Asignacion 1 Acido Oxalico

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    27-Oct-2015

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ACIDO OXALICOPRIMERA ASIGNACIONGrupo 5

DAVID MUETONES OSPINA

VIVIANA LONDOO ZAPATA

CAMILO FERNANDEZ MARTINEZ

CLARA PAULINA TORRES GUZMAN

OSCAR ALEXANDER MEJIA PULIDO

Profesor

Heberto Tapias Garca

UNIVERSIDAD DE ANTIOQUIA

FACULTAD DE INGENIERIA

DEPARTAMENTO DE INGENIERIA QUIMICA

MEDELLIN

2007

ACIDO OXALICO ANHIDRIDO

1.PERFIL DEL PRODUCTO QUMICO

1.1. Especificaciones del producto.

1.1.1. Sinnimos [1,2]

El Acido Oxlico es tambin denominado:Acido etanodiico, Acido etanodionico, Acido Dicarboxilico, Aktisal, Aquisal C2H2O4 / (COOH)2.1.1.2.Pureza [3]

1.1.2.1. El grado de pureza de un producto depende bsicamente del uso que este vaya a tener y esto hace referencia al tipo de sector en que debe ser empleado, ya sea Industrial o Laboratorio, bsicamente. Adems, la pureza depende en gran medida de la empresa que provee el producto.

La tabla 1 muestra los distintos grados de pureza en los que est disponible el Acido Oxlico:

Tabla 1. Purezas de Acido Oxlico disponibles en el mercado.

Marca distribuidoraCalidad / Grado especialPureza

FlukaCalidad puriss. p.a.99.0%

Flukapurum97.0%

Aldrich-99%

Aldrich-98%

Aldrichpurified grade (metals basis)99.999%

SAJSAJ primer grade97.0%

1.1.2.2. Pureza de Acido Oxlico para la industria de procesos [4,5,6,7,8,9,10]La pureza con la que se usa una sustancia qumica en la industria depende directamente del uso o aplicacin para el cual se requiere. A continuacin se muestra en la tabla 2, el uso o aplicacin junto con la pureza y preparacin.

Tabla 2. Pureza segn la aplicacin del productoAplicacinPureza

Blanqueador para madera98%

Eliminacin de Varroa en panales de abejas97.0%

Limpiador de metales99%

Recuperacin de tegumento de soya97%

Desincrustante en equipos de dilisis99.999%

Preparacin de detergentes97%

Marcacin de vidrios(tinta)99%

Viradores en fotografa99%

1.1.3.Forma bsica [11,12 ]:

Figura 1. Estructura Molecular del acido OxlicoEl acido oxlico se encuentra como cristales incoloros higroscpicos o polvo blanco. Es soluble en agua, alcohol, ter, glicerol e insoluble en benceno, cloroformo y ter de petrleo. Es altamente higroscpico y sus soluciones son toxicas.

Se almacena en bolsas de polietileno de 25 hasta 300Kg y desde 300 a 1000kg en jumbo bolsas o paletas de polietileno.1.1.4. Formulacin [13]El acido oxlico se comercializa en cristales con una pureza de mnimo el 97 %, donde sus excipientes son normalmente agua en 2% , cenizas y otras sales en mximo de 0.5%.

No se requieren preservativos ni antioxidantes, pues dicho acido es bastante estable. Adems de que no requiere ningn aditivo adicional para su comercializacin.

1.2.Propiedades del producto

1.2.1.Propiedades fsicas [1,2,3,12]

Frmula emprica estructurada: (COOH)2

Frmula Hill:C2H2O4 Masa molar: 90.04 g/mol

Densidad: 1.9 g/cm ( C)

Color:Incoloro, blanco Olor: Inodoro Higroscpico: Si

Punto de fusin: (se descompone a) 189.5 C

Punto de sublimacin: - 157 C

Solubilidad en agua:8.7 g/100ml ( 20C)

Momento dipolar: 2.63 Debye Radio de giro : 1.268e-8 in Temperatura crtica: 530.85C

Volumen critico: 2.05e-4 m3/mol

Presin crtica: 69.282 atm

Factor acntrico: 0.91760

Soluble: Agua , Alcohol, ter y Glicerol Insoluble: Benceno, Cloroformo y ter de petrleo.

Entalpia de formacin solido: -827.73 KJ/mol Energa de formacin de Gibbs: -698.36 KJ/mol

Entalpia molar (1 bar,solid) : 115.6 J/mol K

Calor especfico (vapor):80-90 J/mol*K (25 C). Dosis mortal 50% rata = 375 mg/kg

Presin de vapor: 0.001 mmHg (20C`)1.2.2. Toxicidad [2,12]Riesgo para la salud: 4 Extremo (Venenoso)

Riesgo de inflamabilidad: 1 Leve

Riesgo de reactividad: 1 - Leve

Riesgo al contacto: 3 Severo (Corrosivo)

Cdigo de color para almacenamiento: Blanco (Corrosivo)

El cido oxlico se puede absorber por inhalacin del aerosol y por ingestin, que si se presenta puede causar quemaduras, nuseas, vmito y gastroenteritis severa, adems de shock y convulsiones. Es corrosivo en los ojos, la piel, el tracto respiratorio y en general para los tejidos. La estimacin de dosis mortal es de 5 a 15 gramos, y se estima que las personas con antecedentes de enfermedades de la piel o problemas de los ojos, o con problemas de rin o de la funcin respiratoria pueden ser ms susceptibles a los efectos de la sustancia.

Al entrar en contacto directo con la piel, se produce enrojecimiento, quemaduras cutneas, dolor, ampollas. El contacto prolongado o repetido puede producir dermatitis y cianosis de los dedos. Se debe proceder a quitar las ropas contaminadas, aclarar la piel con agua abundante o ducharse y solicitar atencin mdica.

En los ojos se produce enrojecimiento, dolor, visin borrosa, prdida de visin, y pueden llegar a producirse quemaduras profundas graves. El procedimiento a seguir es enjuagar con agua abundante durante varios minutos levantando los prpados inferiores y superiores ocasionalmente; despus consultar a un mdico.

La ingestin ocasiona sensacin de quemazn, somnolencia, dolor de garganta, vmitos, shock, dolores lumbares. Se recomienda enjuagar la boca, y reposo.

Cuando se ingiere, el cido oxlico elimina el calcio de la sangre. Debido a esto ocasiona daos renales pues el calcio se elimina de la sangre en forma de oxalato de calcio, el cual obstruye los tbulos renales.

Afecta los pulmones por su inhalacin, de modo que puede originar edema pulmonar, produciendo sensacin de quemazn de nariz y garganta, tos, dificultad respiratoria.

1.2.3. Inflamabilidad [2,12,14]En contacto con superficies calientes o con llamas, el cido oxlico se descompone formando cido frmico y monxido de carbono. La solucin en agua es moderadamente cida. Reacciona violentamente con oxidantes fuertes originando riesgo de incendio y explosin. Reacciona con algunos compuestos de plata para formar oxalato de plata explosivo.

La evaporacin a 20C es despreciable; sin embargo se puede alcanzar rpidamente una concentracin nociva de partculas en el aire si est en forma de polvo. Debido a esto, se debe almacenar separado de bases fuertes, materiales oxidantes, alimentos y piensos; mantener en un recipiente bien cerrado. Conservar en un lugar fresco, seco y ventilado lejos de fuentes de calor y de humedad. Los contenedores de este material pueden ser peligrosos en el momento de vaciar, ya que conservan residuos del producto (polvo, slidos).

En caso de derrames o fugas se debe barrer la sustancia e introducir en un recipiente revestido de plstico. Si el material entra en contacto con el agua, neutralizar el material lquido con una sustancia alcalina (ceniza de soda, cal), y luego absorber con un material inerte (por ejemplo vermiculita, arena seca, tierra) y colocar en un contenedor de desechos qumicos. No se recomienda usar materiales combustibles, como aserrn. No arrojar al sistema de alcantarillado. Debe usarse un equipo de proteccin personal adicional que es el respirador de filtro P2 para partculas nocivas.

El cido oxlico es un combustible slido debajo de los 101C (215F). Si se presenta incendio, desprende humos txicos, por lo tanto, se debe evitar llama abierta y no poner en contacto con materiales oxidantes. Adems, mantener fros los bidones y dems instalaciones por pulverizacin con agua. Es til tambin, el uso de polvos qumicos, espuma resistente al alcohol, y dixido de carbono.

Se recomienda mantener a las personas que manipulan la sustancia, por debajo de los lmites areos de exposicin (1 mg/m3 (TWA) - 2 mg/m3 (STEL)). Esto se asegura con una buena ventilacin local debido a que ayuda a controlar las emisiones de los contaminantes en su origen, evitando la dispersin de estos en la zona de trabajo.

NOTA:

TWA (Media ponderada por el tiempo): Hace referencia al valor medio de exposicin al que esta expuesto un trabajador cuando realiza un turno de ocho horas.

STEL (Lmite de exposicin a corto plazo): Se relaciona con la concentracin de la sustancia con la cual los trabajadores tienen contacto o estn expuestos durante un corto periodo de tiempo sin sufrir daos perjudiciales para la salud a largo plazo.El equipo de proteccin requerido para el manejo de seguridad cuando se est manipulando cido oxlico para el rea de la cara, debe constar de pantalla facial o proteccin ocular en combinacin con proteccin respiratoria si se trata de polvo. Si el lmite de exposicin es excedido, un respirador de media cara con un cartucho de vapor orgnico y filtro de polvo / niebla puede ser usado. Para emergencias o casos en que los niveles de exposicin no son conocidos, es recomendable utilizar una pieza para toda la cara.

Se debe complementar con ropa protectora impermeable, incluyendo botas, guantes y bata de laboratorio y con esto evitar el contacto con la piel.1.3. Usos del producto

1.3.1. Aplicaciones [13]El cido oxlico se usa como blanqueador, en el lavado de carbn, lavado de fachadas, en el lustre para metales, en la empresa textil, como removedor de xidos y tintas, para curtiembres, para la tinta azul, el proceso de limpieza de madera, limpieza de carros de ferrocarril, limpieza de piezas de mrmol y mosaicos, galvanoplastia, lavandera.1.3.2. Perfil Qumico [4,5,6,7,8,9,10] Por su accin desincrustante, el cido oxlico es utilizado en el lavado qumico de Equipos de Dilisis (en diluciones que van del 2,5% al 5% dependiendo de la recomendacin del fabricante del Equipo).

Los mayores usos estn en la industria textil (como agente auxiliar para el Stripping en la tintura de la lana), removedores rsticos, fabricacin de tintas (como disolvente del azul de prusia), metal y equipo de limpieza, protectores anticorrosin, intermediario qumico y catalizador, en cermica, fotografa e industria del caucho.

Agente blanqueador. Es til para la decoloracin de corcho, madera (en particular, chapados de madera), paja, caa, y ceras naturales, limpia metales, presente en las plantas de la familia de las arceas.

El cido oxlico es un desengrasante utilizado en el acabado, desforramiento y limpieza de tejidos, as como un ingrediente de frmulas para la limpieza de metales. Se emplea tambin en las industrias del papel, fotografa y caucho, en el estampado y tincin de telas de algodn, en la decoloracin de sombreros de paja y cuero, y en la limpieza de madera.

En la separacin y recuperacin de elementos de tierras raras, debido a que los oxalatos de las tierras raras tienen baja solubilidad en soluciones cidas. En cualquier proceso, los elementos de las tierras raras son recuperados por la precipitacin de oxalatos, que luego son convertidos a los xidos correspondientes.

Es uno de los componentes de limpieza utilizado para los automviles, radiadores, calderas y placas de acero.

En el tratamiento de metales, es usado como electrolito en el proceso de anodizacin del aluminio. Especialmente para el cobre acta como agente decapante. Adems el cido oxlico y las sales de oxalato inorgnicas se utilizan como revestimiento.

En tratamiento textil, tiene diversos usos en la limpieza de tejidos, aplicacin de tintes, y para modificar propiedades en los tejidos de celulosa. Las manchas de xido, que se forman en las telas durante el tejido y el acabado, son removidas por la accin quelante del cido oxlico debido a la formacin de oxalato de hierro que es de fcil lavado en la tela.

Agente purificador e intermedio de muchos compuestos.

Como catalizador, en el proceso de produccin de jalea. Almidn en polvo se calienta junto con cido oxlico y es hidrolizado para producir jalea. El cido oxlico funciona como un catalizador en la hidrlisis, y se elimina del producto como oxalato de calcio.

Para la preparacin de glicerina y de la estearina. El acido oxlico se usa para pulir el mrmol, ya que no solamente remueve las impurezas de hierro, formando oxalato de hierro, soluble en agua, sino que adems se usa como un pulidor auxiliar.Tabla 3. Aplicaciones del Acido OxlicoAplicacin Preparacin

Blanqueador para maderaDisolver 350g de acido oxlico en 1 galn (3,79 L)

Eliminacin de Varroa en panales de abejasDisolver 30 g de acido oxlico en 1 Litro de agua

Limpiador de metalesSolucin al 10%wt de acido oxlico

Recuperacin de tegumento de soyaSoluciones al 0.1 N

Desincrustante en equipos de dilisisDiluciones 2.5 - 5 %wt

Preparacin de detergentes15 g Acido oxlico por cada 55 kg de acido sulfnico lineal

Marcacin de vidrios(tinta)Soluciones al 9%wt

Viradores en fotografaSolucione al 5% wt

Como se puede observar en la figura 2, existen diversas formas de sintetizar el acido oxlico, pero no es materia prima para la preparacin de otros compuestos de la industria qumica.

Figura 2. Compuestos y tecnologas para la sntesis de acido oxlico2. DESCRIPCION GENERAL DE PROCESOS DE PRODUCCION

Es importante tener en cuenta que el uso de diagramas cualitativos, cuantitativos y detalles combinados es de gran importancia tanto para el entendimiento como para el anlisis de cada una de las tecnologas desarrolladas para una sustancia qumica cualquiera. En el siguiente resumen se tiene un nfasis en los diagramas de tipo cualitativo, los cuales indican principalmente flujos de materia prima, unidades de operacin, equipos necesarios e informacin de primera mano tales como temperatura y presin.[15]Los procesos o rutas sintticas mediante los cuales es obtenido el acido oxlico son:

2.1. Tecnologa A. 2.1.1. Nombre del proceso: Produccin de acido oxlico a partir de Dialquil Oxalato. [16]2.1.2. Diagrama de flujo simplificado:

2.1.3. Proceso:

El cido oxlico es producido por la hidrlisis de disteres de cido oxlico, donde el dialquil oxalato se prepara por acoplamiento oxidativo de CO en presencia de nitrito de alquil y un catalizador de paladio.

El dialquil oxalato de la anterior preparacin se hidroliza a cido oxlico y al correspondiente alcohol.

Los alquil nitritos empleados industrialmente son nitrito de n-butilo (BN) y el nitrito de metilo (MN). La ventaja que presenta el BN es que funciona no slo como un componente de reaccin, sino tambin como un agente de la deshidratacin del agua formada. El BN forma una mezcla azeotrpica con el agua, y esta ltima es eliminada por destilacin a partir de la reaccin del sistema. Otra caractersticas de este proceso es que el catalizador presenta una actividad alta, es fcilmente recuperable y puede ser recirculado en el proceso; la velocidad de reaccin es rpida y la selectividad del dialquil oxalato es alta, incluso en presencia de poca agua. Los materiales utilizados en la construccin de los equipos y reactores del proceso son de bajo costo, debido a que el sistema de catalizador no contiene cloruros.

El proceso en fase lquida usando BN se describe en el diagrama presentado anteriormente. La solucin circulante contiene BN y n-butanol, mientras la corriente gaseosa contiene CO y O2, los cuales son alimentados a un reactor a presin de 10-11 atm. Mientras se consume BN, en el reactor se produce dioxalato de n-butilo (DBO) y de forma equimolar se genera NO. La reaccin es exotrmica.

La circulacin del gas se lleva a cabo con el fin de mantener la concentracin de oxgeno por debajo del lmite de explosin durante la reaccin, y para mejorar la tasa de utilizacin de CO y el contacto gas-liquido en la reaccin.

A la salida del primer reactor se elimina el CO2 del gas formado como subproducto, que pasa a una torre de destilacin donde se separa el agua de la solucin azeotrpica que formo con el BN. La mayor parte de la solucin resultante se recircula; luego el catalizador es filtrado, y el BN, C4H9OH y los subproductos son eliminados de la solucin resultante, as es obtenido DBO puro. El catalizador, BN, y C4H9OH son recuperados, purificados y recirculados al proceso nuevamente.

Despus el C4H9OH y el cido ntrico se alimentan de nuevo al primer reactor. El DBO puro se mezcla con el lquido madre de cristalizacin del cido oxlico, y es hidrolizado a una temperatura alrededor de 80C en cido oxlico y n-butanol. La mezcla resultante se somete a la fase de separacin.

2.1.4. Condiciones del proceso:

Temperatura del proceso (C)90 a 100

Presin (MPa)10 a 11

Capacidad de la planta(Ton/ao) en 19786000

2.1.5. Bloques de transformacin

2.2. Tecnologa B. 2.2.1. Nombre del proceso: Obtencin de Acido Oxlico por oxidacin ntrica de propileno. [17]2.2.2. Diagrama de flujo simplificado:

2.2.3. Proceso:

El proceso de obtencin de acido oxlico consiste en mezclar una corriente de propileno con una relacin molar entre 0.01-0.5 con una solucin ntrica que tiene una concentracin del 50% a 75% en peso y una temperatura comprendida entre 10 y 40 C y de preferencia entre 25 y 35 C , bajo una presin de 1 a 20 bares en una columna de destilacin, donde se produce el intermedio Acido -nitratolactico. Despus se termina la reaccin de oxidacin con un proceso que comprende un calentamiento de la masa reaccionante obtenida a una temperatura entre 45-100 C, sin otra intervencin de reactivo que el empleo eventual de oxigeno; al mismo tiempo se procede a una eliminacin de los xidos de nitrgeno presentes. En general, el rendimiento es mayor a 90% y la conversin de propileno es de 77.5 %.

Las reacciones principales del proceso son:

La masa reaccionante resultante de la primera fase, se somete antes del calentamiento, a un tratamiento por una corriente de oxigeno o de un gas oxigenado, bajo una presin atmosfrica o a presin mas elevada con el fin de asegurar la oxidacin de los vapores nitrosos y la eliminacin de los xidos de nitrgeno presentes en el seno del medio reaccionante.

La omisin de las unidades donde se eliminan los xidos de nitrgeno provoca disminucin en el rendimiento de acido oxlico producido. Pero para concentraciones de vapores nitrosos expresadas en NO2, inferiores al 9% en peso, el efecto se vuelve casi despreciable. Por esto se mantiene la concentracin en un rango entre 2-8% en peso de dichos vapores. 2.2.4. Condiciones del proceso:

Temperatura inicial (C)10-40 preferiblemente 25-35

Temperatura (intermediario) (C)45-100

Presin (bares)1-20

Conversion77.5%

Rendimiento90%

Relacin molar de propileno0.01-0.5

Concentracin de acido nitric50-75 % peso

Concentracin permitida de vapores nitrosos