Productos Derivados Del Metano

CAPITULO II:
PRODUCTOS QUIMICOS DERIVADOS DEL
METANO
El ms simple de la familia de los alcanos y, uno de los compuestos orgnicos ms sencillos.
METANO FUENTES
GAS NATURAL
METANO GASES DE REFINERIA
METANO FUENTES (cont.) Gases de Refinera

1ra Fraccin de la destilacin de petrleo crudo. Semejante al gas natural: CH4, C2H6, C3H8, C4H10.
METANO - OBTENCION
- Lodos de aguas negras - Basura - Estiercol - Residuos de la industria forestal
DESECHO ORGANICO
FERMENTACION ANAEROBICA
METANO
BIOMASA
METANO APLICACIONES
COMBUSTIBLE GAS DE SINTESIS METANO CIANURO DE HIDROGENO ACETILENO
METANO APLICACIONES (cont.)
Gas de Sntesis
Mezcla de gases con predominio de monxido de carbono e hidrgeno en proporciones variables, empleado para fabricar productos qumicos.
Gas de Sntesis (cont.) OBTENCION

GASFICACION DE CARBON
PROCESOS DE OBTENCION DE GAS DE SINTESIS COQUE
- Hulla - Lignito
Primer proceso
Despus de la 2da GM
REFORMACION AL VAPOR
- Fracciones ligeras de destilacin del petrleo - Gas natural
Gas de Sntesis (cont.) Obtencin (cont.) GASIFICACION DEL CARBON

El gas de sntesis, puede obtenerse del carbn, as su importancia podra aumentar en caso de escasez de petrleo. Se considera como la reduccin de H2O con
C.
Gas de Sntesis (cont.) Obtencin (cont.) GASIFICACION DEL CARBON (cont.)

El gas de sntesis (gas de agua) se produce al hacer pasar vapor de agua sobre coque.
C + H2O + 130 KJ/mol

GASIFICACION DEL CARBON
CO + H2
40 % 50 %
Gas de sntesis (agua)
Gas de Sntesis (cont.) Obtencin (cont.)

GASIFICACION DEL CARBON (cont.)
Caractersticas del proceso: Elevada necesidad de energa para la reaccin endotrmica. Elevada temperatura (900 1000C) para una velocidad de reaccin satisfactoria. La reaccin es altamente endotrmica, entonces la cama de coque se calienta primero quemando una porcin de la misma en corriente de aire.

C + O2
C + O2
CO2 + 394 KJ/mol

CO + 111KJ/mol
COMBUSTION

Este proceso es altamente exotrmico y cuando el coque ha llegado al punto de calor blanco, el flujo de aire se sustituye por agua. Al enfriarse el coque nuevamente se repite el ciclo. Tambin se producen otras reacciones, siendo las ms importantes:
CO + H2O C + 2 H2
CO + 3 H2
CO2 + H2 + 42 KJ/mol
REACCION DE CONVERSION
CH4
+ 75 KJ/mol
GASIFICACION HIDROGENANTE
CH4 + H2O + 205 KJ/mol

METANACION
Gas de Sntesis (cont.) Obtencin (cont.) GASIFICACION DEL CARBON (cont.) COQUE
Se obtiene calentando carbn en ausencia de aire a aproximadamente 1000 C. Es carbn casi puro que se emplea para fabricar acero.
Gas de Sntesis (cont.) Obtencin (cont.) REFORMACION AL VAPOR

- Fracciones ligeras de destilacin del petrleo - Naftas (2da y 3ra Fraccin) - Metano - Etano - Gas natural - Propano - Butano
- Gas de petrleo (1ra Fraccin)
MATERIA PRIMA
Gas de Sntesis (cont.) Obtencin (cont.) REFORMACION AL VAPOR (cont.)

El proceso puede realizarse por dos mtodos:
Reformacin al vapor con suministro de calor del exterior (proceso alotrmico). Reformacin al vapor con combustion parcial de la M.P. a reformar (proceso
autotrmico).

El 1er mtodo es el ms utilizado y consta de tres etapas:
Desulfuracin hidrogenante. Reformacin cataltica en el reformador primario. Reformacin autotrmica en el reformador secundario.
Desulfuracin hidrogenante. Para un contenido de S < 1 ppm en la M.P., pues los catalizadores
de reformacin son muy sensibles al S.
Temperatura: 350 450C. Catalizador: CoOMoO3/Al2O3. El H2S generado se adsorbe sobre ZnO.
Reformacin cataltica.
Temperatura: 750 830C. Presin: 15 40 bars. Catalizador: NiK2O/Al2O3.
REFORMACION AL VAPOR (cont.)
Reformacin cataltica (cont.)

Metano
CO + 3 H2
Gas de sntesis petroqumico
-CH2- + H2O + 151 KJ/mol

Fracciones de petrleo
CO + 2 H2
Reformacin cataltica (cont.).
CO + 3 H2

METANACION
Reformacin autotrmica.
Temperatura: 1200C. Reactor: tipo horno lleno con catalizador de Ni.
CH4 + 2 O2 CH4 + 3/2 O2
CO2 + 2 H2O + 802 KJ/mol

COMBUSTION
CO + H2O + 278 KJ/mol
Gas de Sntesis (cont.) Obtencin (cont.)

REFORMACION AL VAPOR (cont.)
Reformacin autotrmica (cont.).
-CH2- + O2
Fracciones de petrleo
CO + H2 + 92 KJ/mol
COMBUSTION
Gas de sntesis petroqumico

Metano REFORMACION AL VAPOR
CO + 3 H2
Gas de Sntesis (cont.) APLICACIONES

AMONIACO
M.P. para SINTESIS

GAS DE SINTESIS
METANOL ALDEHIDOS / ALCOHOLES / HIDROCARBUROS segn F-T
M.P. para OBTENCION de CO y H2 M.P. para PRODUCCION de SNG TRANSPORTE de ENERGIA
Gas de Sntesis (cont.) APLICACIONES (cont.)
AMONIACO
La aplicacin ms importante es en el proceso Haber para la produccin de NH3, en donde se requiere una mezcla de N2 : 3 H2 y sin necesidad de CO.
Gas de Sntesis (cont.) APLICACIONES (cont.) AMONIACO (cont.)
CH4 + H2O
CO + 3 H2
CO + H2O
N2 + 3 H2
CO2 + H2
DESPLAZAMIENTO DEL GAS DE AGUA
2 NH3
PROCESO HABER
AMONIACO (cont.) - APLICACIONES

UREA SALES INORGANICAS FERTILIZANTES
AMONIACO
ACIDO NITRICO
EN PROCESOS DE AMOXIDACION OBTENCION DE ADIPONITRILO
AMONIACO (cont.) APLICACIONES (cont.)

HIDROXILAMINA
AMONIACO
HIDRACINA COMO REFRIGERANTE EN LA PREPARACION DE PULPA PARA PAPEL
AMONIACO (cont.) UREA

El NH3 reacciona con CO2 para dar carbamato de amonio que luego se deshidrata a urea.
2 NH3
ADICION
CO2
O
H2NCOONH4
Carbamato de amonio
DESHIDRATACION
H2NCOONH4
H2N C NH2 + H2O
Gas de Sntesis (cont.) APLICACIONES (cont.) AMONIACO (cont.) UREA (cont.) Aplicaciones
Fertilizante
UREA
Resinas duroplsticas U/F Melamina

Resinas duroplsticas M/F
AMONIACO (cont.) NH4NO3
Fertilizante nitrogenado muy importante por:

Su alto contenido de nitrgeno (33 %) y Su sencillez y bajo costo de manufactura. Se forma por la reaccin del cido ntrico con NH3.
NH3(g) + HNO3(ac)
NEUTRALIZACION
NH4NO3(ac)
H = - 86.2 KJ
AMONIACO (cont.) ACRILONITRILO

El propileno se oxida en presencia de amonaco para producir acrilonitrilo.
3/2
CH2=CHCH3 +
O2 + NH3
CH2=CHCN + 3H2O
ACRILONITRILO
AMOXIDACION
AMONIACO (cont.) ADIPONITRILO

El cido adpico y el NH3 reaccionan para obtener adipato de amonio.
NH3
HOOC (CH2)4 COOH

ACIDO ADIPICO
NEUTRALIZACION
H4NOOC (CH2) COONH4 4

ADIPATO DE AMONIO
AMONIACO (cont.) ADIPONITRILO (cont.)
El adipato de amonio se deshidrata primero a amida y despus a nitrilo para obtener adiponitrilo.
Gas de Sntesis (cont.) APLICACIONES (cont.) AMONIACO (cont.) ADIPONITRILO (cont.)

H4NOOC (CH2) COONH4
4
- 2H2O O
4
ADIPATO DE AMONIO ADIPONITRILO
- 2H2O
H2N C (CH2) C NH2

ADIPAMIDA
N = C (CH2) C = N
4
DESHIDRATACION

El adiponitrilo se hidrogena para obtener HMDA.
4 H2
4
N = C (CH2) C = N
ADIPONITRILO
H2N (CH2) NH2

6
HMDA
HIDROGENACION El AA se condensa con HMDA dando el nylon 6,6.

n H2N (CH2) NH2 +
6
n HOOC (CH2) COOH

4
HMDA
ACIDO ADIPICO NYLON 6,6
POLIMERIZACION
6
H2O
4
[ HN (CH2) NHCO (CH2) CO ]
METANOL
La produccin de metanol es la 2da aplicacin para el gas de sntesis. Alimentacin al reactor, mezcla de 2 H2 :CO. Temperatura: 260C. Presin: 50 a 100 atmsferas. Catalizador: a base de Cu.
METANOL (cont.)
CO + 2 H2
CH3OH + 92 KJ/mol
METANOL
ADICION
METANOL (cont.)
El gas de sntesis obtenido de gas natural rico en CH4, tiene la composicin CO + 3H2, que no es la estequiomtrica adecuada. Entonces se adiciona CO2 que reacciona con CH4 y vapor de agua sobre Ni activado a 800C.
METANOL (cont.)
3 CH4 + CO2 + 2 H2O 4 CO + 8 H2
Gas de sntesis
METANOL (cont.) - APLICACIONES

M.P. para SINTESIS METILADOR
FORMALDEHIDO ACIDO ACETICO
METANOL
COMBUSTIBLE CARBURANTE o COMPONENTE ADICIONAL para GASOLINAS FUENTE de C para PETROPROTEINAS
METANOL (cont.) APLICACIONES (cont.) M.P. para SINTESIS FORMALDEHIDO

Principal aplicacin: obtencin de

formaldehdo. Actualmente, el metanol es la principal M.P. para la obtencin de formaldehdo.
METANOL (cont.) APLICACIONES (cont.) M.P. para SINTESIS FORMALDEHIDO (cont.)

La obtencin de formaldehdo se realiza por: Proceso a alta presin. Se pasa metanol y aire, a 270 atm y 300C, sobre Zinc y xido de Cr. Proceso a baja presin. A 50 atm y 250C, sobre catalizador de cobre.

CH3OH + 84 KJ/mol H2 + O2 CH3OH + O2 HCHO + H2 H2O + 243 KJ/mol HCHO + H2O + 159 KJ/mol
OXIDESHIDROGENACION

CH3OH + O2 HCHO + H2O + 159 KJ/mol
FORMALDEHIDO
OXIDACION
METANOL (cont.) APLICACIONES (cont.)

M.P. para SINTESIS FORMALDEHIDO (cont.) APLICACIONES FENOPLASTOS
DESINFECTANTE Y CONSERVADOR FENOL FORMALDEHIDO
FORMALDEHIDO
RESINAS
UREA FORMALDEHIDO MELAMINA FORMALDEHIDO
POLIOXIMETILENO
AMINOPLASTOS
METANOL (cont.) APLICACIONES (cont.) M.P. para SINTESIS FORMALDEHIDO (cont.) APLICACIONES (cont.)
RESINAS POLIACETALICAS
PENTAERITROL
FORMALDEHIDO
1,4 BUTANODIOL
HEXAMETILENTETRAMINA
ACIDO GLICOLICO
Gas de Sntesis (cont.) APLICACIONES (cont.) METANOL (cont.) APLICACIONES (cont.) M.P. para SINTESIS (cont.) ACIDO ACETICO
El metanol, producto de la reaccin del gas de sntesis, se carbonila a cido actico.
CH3OH + CO
CH3COOH + 138 KJ/mol

CARBONILACION
Se efecta en fase lquida a 150200C y a 3365 atm, sobre Rh activado con I2.
Gas de Sntesis (cont.) APLICACIONES (cont.) METANOL (cont.) APLICACIONES (cont.) METILADOR
Como metilador de varios compuestos: En la obtencin de DMT a partir de p-X. Acido metacrlico Acido acrlico Anilina Acido ftlico
METANOL (cont.) APLICACIONES (cont.) METILADOR (cont.) DMT

O2
p XILENO
CH3OH
OXIDACION
ESTERIFICACION
DMT
PET
POLIMERIZACION
MONOMERO
TRANSESTERIFICACION
EG
METANOL (cont.) APLICACIONES (cont.) METILADOR (cont.) METACRILATO DE METILO

H2C = C COOH CH3
Acido metacrlico [
+ CH3OH ESTERIFICACION CH3 H2C C ]

n
H2C = C COOCH3 CH3

Metacrilato de metilo
Poli (metacrilato de metilo)
COOCH3 POLIMERIZACION
METANOL (cont.) APLICACIONES (cont.) METILADOR (cont.) ANILINA

NH2
2 CH3OH
N=N-Cl
H2 O
CH3
CH3 HO3S
Anaranjado de Metilo N,N - Dimetilanilina
CH3
N CH3
ALQUILACION COPULACION
HO3S
N=N
ALDEHIDOS / ALCOHOLES /
Gas de sntesis para la obtencin de aldehdos / alcoholes / a partir de olefinas por hidroformilacin.
HIDROFORMILACION DEFINICION
Proceso oxo.
Adicin cataltica de CO y H2 a la olefina, con aumento de la cadena en un tomo de C, para la obtencin de aldehdos.

HIDROFORMILACION (cont.) MATERIA PRIMA
Olefinas con 2 a 20 tomos de C, de cadena

lineal o ramificadas, con doble enlace CC terminal o interno.
PRODUCTO
Mezclas de aldehdos ismeros (n/i-aldehdos)

excepto el etileno que da en principio solo propionaldehdo.
Gas de Sntesis (cont.) APLICACIONES (cont.) HIDROFORMILACION (cont.) REACCION CARACTERISTICA RCH2CH2CHO Producto principal
RCH2 = CH2 + CO + H2
Producto secundario (indeseado)
n-Aldehdo
RCHCH3 CHO
i-Aldehdo
HIDROFORMILACION
Gas de Sntesis (cont.) APLICACIONES (cont.) HIDROFORMILACION (cont.) CONDICIONES
Temperaturas y presiones elevadas

(100 200C y 200 450 bars). Catalizadores: complejos de Co, Rh o Ru.
Gas de Sntesis (cont.) APLICACIONES (cont.) HIDROFORMILACION (cont.) REACCIONES SECUNDARIAS

ALQUENO INTERIOR ALQUENO TERMINAL
ISOMERIZACION DEL DOBLE ENLACE
ALQUENO + H2
ALCANO
HIDROGENACION
HIDROFORMILACION (cont.) REACCIONES SECUNDARIAS (cont.)

1) 2) 3)
n/i-ALDEHIDO + H2
CONDENSACIONES ALDOLICAS
n/i-ALCOHOL
REHIDROGENACION
RCH2CH2CHO + CO + H2
HIDROFORMILACION DE ALDEHIDO
HCOOCH2CH2R
Ester frmico
4)
REACCION ALDEHIDO/ALCOHOL
ACETALIZACION
ACETALES
Gas de Sntesis (cont.) APLICACIONES (cont.) ALDEHIDOS / ALCOHOLES / (cont.)

Los productos de la hidroformilacin son aldehdos (productos oxo) para obtencin de:
Alcoholes oxo Acidos carboxlicos oxo Productos de condensacin aldlica Aminas primarias
ALDEHIDOS / ALCOHOLES /(cont.) ALCOHOLES OXO

Se obtienen por hidrogenacin cataltica de aldehdos oxo.
RCH2CH2CHO
RCHCH3 + H2
HIDROGENACION
RCH2CH2CH2OH RCHCH3 CH2OH
CHO
ALDEHIDOS / ALCOHOLES /(cont.) ALCOHOLES OXO (cont.)

Los alcoholes que se fabrican a mayor escala son:
Hidroformilacin Hidrogenacin
Propileno Heptenos
n/i-Butiraldehdo Isooctanol
n/i-Butanol
(mezcla de dimetilhexanoles)
Mezcla de olefinas C6 C8
Alfanol
Mezcla de alcoholes primarios C7 C9

Diisobuteno
Dmero del butadieno
Hidroformilacin
Hidrogenacin
Nonanol
Mezcla de 3,5trimetilhexanoles
Hidroformilacin Hidrogenacin Hidroformilacin Hidrogenacin
Trmero de propileno
Isodecanol Tridecanol
Tetrmero de propileno
Se emplean, esterificados con cidos dicarboxlicos o sus anhdridos (anhdrido ftlico), como plastificantes.
ALDEHIDOS / ALCOHOLES /(cont.) ACIDOS CARBOXILICOS OXO

Los aldehdos oxo se transforman en ac. carboxlicos oxo con aire.
RCH2CH2CHO
RCH(CH3)CHO
+ O2
RCH2CH2COOH RCH(CH3)COOH
OXIDACION
Estos se transforman en steres, empleados como disolventes y plastificantes.
ALDEHIDOS / ALCOHOLES /(cont.) CONDENSACION ALDOLICA

Los aldehdos oxo con catalizadores bsicos y en fase lquida se transforman en aldoles.
RCH2CHO
CH2CHO R
RCH2CHCHCHO OH R
ALDOL
ALDOLIZACION

ALDEHIDOS / ALCOHOLES /(cont.) CONDENSACION ALDOLICA (cont.)
DIOL
ALDOL
MONOL
MONOL = Alcohol primario con doble nmero de tomos de carbono que el aldehdo empleado
Gas de Sntesis (cont.) APLICACIONES (cont.) ALDEHIDOS / ALCOHOLES /(cont.) CONDENSACION ALDOLICA (cont.)
RCH2CHCHCHO OH R
H2
RCH2CHCHCH2OH OH R
DIOL
HIDROGENACION
Gas de Sntesis (cont.) APLICACIONES (cont.) ALDEHIDOS / ALCOHOLES /(cont.) CONDENSACION ALDOLICA (cont.)
RCH2CHCHCHO OH R
1
RCH2CH=CCHO + H2O
R
+ 2 H2 2 CROTONIZACION HIDROGENACION
RCH2CH2CHCH2OH R
MONOALCOHOL PRIMARIO

ALDEHIDOS / ALCOHOLES /(cont.) CONDENSACION ALDOLICA 2EH Por este proceso se obtiene el 2-etilhexanol. La condensacin aldlica y crotonizacin simultnea catalizada por NaOH de nbutiraldehdo, da 2-etilhexenal, el que por posterior hidrogenacin da 2-EH.
Gas de Sntesis (cont.) APLICACIONES (cont.) ALDEHIDOS / ALCOHOLES /(cont.) CONDENSACION ALDOLICA 2-EH (cont.)
CH3CH2CH2CHO
nButiraldehdo
H2O
[OH ]
CH3(CH2)2CH=CCHO C2H5
2-Etilhexenal
CH3(CH2)3CHCH2OH
C2H5
2-Etilhexanol
+ 2 H2
ALDOLIZACION / CROTONIZACION
HIDROGENACION
El 2EH se usa para la obtencin de steres con cidos dicarboxlicos, como: El ftlico DOP (Ftalato de di(2etilhexilo) El adpico El sebcico
Se emplean como aceites hidrulicos o como componentes de lubricantes sintticos
La reaccin del 2EH y PA, da ftalato de di (2etilhexilo) (DOP), que es un excelente plastificante , por ejemplo, de PVC.
ESTERIFICACION
O
C O
Anhdrido ftlico
C OCH2CHC4H9
2 C4H9CHCH2OH C2H5
C2H5
H2SO4
FTALATO DE DI(2-ETILHEXILO)
C OCH2CHC4H9 O C2H5
H2O
ALDEHIDOS / ALCOHOLES /(cont.) AMINAS PRIMARIAS

Los aldehdos oxo se convierten en aminas primarias por aminacin hidrogenante. RCH2NH2 + H2O
RCHO + NH3 + H2
HIDROAMONOLISIS
Gas de Sntesis (cont.) APLICACIONES (cont.) HIDROCARBUROS SEGUN FISCHER & TROPSCH
Con el gas de sntesis que se obtiene partiendo de carbn, se forma hidrocarburos. El gas de sntesis se pasa sobre catalizador de Fe, Ni o Co, a 150 300C y presiones cercanas a las atmosfricas. Se obtiene una mezcla semejante al petrleo que se puede usar como combustible y como M.P.
Gas de Sntesis (cont.) APLICACIONES (cont.) HIDROCARBUROS SEGUN FISCHER & TROPSCH (cont.)
n CO + (2n + 1) H2 n CO + 2n H2 2n CO + n H2 CnH2n + 2 + n H2O CnH2n + n H2O CnH2n + n CO2
SINTESIS DE FISCHER & TROPSCH
M.P. para la OBTENCION de CO y H2 El CO y el H2 son importantes tambin individualmente para sntesis
industriales.
Gas de Sntesis (cont.) APLICACIONES (cont.) M.P. para la OBTENCION de CO y H2(cont.)

CO OBTENCION
GASES DE LA COQUIZACION DEL CARBON
GASES DE LA REFORMACION DE HC CON VAPOR DE AGUA GAS DE SINTESIS GAS DE GENERADORES (Aire + C CO)
CO
Gas de Sntesis (cont.) APLICACIONES (cont.) M.P. para la OBTENCION de CO y H2(cont.) CO SEPARACION
El CO se puede aislar de las mezclas gaseosas por dos procedimientos: Fsico. Bajas temperaturas para efectuar una condensacin parcial, y luego una condensacin fraccionada. Qumico. Formacin de un complejo Cu(I)CO.
Gas de Sntesis (cont.) APLICACIONES (cont.) M.P. para la OBTENCION de CO y H2(cont.) CO APLICACIONES
PROCESOS DE CARBONILACION (CO puro)
CO
PROCESOS DE CARBONILACION (CO con otro reactivo nuclefilo) TRANSFORMACION DIRECTA
CO APLICACIONES (cont.) CARBONILACION (CO puro)

El CO reacciona con metanol para dar ac. actico. El CO reacciona con dimetilamina para dar dimetilformamida.
CH3 CH3
CARBONILACION
CH3
DIMETILFORMAMIDA
=
O
NH + CO
CH3
NCH
CO APLICACIONES (cont.) CARBONILACION (CO con otro reactivo nuclefilo) PROCESO REPPE
La carbonilacin de olefinas con CO, junto con un reactivo nuclefilo que contenga tomos de H activos, produce en presencia de carbonilos metlicos cidos carboxlicos o sus derivados, como steres, tiosteres, amidas, anhdridos, etc.
CO APLICACIONES (cont.)
CARBONILACION (CO con otro reactivo nuclefilo) PROCESO REPPE (cont.) O Mercaptano/Tioster Acido carboxlico/Anhdrido
Amina/Amida
H2O/Acido carboxlico
X = OH, OR, SR, NHR, OCOR

Alcohol/Ester
H2C = CH2 + CO + HX
H3CCH2CX
CO APLICACIONES (cont.) CARBONILACION (CO con otro reactivo nuclefilo) PROCESO REPPE (cont.)
Un ejemplo de carbonilacin, en condiciones Reppe, es la conversin del etileno en cido propinico con CO y H2O.
H2C=CH2 + CO + H2O
HIDROCARBOXILACION
CH3CH2COOH
ACIDO PROPIONICO H = 159 KJ/mol
CO APLICACIONES (cont.) CARBONILACION (CO con otro reactivo nuclefilo) SINTESIS DE ACIDOS CARBOXILICOS segn KOCH
Es la obtencin de cidos carboxlicos de cadena ramificada a partir de olefinas, CO y H2O, empleando un catalizador protnico. Una aplicacin es la obtencin de cido pivlico a partir de i-buteno.
CO APLICACIONES (cont.) CARBONILACION (CO con otro reactivo nuclefilo) SINTESIS DE ACIDOS CARBOXILICOS segn KOCH (cont.)
H3C H3C
C=CH2 + CO + H2O
HIDROCARBOXILACION
[H+]
CH3 H3CCCOOH CH3

ACIDO PIVALICO
M.P. para la OBTENCION de CO y H2(cont.) CO APLICACIONES (cont.) TRANSFORMACION DIRECTA

Para obtener fosgeno por reaccin con Cl2, para la obtencin de diisocianato de tolileno.
CO + Cl2
CLORACION
COCl2
FOSGENO
Se efecta sobre carbn activado, a 250C.
M.P. para la OBTENCION de CO y H2(cont.) H2 OBTENCION

COMBUSTIBLES FOSILES H2O
H2
M.P. para la OBTENCION de CO y H2(cont.)

H2 OBTENCION (cont.) Procesos petroqumicos
Reformacin con vapor.

Si el gas natural es rico en metano, se produce gas de sntesis con alta proporcin de H2:

REFORMACION CON VAPOR
3 H2 + CO
GAS DE SINTESIS
M.P. para la OBTENCION de CO y H2(cont.) H2 OBTENCION (cont.) Procesos petroqumicos (cont.)

Para aislar H2 puro (> 99,9 % en vol.), se realiza una conversin de CO con vapor de agua que produce CO2 y H2.
CO + H2O
CO2 + H2 + 42 KJ/mol
CONVERSION DE CO
M.P. para la OBTENCION de CO y H2(cont.) H2 OBTENCION (cont.) Procesos petroqumicos (cont.)
CO + 3 H2
CO2 + 4 H2
CH4 + 2 H2O + 165 KJ/mol
METANACION
Luego se elimina el CO2 con algn sistema de extraccin de CO2. Se termina la purificacin convirtiendo los restos de CO y CO2 en metano.
H2 OBTENCION (cont.) Procesos electroqumicos
Electrlisis.
El H2 se puede obtener por electrlisis de H2O, HF, HCl (22 25%) y NaCl. 2 HF 2 HCl(ac) 2 NaCl + 2 H2O H2 + F 2 H2 + Cl2 H2 + Cl2 + 2 NaOH ELECTROLISIS 2 H2O 2 H2 + O2

M.P. para la OBTENCION de CO y H2(cont.) H2 APLICACIONES
MATERIA BASICA QUIMICA COMBUSTIBLE PARA MOTORES
USOS ACTUALES
H2
PRODUCCION DE CALOR Y ELECTRICIDAD TRANSPORTE Y ALMACENAMIENTO DE ENERGIA
M.P. para la OBTENCION de CO y H2(cont.)

H2 APLICACIONES (cont.)
SINTESIS DE AMONIACO
MATERIA BASICA QUIMICA TRATAMIENTO HIDROGENANTE (Desulfuracin) HIDROCRAQUEO SINTESIS DE METANOL
HIDROGENACIONES
OTRO USOS
B CH NB AN Aceites
METANO APLICACIONES (cont.) CIANURO DE HIDROGENO OBTENCION

Por reaccin de Na, C y NH3
PROCESO ANTIGUO
Deshidratacin de formamida
PROCESOS MODERNOS
Amoxidacin de metano
HCN
PRODUCTO SECUNDARIO
De la amoxidacin de propileno a acrilonitrilo

CIANURO DE HIDROGENO OBTENCION (cont.)
Proceso antiguo
Se obtena por reaccin de Na, C y amonaco. Se forma cianuro de sodio que luego por reaccin con cido sulfrico produce HCN.
800 C
2 Na + 2 C + 2 NH3
2 NaCN + 3 H2
NaCN + H2SO4
HCN + NaHSO4

Procesos modernos
Deshidratacin de formamida.
A 380 430C y presin reducida, en presencia de fosfatos de Fe o de Al.
HCONH2 + 75 KJ/mol
HCN + H2O
DESHIDRATACION

Procesos modernos (cont.)
Amoxidacin de metano.
La reaccin es entre el metano, aire y amonaco sobre catalizador de platino rodio a 1000 C.
2 CH4 + 3 O2 + 2 NH3
AMOXIDACION
2 HCN + 6 H2O
H = 946 KJ/mol

Procesos modernos (cont.)

Una variante del proceso anterior es la reaccin del CH4 y NH3 pero sin O2 (Proceso Degussa).
CH4 + NH3 + 251 KJ/mol
HCN + 3 H2
AMONODESHIDROGENACION

Producto secundario
El HCN es un subproducto de la amonoxidacin de propileno a acrilonitrilo.
CH2=CHCH3 + 4 O2 + NH3
HCN + 4 H2O + 2 CO2
AMONOXIDACION

CIANURO DE HIDROGENO APLICACIONES
METACRILATO DE METILO ADIPONITRILO
HCN
NaCN CLORURO DE CIANOGENO
OXAMIDA

CIANURO DE HIDROGENO APLICACIONES (cont.)
METACRILATO DE METILO
El HCN se usa en gran parte para la obtencin de la cianhidrina de la acetona, que sirve para la obtencin de metacrilato de metilo.
METACRILATO DE METILO (cont.)

H3C
CH3COCH3 + HCN
ADICION ESTERIFICACION
OH C
Cianhidrina acetnica
H3C
CN
+ CH3OH + H2SO4
METACRILATO DE METILO
CH2=CCOOCH3 + NH4HSO4 CH3

ADIPONITRILO
En la hidrocianuracin directa del butadieno para obtener adiponitrilo.
+ 2 HCN
1,3Butadieno
NC
CN
ADIPONITRILO
HIDROCIANURACION DIRECTA

ADIPONITRILO (cont.) HMDA

El adiponitrilo se hidrogena con H2 a HMDA.
NC(CH2)4CN + 4 H2
HIDROGENACION
H2N(CH2)6NH2
HMDA H = 314 KJ/mol

ADIPONITRILO (cont.) HMDA (cont.)
NYLON 6,6
HMDA NYLON 6,9
(HMDA + Acido adpico)

(HMDA + Acido azelaico) (HMDA + Acido sebcico) (HMDA + Acido dodecanodioico)
NYLON 6,10
NYLON 6,12

CLORURO DE CIANOGENO
Se obtiene por reaccin de cloro con HCN en disolucin acuosa a 2040C.
HCN + Cl2
ClCN + HCl + 89 KJ/mol

CLORACION
CLORURO DE CIANOGENO

CLORURO DE CIANOGENO (cont.)

Su mayor aplicacin es para la obtencin de su trmero cclico, el cloruro de cianurilo.
Cl
TRIMERIZACION
N
3 ClCN
[Cat.]
Cl
+ 233 KJ/mol
Cl

CLORURO DE CIANOGENO (cont.)
El cloruro de cianurilo es material de partida para la obtencin de herbicidas de 1,3,5triazina, fungicidas de triazina, colorantes reactivos.

OXAMIDA
El HCN se transforma catalticamente con O2 y Cu(NO3), con simultnea hidratacin y dimerizacin oxidativa, en oxamida.
HIDRATACION Y DIMERIZACION OXIDATIVA
OXAMIDA
= =
2 HCN + O2 + H2O
[Cu+]
H2NCCNH2 OO

OXAMIDA (cont.)
Por su alto contenido de N y poca solubilidad en agua se emplea como abono de larga duracin.
METANO APLICACIONES (cont.) ACETILENO
Fu importante M.P. para productos qumicos despus de la 2da GM, hasta mediados de los 60.
Su importancia ha disminuido mucho actualmente.

En lugar del acetileno para la obtencin de muchos monmeros, se utilizan olefinas, ms baratas y producidas en grandes cantidades.
METANO APLICACIONES (cont.) ACETILENO (cont.)

Sin embargo, hay tendencia y una eventual vuelta a la obtencin del acetileno a partir del carburo, para lograr una independencia parcial del petrleo, cuyo suministro est cargado por enormes aumentos de costos.
METANO APLICACIONES (cont.) ACETILENO (cont.) OBTENCION

CARBON
Proceso clsico
ACETILENO
Gas natural Nafta ligera Petrleo bruto
HIDROCARBUROS
Procesos modernos
METANO APLICACIONES (cont.) ACETILENO (cont.) OBTENCION (cont.) CARBON

El coque se calienta con cal viva en un horno elctrico a 2000C para obtener carburo de calcio.
C + CaO + 465 KJ/mol

Coque Cal viva
CaC2 + CO
CARBURO DE CALCIO
METANO APLICACIONES (cont.) ACETILENO (cont.) OBTENCION (cont.) CARBON (cont.)

El carburo de calcio se hidroliza con agua para dar acetileno.
CaC2 + 2 H2O
HIDROLISIS
HC CH + Ca(OH)2
ACETILENO H = 130 KJ/mol
METANO APLICACIONES (cont.) ACETILENO (cont.) OBTENCION (cont.) CARBON (cont.)
Desventajas del proceso:

El horno consume grandes cantidades de EE. Proceso discontinuo. Produccin es laboriosa porque se manipulan slidos ; y contamina el medio ambiente.
METANO APLICACIONES (cont.) ACETILENO (cont.) OBTENCION (cont.) HIDROCARBUROS

Hay varios procesos para obtener C2H2, basados en la pirlisis no cataltica de HC.
CnH2n + 2
n/2 HC CH + (n/2 + 1) H2
PIROLISIS
METANO APLICACIONES (cont.) ACETILENO (cont.) OBTENCION (cont.) HIDROCARBUROS (cont.)

El acetileno empleado como M.P. para productos qumicos se deriva casi totalmente del gas natural.
2 CH4 + 377 KJ/mol
HC CH + 3 H2
DEHIDRODIMERIZACION
METANO APLICACIONES (cont.) ACETILENO (cont.) OBTENCION (cont.) HIDROCARBUROS (cont.)

El proceso es autotrmico. El calor de la combustin parcial del gas natural, se utiliza para la dehidromerizacin endotrmica del CH4.
METANO APLICACIONES (cont.) ACETILENO (cont.) APLICACIONES

CLORURO DE VINILO (C2H2 + HCl) ACETATO DE VINILO (C2H2 + CH3COOH)
Procesos obsoletos basados en acetileno
ACETALDEHIDO (C2H2 + H2O)
C2H2
ACRILONITRILO (C2H2 + HCN) CLOROPRENO (Dmero del acetileno (vinilacetileno))
ESTERES ACRILICOS (C2H2 + ROH + CO)

PERCLORETILENO (C2H2 + Cl2 HCl)
METANO APLICACIONES (cont.) ACETILENO (cont.) APLICACIONES (cont.)

1,4 BUTANODIOL
Productos derivados del acetileno en la actualidad
FLUORURO DE VINILO
C2H2
ESTERES VINILICOS de ACIDOS CARBOXILICOS SUPERIORES
ETERES VINILICOS
METANO APLICACIONES (cont.) ACETILENO (cont.) APLICACIONES (cont.)

1,4 BUTANODIOL OBTENCION
Se hace reaccionar acetileno con una disolucin acuosa al 1030 % de formaldehdo a 100C y a unos 5 bars, para dar 1,4butinodiol.
HC CH + 2 HCHO(ac)
ETINILACION
HOCH2C CCH2OH
1,4 BUTINODIOL H = 100 KJ/mol
METANO APLICACIONES (cont.) ACETILENO (cont.) APLICACIONES (cont.) 1,4 BUTANODIOL OBTENCION (cont.)
Luego el 1,4butinodiol se hidrogena a 1,4 butanodiol. HOCH2(CH2)2CH2OH
1,4 BUTANODIOL H = 251 KJ/mol
HOCH2C CCH2OH + 2 H2 HIDROGENACION
Otros procesos:
O
HIDROGENACION
CHC CHC
O + 5 H2
MA
HOCH2(CH2)2CH2OH + H2O
1,4 BUTANODIOL
Otros procesos (cont.):

[Cat.] O CHO O Furano
CO
Furfural
DESCARBONILACION
Otros procesos (cont.):

2 H2/H2O/Ni
O Furano
HOCH2(CH2)2CH2OH
1,4 BUTANODIOL
HIDROGENACION / HIDROLISIS
METANO APLICACIONES (cont.) ACETILENO (cont.) APLICACIONES (cont.) 1,4 BUTANODIOL APLICACIONES
TETRAHIDROFURANO NVINILPIRROLIDONA POLIESTERES CON TPA
POLIURETANOS
ACETILENO (cont.) APLICACIONES (cont.) 1,4 BUTANODIOL APLICACIONES (cont.) TETRAHIDROFURANO (THF)
HOCH2(CH2)2CH2OH
1,4 Butanodiol
H3PO4
o
THF
+ H2O
H = 13 KJ/mol
DESHIDRATACION
Disolvente de polmeros, como por ejemplo, PVC,

caucho.
ACETILENO (cont.) APLICACIONES (cont.) 1,4 BUTANODIOL APLICACIONES (cont.)

NVINILPIRROLIDONA El 1,4butanodiol se deshidrogena a G butirolactona, que reacciona con NH3 para dar 2pirrolidona, que por tratamiento con acetileno produce Nvinilpirrolidona.
1,4 BUTANODIOL APLICACIONES (cont.) NVINILPIRROLIDONA (cont.)

HOCH2(CH2)2CH2OH
1,4Butanodiol DESHIDROCICLACION [Cat.]
+ 2 H 2 o
GButirolactona H = + 71 KJ/mol + NH3 H2O
o [Cat.]
HC CH +
HC=CH2
N H
VINILACION
NVINILPIRROLIDONA
2Pirrolidona
ACETILENO (cont.) APLICACIONES (cont.) 1,4 BUTANODIOL APLICACIONES (cont.)

NVINILPIRROLIDONA (cont.) La Nvinilpirrolidona se polimeriza a polivinilpirrolidona, un polmero soluble en agua empleado en cosmtica (aerosoles para el cabello) y en medicina.
METANO APLICACIONES (cont.) ACETILENO (cont.) APLICACIONES (cont.) FLUORURO DE VINILO

El HF se adiciona al C2H2 produciendo fluoruro de vinilo que se polimeriza a poli (fluoruro de vinilo), un polmero muy resistente a las condiciones atmosfricas.
HC CH + HF
VINILACION
H2C=CHF
Fluoruro de vinilo

ACETILENO (cont.) APLICACIONES (cont.) ETERES VINILICOS
Se obtienen por adicin de alcoholes al acetileno.
ROH + HC CH
ROCH=CH2 + 125 KJ/mol
R = CH3, C2H5, iC3H7, n, iC4H9, CH3(CH2)3CHCH2 (2etilhexilo) C2H5
VINILACION
METANO APLICACIONES (cont.) ACETILENO (cont.) APLICACIONES (cont.) ETERES VINILICOS (cont.) - Aplicaciones
HOMOPOLIMEROS Eteres vinlicos COPOLIMEROS
Adhesivos Pinturas
H2C=CHOR + ROH
SINTESIS ORGANICAS
Acetal
H3CCH
OR
OR

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CAPITULO II:

PRODUCTOS QUIMICOS DERIVADOS DEL

METANO GASES DE REFINERIA

METANO FUENTES (cont.) Gases de Refinera

METANO APLICACIONES (cont.)

Gas de Sntesis (cont.) OBTENCION

- Fracciones ligeras de destilacin del petrleo - Gas natural

Gas de Sntesis (cont.) Obtencin (cont.) GASIFICACION DEL CARBON

Gas de Sntesis (cont.) Obtencin (cont.) GASIFICACION DEL CARBON (cont.)

C + H2O + 130 KJ/mol

Gas de sntesis (agua)

Gas de Sntesis (cont.) Obtencin (cont.)

Gas de Sntesis (cont.) Obtencin (cont.) GASIFICACION DEL CARBON (cont.)

CO2 + 394 KJ/mol

Gas de Sntesis (cont.) Obtencin (cont.) GASIFICACION DEL CARBON (cont.)

Gas de Sntesis (cont.) Obtencin (cont.) GASIFICACION DEL CARBON (cont.)

CH4 + H2O + 205 KJ/mol

Gas de Sntesis (cont.) Obtencin (cont.) REFORMACION AL VAPOR

Gas de Sntesis (cont.) Obtencin (cont.) REFORMACION AL VAPOR (cont.)

Gas de Sntesis (cont.) Obtencin (cont.) REFORMACION AL VAPOR (cont.)

Gas de Sntesis (cont.) Obtencin (cont.) REFORMACION AL VAPOR (cont.)

Gas de Sntesis (cont.) Obtencin (cont.) REFORMACION AL VAPOR (cont.)

REFORMACION AL VAPOR (cont.)

Reformacin cataltica (cont.)

CH4 + H2O + 205 KJ/mol

Gas de sntesis petroqumico

-CH2- + H2O + 151 KJ/mol

Gas de Sntesis (cont.) Obtencin (cont.) REFORMACION AL VAPOR (cont.)

Reformacin cataltica (cont.).

CH4 + H2O + 205 KJ/mol

Gas de Sntesis (cont.) Obtencin (cont.) REFORMACION AL VAPOR (cont.)

CH4 + 2 O2 CH4 + 3/2 O2

CO2 + 2 H2O + 802 KJ/mol

CO + H2O + 278 KJ/mol

Gas de Sntesis (cont.) Obtencin (cont.)

Reformacin autotrmica (cont.).

CH4 + H2O + 205 KJ/mol

Gas de Sntesis (cont.) APLICACIONES

M.P. para SINTESIS

METANOL ALDEHIDOS / ALCOHOLES / HIDROCARBUROS segn F-T

M.P. para OBTENCION de CO y H2 M.P. para PRODUCCION de SNG TRANSPORTE de ENERGIA

Gas de Sntesis (cont.) APLICACIONES (cont.)

Gas de Sntesis (cont.) APLICACIONES (cont.) AMONIACO (cont.)

Gas de Sntesis (cont.) APLICACIONES (cont.)

AMONIACO (cont.) - APLICACIONES

EN PROCESOS DE AMOXIDACION OBTENCION DE ADIPONITRILO

Gas de Sntesis (cont.) APLICACIONES (cont.)

AMONIACO (cont.) APLICACIONES (cont.)

HIDRACINA COMO REFRIGERANTE EN LA PREPARACION DE PULPA PARA PAPEL

Gas de Sntesis (cont.) APLICACIONES (cont.)

AMONIACO (cont.) UREA

H2N C NH2 + H2O

Resinas duroplsticas U/F Melamina

Gas de Sntesis (cont.) APLICACIONES (cont.)

AMONIACO (cont.) NH4NO3

Fertilizante nitrogenado muy importante por:

Gas de Sntesis (cont.) APLICACIONES (cont.)

AMONIACO (cont.) ACRILONITRILO

Gas de Sntesis (cont.) APLICACIONES (cont.)