Tesis
Análisis y diseño de un reactor para la producción de caprolactama
Resumen
RESUMEN La caprolactama es un compuesto orgánico sólido de color blanco con la fórmula (CH2)5C(O)NH y el nombre IUPAC Azepan-2-one. Es un precursor de Nylon 6, plásticos, pinturas, lisina y reticulación de poliuretanos. Se sintetiza a partir de ciclohexanona en dos etapas, una convierte la ciclohexanona en ciclohexanona oxima en la otra hay un reordenamiento de la oxima generando la caprolactama llamada transposición de Beckmann. La transposición es catalizado por H2SO4 en general, produce sulfato de amonio. El sulfato amónico es un fertilizante de baja calidad ya que al descomponer libera ácido sulfúrico que acidifica el suelo, por lo que da bajos beneficios, contribuyendo poco a la economía del proceso. Por lo tanto aunque este método es muy adecuado desde el punto de vista químico, presenta graves problemas desde el punto de vista de corrosión y ecológico. Entonces se hace mucho esfuerzo para evitar la formación de la sal. Se revisan la amoximación y la reordenación de Beckmann en fase vapor, son la forma de producción industrial de la caprolactama que no produce sulfato de amonio como subproducto. Se propone diseñar ambos reactores, uno en el que sucede la amoximación en fase liquida (R1) simular su funcionamiento y separación de la ciclohexanona oxima, y otro en el que sucede la transposición de Beckmann de la ciclohexanona oxima en fase vapor con el catalizador seleccionado (R2), luego simular su funcionamiento y purificación de la caprolactama.
Descripción
ÍNDICE Resumen y Palabras clave...............................................................................1 Prologo..........................................................................................................2 Índice............................................................................................................3 Capitulo1: NYLON...........................................................................................4 1.1 Síntesis..............................................................................................4 1.2 Usos..................................................................................................7 1.3 Mercado.............................................................................................7 1.4 Caprolactama......................................................................................9 1.4.1 Procesos que presenta como intermediario la ciclohexanona oxima .....10 1.4.2 Procesos que no usan como intermediario la ciclohexanona oxima......13 1.4.3 Panorama del mercado global de la caprolactama............................15 1.5 Referencias..........................................................................................................17 Capitulo 2: Síntesis de caprolactama sin la producción de sulfato de amonio: Amoximación.............................. ..................................................................18 2.1 Introducción......................................................................................18 2.2 Síntesis catalítica de la ciclohexanona oxima: Amoximación.......................19 2.3 Diseño del reactor de amoximación (R1).................................................22 2.3.1 Esquema general del proceso.......................................................22 2.3.2 Efecto de la resistencia a la difusión interna.....................................25 2.3.3 Efecto de la resistencia a la transferencia de masa externa..................25 2.3.4 Análisis de resultados................................................................ 26 2.4 Simulación de R1 y del proceso de separación de la ciclohexanona oxima.....29 2.5 Referencias.......................................................................................34 Capitulo 3: Síntesis de caprolactama sin la producción de sulfato de amonio: Transposición de Beckmann en fase vapor........................................................35 3.1 Introducción.........................................................................................35 3.2 Mecanismo de reacción..........................................................................35 3.3 Transposición de Beckmann en fase vapor: Catalizadores.............................40 3.3.1 Introducción..................................................................................40 3.3.2 Comparación de catalizadores sólidos.................................................41 3.4 Elección del sólido catalizador y diseño del reactor de transposición (R2).........44 3.5 Referencias..........................................................................................48 Capitulo 4: Conclusión......................................................................................49