Universidad Nacional de ColombiaFacultad de ingenieraDepartamento de ingeniera qumica a y ambientalProduccin acetato de isoamilo

Andrs Esteban Granada Zapataa, Meliza Plazas Gonzlezb, Alejandro Ramos Bohrquezc, Sebastin Rojas Prezd, Edwin Fernando Sanabriaeaaegranadaz@unal.edu.co, bmbplazasg@unal.edu.co, cjoaramosbo@unal.edu.co, dserojaspe@gmail.com, eedfsanabriama@unal.edu.co Resumen

En el presente trabajo se realiza el anlisis, la sntesis y el diseo del proceso de produccin de acetato de isoamilo definiendo la mejor alternativa de ruta qumica as como las estrategias y secuencias de separacin. El acetato de isoamilo es un lquido claro con olor caracterstico a banano, producido principalmente por esterificacin de alcohol isoamlico con cido actico y el cual es utilizado principalmente como solvente directo en la industria de lacas y pinturas, en donde empieza a reemplazar disolventes clsicos como el acetato de Butilo (NPCS, 2012), tambin se usa en la industria farmacutica como solvente extractor y puede llegar a servir como materia prima para la fabricacin de fragancias y cosmticos. Abstract

Artculo de revisin Produccin acetato de isoamiloIn this work the analysis, synthesis and design of the production process isoamyl acetate defining the best alternative chemical route and the strategies and sequences of separation is performed. The isoamyl acetate is a clear liquid with characteristic smell of bananas, mainly produced by esterification of isoamyl alcohol with acetic acid and which is used mainly as a solvent direct industry Paintwork, where it starts to replace traditional solvents such as Butyl acetate (NPCs, 2012), also used in the pharmaceutical industry as a solvent extractor and can potentially serve as raw material for the manufacture of fragrances and cosmetics.4

Introduccin

En el aspecto econmico la produccin de Acetato de Amilo se centra principalmente en Estados Unidos que cubre prcticamente la totalidad de la demanda en el mundo y donde presenta un crecimiento de cerca del 50% entre 1950 y el 2002; en materia de consumo de acetato de amilo, para el 2011 solo se reporta en Amrica del Norte y en Europa Occidental. (OECD SIDS , 2006).La variedad de usos que presenta el Acetato de Amilo hace incrementar el nmero de estudios para la construccin de alternativas para su obtencin a partir de distintas materias primas de bajo costo, como el fusel un subproducto de la produccin de bioetanol, as como para la evaluacin de diferentes catalizadores que mejoran la de esterificacin, de nuevas estrategias.Mtodo

El objetivo del proyecto es encontrar un mtodo de produccin del acetato de isoamilo por lo tanto se hizo una revisin bibliogrfica acerca del producto y de los procesos disponibles en la industria. Primero se hizo un anlisis de las posibles rutas qumicas y se seleccion la ms viable de acuerdo a una matriz de decisin.En el reporte de diseo se muestras los criterios de seleccin y se explican cada una de las rutas qumicas con su debida ponderacin.Tabla 1 Matriz de decisin rutas qumicas (Elaboracin propia)1234

Dificultad de la separacin5422

Disponibilidad de la cintica3533

Facilidad de las condiciones de operacin4344

Economa del tomo y proceso1542

Control e impacto ambiental4431

Total17211612

Para el sistema de separacin se realiz una matriz de seleccin con tres posibles rutas de separacin. En el reporte de diseo se muestran las rutas, los criterios de seleccin y su debida ponderacin.Tabla 2 Matriz de decisin sistema de separacin (Elaboracin propia)123

Descripcin del producto

Los acetatos naturales como el acetato de etilo y el acetato de isoamilo natural son obtenidos a partir del cido actico y su respectivo alcohol. Son lquidos incoloros con un aroma caracterstico debido a su alta pureza y el origen natural de las materias primas son ideales para usar en procesos farmacuticos, alimentos, esencias y perfumera.El acetato de isoamilo tambin conocido como acetato de isopentilo (ver figura 1) se obtiene de forma natural de algunas frutas como el pltano (banana) y las peras. A pesar de ello se sintetiza tambin artificialmente, mediante una reaccin catalizada en medio cido entre el alcohol isoamlico y el cido actico glacial.

Figura 1 Estructura molecular acetato de isoamiloEs un lquido incoloro ligeramente soluble en agua pero muy soluble en la mayora de solventes orgnicos (ver propiedades en la tabla 3). El producto vendido comercialmente tiene una pureza mayor al 99%. (DOW, 2010)

Tabla 3 Propiedades fsicas acetato de isoamilo (APA)Peso molecular 130.2

Punto de ebullicin145.6C

Punto de fusin-100C

Punto de inflamacin25C

Temperatura de autoignicin 360C

Densidad relativa0.87

Densidad de vapor4.5

Solubilidad en agua0.25 gr/100mL

En Colombia el mayor productor de acetato de isoamilo es Sucroal, el cual se obtiene por una esterificacin de alcohol amlico e isoamilico con cido actico. Se comercializa en tambores por 180kg y a granel en carrotanques. (Sucroal, 2014 )

Aplicaciones y usos

Es til en industrias de alimentos, bebidas, cosmticos y frmacos. Adems es utilizado como retardador en disolventes de tintas y pinturas, disolvente de esteres celulsicos y gran variedad de plsticos sintticos. El principal uso del acetato de isoamilo es como aromatizante de ciertos productos como refrescos. Se usa como solvente (por ejemplo de la nitrocelulosa), en la elaboracin de perfumes y en esencias artificiales de frutas. Se emplea como feromona que es capaz de atraer a las abejas melferas. La capacidad de disolver la nitrocelulosa hace que fuese empleado en los primeros tiempos de la industria aeronutica. Debido a su intenso olor se suele emplear para testear la eficiencia de los respiradores en las mscaras de gas.Riesgos (Departamento de Salud y Servicios para Personas Mayores de New Jersey , 2005)

El acetato de isoamilo puede afectar al ser inhalado. El contacto puede irritar la piel y los ojos. Respirara acetato de isoamilo puede irritar la nariz, la garganta y los pulmones. La exposicin a altas concentraciones de acetato de isoamilo puede causar dolor de cabeza, somnolencia, mareo, sensacin de desvanecimiento, cansancio y desmayo. El contacto prolongado o repetido puede secar la piel y causar agrietamiento El acetato de isoamilo es un lquido inflamable y presenta peligro de incendioManipulacin y almacenamiento (Departamento de Salud y Servicios para Personas Mayores de New Jersey , 2005)

El acetato de isoamilo no es compatible con metales, agentes oxidantes (tales como los percloratos, perxidos, permanganatos, cloratos, nitratos, cloro, bromo y flor), cidos fuertes (tales como el clorhdrico, sulfrico y ntrico) y bases fuertes (tales como hidrxido de sodio e hidrxido de potasio). Almacene en recipientes bien cerrados, en un rea fresca y bien ventilada y lejos de materiales combustibles. Las fuentes de ignicin, tales como el fumar y las llamas abiertas, estn prohibidas donde se usa, maneja o almacena. Los recipientes de metal que se usan en el traslado de acetato de isoamilo deben estar conectados a tierra y entre s. Use solamente equipos y herramientas que no produzcan chispas, especialmente al abrir y cerrar recipientes de acetato de isoamiloDefinicin Volumen de Produccin

Se realiz un estudio econmico que se presenta plantas productoras y estudios de oferta y demanda en el mundo; como primer criterio se toma el volumen de produccin de la menor planta que se encuentre en operacin que segn la Tabla 3 corresponde a CloroEtilo con 6000 t/ao (aprox. 13.5 MM lb) en capacidad instalada, por tanto la planta operar a esta velocidad de flujo de acetato de isoamilo.

Tabla 4 Capacidad instalada de Compaas que producen Acetato de Isoamilo (ABIQUIM, 2005)Tabla 5 Capacidad instalada de Compaas que producen Acetato de isoamilo (ABIQUIM, 2005)Compaa ton/ao

BASF - The Chemical Company -

The DOW Chemical Company -

Oxiteno 32000

CloroEtilo 6000

Rhodia Brasil 1800

Precios

Los Precios del Acetato de Amilo as como del Alcohol Amlico son controlados por DOW ya que al modificar sus precios de venta impacta de manera considerable el mercado (ICIS, 2004), los precios reportados en ICIS para el acetato de amilo y sus materia primas se encuentran en la siguiente tabla.Tabla 7 Precios acetato de isoalimo y sus materias primas (ICIS, 2004)Sustancia qumicaUS$/Ton

Acetato de amilo1794,9

Acetato de isoamilo2556,5

Alcohol amlico993,9

Alcohol isoamilico2115,4

cido actico glacial1453

Aceite fusel120,40

Como se puede observar la diferencia de precios entre el aceite fusel y el alcohol isoamilico, confirma lo que se haba planteado con anterioridad al decir que el proceso es ms viable y rentable econmicamente si se parte de la produccin del alcohol isoamilico tomando como materia prima de este proceso previo el aceite fusel. Discusin La viabilidad del proceso determina el factor de mayor ponderacin en la industria a la hora de desarrollar el diseo conceptual de procesos y finalmente la eventual implementacin en planta. La economa del proceso en cuanto a equipos, corrientes, separaciones representan el nucleo del diseo despus de la reaccin.Los usos y demanda del acetato de isoamilo lo colocan en una buena posicin y significa un buen acercamiento hacia el anlisis de procesos.

Conclusiones

La produccin de acetato de isoamilo es de gran importancia para el rea de alimentos, cosmticos y frmacos. En Colombia el mayor productor de acetato de isoamilo es sucroal, en el cual utilizan el fusel y el cido actico para la obtencin de una mezcla de acetatos. Por costos es mejor producir acetato de isoamilo a partir de fusel en comparacin con el alcohol isoamilico con un 99% pureza debido a sus costos. Se debe tener un control en la manipulacin y distribucin del acetato de isoamilo debido a los riesgos que este puede ocasionarBibliografa

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