L 2,009. N2 N3. 16252984 14825426. 83,38 82,61. 14,008 13,878. 1425835,00 1622190,00. 7,31 9,04. 0,746 0,922. 1813615 1499664. 9,30 8,36. 1,973 1,772. N4. 17694924. 79,84. 13,414. 2880009,00. 12,99. 1,325. 1587614. 7,16. 1,519. Tabla 31. Resultados corrida N MUESTR A W/Fao (kg.h /mol) N1 N2 N3. 0,023 0,037 0,055. W (kg). Fao (mol/h). Fa (mol/h). Fb (mol/h ). Fd (mol/h). ζ1. ζ2. Xa. Yb. Yd. 0 ,04 00 0 ,02 50 0 ,01 67. 1,737 1,085 0,724. 1,4 16 0,8 70 0,5 74. 0 ,06 0 0 ,04 6 0 ,03 8. 0,2 00 0,1 23 0,0 73. 0 ,26 1 0 ,16 9 0 ,11 1. 0,0 60 0,0 46 0,0 38. 0,1848 0,1983 0,2067. 37 ,6% 43 ,1% 51 ,0%. 6 2,4 % 5 7,0 % 4 9,0 %.

(45) IQ-2006-I-24. X vs. W/Fao N 0,21 0,21. Xa. 0,20 0,20 0,19 0,19 0,18 0,000. 0,050. 0,100. 0,150. W/Fao (kg.h/mol). Figura 47. Conve rsion corrida N Selec tividad vs . W/Fao N 100% 90% 80%. Selectiv idad %. 70% 60% ac etato. 50%. ac etaldehido. 40% 30% 20% 10% 0% 0,000. 0,010. 0,020. 0,030. 0,040. 0,050. 0,060. W/Fao (h). Figura 48. Sele ctividad corrida N.

(46) IQ-2006-I-24. C v s. W/Fao N 16,00 14,00. C( mol/L). 12,00 10,00. Ca. 8,00. Cb Cd. 6,00 4,00 2,00 0,00 0,000. 0,010. 0,020. 0,030. 0,040. 0,050. 0,060. W/Fao ( kg.h/mol). Figura 49. Concentración corrida N 4.1.15 Corrida O. Tabla 32. Resultados cromatografía corrida O E tanol. A cetato de E ti lo. A cetal dehido. M UES T RA O1. Ar ea 16408221. %A rea 82,97. [ ] m ol /L 13,939. A rea 901371,00. %Ar ea n 4,56. [ ] m ol /L 0,465. A rea 2466146. %A rea n 12,47. [ ] m ol /L 2,645. O2 O3. 13257265 14626055. 81,06 80,33. 13,618 13,495. 1006769,00 1316543,00. 6,16 7,23. 0,628 0,737. 2091523 2265218. 12,79 12,44. 2,712 2,639. O4. 16226761. 78,64. 13,212. 1810812,00. 8,78. 0,895. 2595953. 12,58. 2,668. Tabla 33. Resultados corrida O MUESTR A W/Fao (kg.h /mol) O1 O2 O3 O4. 0,023 0,037 0,055 0,083. W (kg). Fao (mol/h). Fa (mol/h). Fb (mol/h ). Fd (mol/h). ζ1. ζ2. Xa. Yb. Yd. 0 ,04 00 0 ,02 50 0 ,01 67 0 ,01 11. 1,737 1,085 0,724 0,482. 1,3 83 0,8 40 0,5 55 0,3 60. 0 ,04 6 0 ,03 9 0 ,03 0 0 ,02 4. 0,2 62 0,1 67 0,1 08 0,0 73. 0 ,30 8 0 ,20 6 0 ,13 9 0 ,09 7. 0,0 46 0,0 39 0,0 30 0,0 24. 0,2041 0,2256 0,2336 0,252. 26 ,0% 31 ,6% 35 ,9% 40 ,1%. 7 4,0 % 6 8,4 % 6 4,2 % 5 9,9 %.

(47) IQ-2006-I-24. X vs . W/Fa o O 0 ,30 0 ,25. Xa. 0 ,20 0 ,15 0 ,10 0 ,05 0 ,00 0,00 0. 0,050. 0,10 0. 0,150. W/Fao (kg.h/mol). Figura 50. Conve rsión corrida O Selectividad vs. W/Fao O 100% 90% 80%. Selectividad %. 70% 60% acetato. 50%. acetaldehido. 40% 30% 20% 10% 0% 0,000. 0,020. 0,040. 0,060. 0,080. 0,100. W/Fao (Kg.h/mol). Figura 51. Sele ctividad corrida O.

(48) IQ-2006-I-24. C v s. W/Fao O 16,00 14,00. C( mol/L). 12,00 10,00. Ca. 8,00. Cb Cd. 6,00 4,00 2,00 0,00 0,000. 0,020. 0,040. 0,060. 0,080. 0,100. W/Fao ( kg.h/mol). Figura 52. Concentración corrida O 4.2 Análisis de resultados. 4.2.1 Conversión En todas las corridas se observa un incremento en la conversión al aumentar el tiempo de residencia lo cual era de esperarse porque con tiempos de residencia mayores los reactivos duran más tiempo en contacto con el catalizador. Los aumentos en conversión no son tan marcados a tiempos de residencia altos esto se explica porque la conversión esta llegando a su valor de equilibrio. 4.2.1.1 Dependencia con la temperatura. X vs. W/Fao P=300psig 0,45 0,40 0,35 0,30 T=190C. Xa. 0,25. T=220. 0,20. T=250. 0,15 0,10 0,05 0,00 0,000. 0,050. 0,100. 0,150. W/Fao (kg.h/mol). Figura 53. Grafica comparativa de conve rsión a dife rentes tempe raturas.

(49) IQ-2006-I-24. X vs. W/Fao P=200 psig 0,35 0,30 0,25 T=190C. 0,20. Xa. T=220 0,15. T=250. 0,10 0,05 0,00 0,000. 0,050. 0,100. 0,150. W/Fao (kg.h/mol). Figura 54. Grafica comparativa de conve rsión a dife rentes tempe raturas. X vs. W/Fao P=50psig 0,25. 0,20. 0,15. T=190C. Xa. T=220 T=250. 0,10. 0,05. 0,00 0,000. 0,050. 0,100. 0,150. W/Fao (kg.h/mol). Figura 55. Grafica comparativa de conve rsión a dife rentes tempe raturas En las anteriores graficas se observa el efecto de la conversión con la temperatura para diferentes presiones, este marcado incremento proviene de un aumento en las constantes de velocidad de cada una de las reacciones..

(50) IQ-2006-I-24 4.2.1.2 Dependencia con la presión. X vs. W/Fao T=190C 0.10 0.09 0.08. Xa. 0.07. P=300 psig. 0.06. P=200 psig. 0.05. P=100 psig. 0.04. P=50 psig P=25 psig. 0.03 0.02 0.01 0.00 0.000. 0.050. 0.100. 0.150. W/Fao (kg.h/mol). Figura 56. Grafica comparativa de conve rsión a dife rentes pre siones X vs. W/Fao T=250C 0.35 0.30 0.25. P=300 psig P=200 psig. Xa. 0.20. P=100 psig 0.15. P=50 psig P=25 psig. 0.10 0.05 0.00 0.000. 0.050. 0.100. 0.150. W/Fao (kg.h/mol). Figura 57. Grafica comparativa de conve rsión a dife rentes pre siones El efecto de la presión es confuso, se observan las conversiones más altas para una presión de 200 psi y las más bajas para 100 psi, pero las presiones de 25, 50 y 300 psi presentan valores intermedios. 4.2.2 Selectividad. La selectividad hacia acetato de etilo incrementa con el tiempo de residencia, mientras que el comportamiento de la selectividad hacia acetaldehído es contrario. Esto no es más que una confirmación de una de las conclusiones importantes de los estudios anteriores, esta afirma que el acetaldehído es un producto intermedio en la formación del acetato de etilo..

(51) IQ-2006-I-24 4.2.2.1 Dependencia con la presión. Selectividad Acetaldehido vs. W/Fao T=250C 100% 90% 80%. Selectividad %. 70% P=300 psig. 60%. P=200 psig. 50%. P=100 psig. 40%. P=50 psig. 30%. P=25 psig. 20% 10% 0% 0.000. 0.050. 0.100. 0.150. W/Fao (kg.h/mol). Figura 58. Sele ctividad hacia acetaldehído a diferentes presiones Selectividad Acetato de Etilo vs. W/Fao T=250C 100% 90% 80%. Selectividad %. 70% P=300 psig. 60%. P=200 psig. 50%. P=100 psig. 40%. P=50 psig. 30%. P=25 psig. 20% 10% 0% 0.000. 0.050. 0.100. 0.150. W/Fao (kg.h/mol). Figura 59. Sele ctividad hacia acetato de etilo a dife rentes presiones Las anteriores graficas muestran la marcada dependencia que tienen las selectividades de los dos productos principales de la reacción con la presión. Resulta claro que se favorece la formación de acetato cuando se opera a altas presiones y la formación de acetaldehído cuando la presión es baja. Existe una presión de operación optima cercana a 200 psi a la cual los incrementos en la presión no son justificados debido al leve efecto de estos sobre la selectividad, esta información es de gran utilidad para el diseño de un proceso en el que se deseara producir acetato de etilo deshidrogenando etanol..

(52) IQ-2006-I-24 4.2.2.2 Dependencia con la temperatura. Selectividad Acetato de Etilo vs. W/Fao T=200psi 100% 90% 80%. Selectividad %. 70% 60%. T=220C. 50%. T=190C. 40%. T=250C. 30% 20% 10% 0% 0.000. 0.050. 0.100. 0.150. W/Fao (kg.h/mol). Figura 60. Sele ctividad hacia acetato de etilo a dife rentes temperaturas. Selectividad Acetaldehido vs. W/Fao T=200psi 100% 90% 80%. Selectividad %. 70% 60%. T=220C. 50%. T=190C. 40%. T=250C. 30% 20% 10% 0% 0.000. 0.050. 0.100. 0.150. W/Fao (kg.h/mol). Figura 61. Sele ctividad hacia acetaldehído a diferentes temperaturas El efecto de incrementar la temperatura es el similar al el de incrementar la presión, sin embargo la dependencia con la temperatura es menos marcada. Resulta curioso el efecto de la temperatura sobre la selectividad porque la reacción de formación de acetato de etilo a través del acetaldehído es exotérmica mientras que la formación de acetaldehído es endotérmica, por lo tanto se debería favorecer la producción de acetaldehído para temperaturas altas. Esto se podría explicar conociendo las energías de activación de las dos reacciones, posiblemente la energía de activación de la formación de acetato de etilo es menor que la de la otra reacción..

(53) IQ-2006-I-24 4.3 Estimación de parámetros Anteriormente se concluyo que la formación de acetato ocurre a través del acetaldehído, este esquema de reacciones complica el análisis integral por la imposibilidad de expresar la velocidad de reacción en términos de la conversión global de etanol. A partir del balance de masa en un reactor de lecho fijo se deduce la siguiente expresión:. dFA = r1 ( x1 ) + r2 ( x 2 ) dW. Ecuación 1. El problema es expresar la conversión de cada reacción en términos de la conversión global de etanol, para de esta manera resolver la ecuación diferencial y estimar las constantes del modelo mediante un ajuste de los datos experimentales. Como una alternativa se planteo el balance de masa en términos de alcance.. A⇔ D+C A+ D ⇔ B +C. ξ1 ξ2. Las moles de cada sustancia se pueden expresar en términos de los alcances de las dos reacciones.. n A = n Ao − ξ 1 − ξ 2 nB = ξ 2 nC = ξ1 + ξ 2. Ecuaciones 2.1-2.4. nD = ξ 1 − ξ 2 Las presiones parciales involucradas en la velocidad de reacción deben ser expresadas en términos de los alcances ( n − ξ 1 − ξ 2 ) PT PA = y A PT = Ao n Ao + ξ 1 ξ 2 PT PB = y B PT = n Ao + ξ 1 (ξ + ξ 2 ) PT PC = y C PT = 1 Ecuaciones 3.1-3.4 n Ao + ξ 1 (ξ − ξ 2 ) PT PD = y D PT = 1 n Ao + ξ1 Finalmente se plantea el balance de masa para el acetato y el acetaldehído, con el fin de obtener dos ecuaciones que los alcances de las dos reacciones..