LQO2-DESHIDRATACIoN Y PURIFICACIÓN PARA LA OBTENCIÓN DE ALCOHOL ABSOLUTO
description
Transcript of LQO2-DESHIDRATACIoN Y PURIFICACIÓN PARA LA OBTENCIÓN DE ALCOHOL ABSOLUTO
ESCUELA POLITÉCNICA NACIONALINGENIERÍA QUÍMICA
LABORATORIO DE QUÍMICA ORGÁNICA II
PRÁCTICA No. 2"DESHIDRATACIÓN Y PURIFICACIÓN PARA LA OBTENCIÓN DE ALCOHOL
ABSOLUTO"
Realizado por:
Grupo IA
Integrante Actuación Coloquio Informe Obs.
Acurio Karen
Barba Miguel
López Alisson
Tupiza Mario
Fecha de realización: Miércoles 21 de agosto del 2013Fecha de entrega: Miércoles 28 de agosto del 2013
ESCUELA POLITÉCNICA NACIONALCARRERA DE INGENIERÍA QUÍMICAInforme de Laboratorio de Química Orgánica II
DESHIDRATACIÓN Y PURIFICACIÓN PARA LA
OBTENCIÓN DE ALCOHOL ABSOLUTO
(PRÁCTICA No.2)
Profesora: Catalina Vasco, PhD.
Ayudante: Sr. Carlos Navas C.
Acurio, K., Barba, M., López, A. y Tupiza, M.
Grupo IA
Fecha de realización: 21/08/2013
Fecha de entrega: 28/08/2013
RESUMEN EJECUTIVO:
En la presente práctica, como objetivo se planteó la obtención de etanol absoluto, para lo que se
partió de 500 ml. de una solución de alcohol 76% en peso, y mediante la adición de 250g. de cal
viva (CaO) se buscó su deshidratación, colocando la mezcla en un equipo de sistema de reflujo,
calentado por un baño maría, durante casi 40 minutos. Luego de lo que, se procedió a la destilación
del alcohol rectificado, para lo que se tomaron los primeros 10 ml. del condensado y se desecharon,
seguido se midió la tercera parte del volumen de un matraz de succión, que poseía un tubo con
cloruro de calcio adaptado, y se trasvasó a un Erlenmeyer con corcho en el que se colocó sulfato de
cobre anhidro, para eliminar las trazas restantes de agua. A continuación, se procedió a filtrar el
alcohol obtenido, y se midió su densidad, con la que se calculó la concentración final del alcohol
obteniéndose valores de: volumen 110 cm3., densidad 0.824 g/cm3. y concentración 88%; a partir
de lo que se determinó que el rendimiento del proceso (24.61%) es bajo, y al comparar, sus precios
de producción y venta se determinó que es poco rentable (-$7.37). Sin embargo el empleo de otros
adsorbentes, como la toma de medidas para reducir las pérdidas y el empleo adecuado de los
tiempos en cada etapa, se encontraron como factores que podrían remediar las falencias de este
proceso, que se encontraron en ésta experiencia.
ÍTEM PUNTAJEColoquio /3.0Participación /2.0Presentación y formato /0.5Resumen ejecutivo /1.0Tablas de datos y diagramas
/1.0
Cálculos /0.5Resultados y discusión /1.5Conclusiones y recomendaciones
/0.5
Subtotal /10.0PENALIZACIÓN
Atraso en la entrega del informe
/1.0
TOTAL /10.0
ESCUELA POLITÉCNICA NACIONALCARRERA DE INGENIERÍA QUÍMICAInforme de Laboratorio de Química Orgánica II
TABLAS DE DATOS
Tabla 1. Propiedades físicas de los reactivos utilizados
Reactivo Cantidad FórmulaPeso
molecular[g/mol]**
Densidad[g/cm3]
Punto de ebullición
[oC]**
Punto de fusión[oC]**
Alcohol etílico(76% w/w)***
500 mL C2H6O 46.05 0.853 78.37 -114
Óxido de calcio
(cal viva)250 g CaO 56.08 3.32** 2850 2570
Cloruro de calcio
5 g* CaCl2 110.99 2.152** >1600 772
Sulfato de cobre anhidro
5 g* CuSO4 159.63 3.606** 650 >600
*Estimaciones aproximadas; ** (Green, D., Maloney, J., Perry R., 2001, p. 2-9); ***Porcentaje peso/peso
Tabla 2. Características del alcohol etílico inicial y final
Alcohol etílico (20 o C T. ambiental)
CaracterísticaUtilizado
inicialmente (inicio)Destilado (final)
Volumen [mL] 500 110
Densidad [g/mL] 0.853 0.824
Concentración [% w/w]* 76 88
*(Green, D., Maloney, J., Perry R., 2001, p. 2-119)
Tabla 3. Precios de reactivos
Reactivo Precio
Reactivos utilizados
Alcohol etílico (76% w/w) $15.52/LÓxido de calcio (cal viva) $0.13/Kg
Cloruro de calcio $15.08/KgSulfato de cobre anhidro $68.96/Kg
Reactivo obtenido Alcohol etílico (88% w/w) $7.63/La) http://www.sigmaaldrich.com/us-export.html (Agosto, 2013)b) http://spanish.alibaba.com/product-gs/98-quick-lime-for-coal-mining-428989803.html (Agosto,
2013)c) http://www.cosmotienda.com/tienda/cloruro-calcio-tecnico-1000-p-3250.html (Agosto, 2013)d) http://www.granvelada.com/es/utensilios-herramientas-para-hacer-jabon-hacer-velas/259-alcohol-
96.html#.UhkfAtI3DVE (Agosto, 2013)
ESCUELA POLITÉCNICA NACIONALCARRERA DE INGENIERÍA QUÍMICAInforme de Laboratorio de Química Orgánica II
DIAGRAMAS
Figura 1. Sistema de reflujo con Baño María
CÁLCULOS
Cantidad de alcohol etílico puro en las
soluciones empleadas y obtenidas.
(P. ej. la cantidad de alcohol en los 500
mL. iniciales de solución al 76% en
peso).
ρetanol=0.78934 g /mL
Cantidad de alcohol etílico puro que se
desechó de la solución al 88%:
Rendimiento del proceso:
%ƞ=Volumende etanol obtenidoVolumende etanol inicial
∗100 %
%ƞ=101.0505410.6469
∗100 %=24.61 %
Costo total del proceso:
CostoReactivo=Cantidad∗Precio
(P. ej. costo del etanol 76% en peso)
Costo en el mercado del producto
obtenido:
RESULTADOS
Tabla 4. Productos obtenidos
Producto Cantidad (
cm3)
Densidad
(g/cm3)
Concentración (% w/w)
Etanol 110 0,824 88
ESCUELA POLITÉCNICA NACIONALCARRERA DE INGENIERÍA QUÍMICAInforme de Laboratorio de Química Orgánica II
Tabla 5. Rendimiento del proceso
Rendimiento del
proceso (%)
24.61 %
El rendimiento de la reacción (Tabla 5.)
permitió concluir que el proceso de
deshidratación y purificación de etanol para la
obtención de alcohol absoluto no es rentable
(Tabla 6.), lo que es compatible con la
búsqueda y aplicación de nuevas técnicas
industriales, y el lento abandono de las sales
naturales por zeolitas sintéticas (Walker,
2010, p. 87), que se ha dado en tiempos más
modernos.
Para lo que se debió considerar que este se vio
afectado, pues el proceso de reflujo no
concluyó, ya que fue detenido antes del
tiempo requerido (1 hora) para su
culminación, que no fue el suficiente, al
menos comparado con bibliografía, en que se
habla de un día en reposo. (Freudenberger,
2009, pp. 111,112), y también existieron
pérdidas de aproximadamente 10 ml en varias
etapas del mismo (especialmente en el
momento de tomar el destilado).
Sin embargo, se halló que la concentración
final obtenida del alcohol era notablemente
mayor a la inicial (en más de 10%), por lo que
si se hubiese usado etanol con mayor
concentración en peso o repetido el proceso
varias veces, el producto final podría haberse
acercado mucho más a etanol puro. A pesar de
ello el alcohol obtenido presentó transparencia
y ningún tipo de coloración, lo que significó
que tenía muy poca cantidad de agua, incapaz
de solubilizar el sulfato de cobre anhidro
añadido en el paso final, y dar un color azul.
Tabla 6. Evaluación económica del proceso
Reactivos $8,21
Productos $0,84
Pérdida -$7,37
CONCLUSIONES
A partir de los datos obtenidos de densidad y
volumen finales medidos en laboratorio
(V=110 cm3.; Densidad=0.824 g/cm3.), se
determinó que no solo rendimiento del
proceso fue muy bajo (24,61%), sino también
en la comparación de costos, considerándolo
a baja escala, resultó poco rentable: con
pérdida experimental de $7,59.
Así también se calculó la concentración final
del alcohol, hallándose 88% de concentración
w/w, bastante lejano del valor de un alcohol
absoluto (al menos 99.5%) aunque igual de
distante de su valor inicial de 76%, por lo que
se concluyó que el producto no podía
considerarse etanol absoluto, y se mostró la
falencia de la técnica, que sin embargo podría
mejorarse por variaciones, en especial a nivel
del adsorbente empleado, para una aplicación
ESCUELA POLITÉCNICA NACIONALCARRERA DE INGENIERÍA QUÍMICAInforme de Laboratorio de Química Orgánica II
industrial, ya que alcoholes de alto grado
tienen mucha demanda en variados campos.
RECOMENDACIONES
La destilación puede darnos alcohol de
mayor concentración, si previamente se
deja reposar el etanol con la cal viva
(CaO), por un tiempo considerable (1
día), ya que se permite un mayor tiempo
de contacto con el adsorbente.
(Malhotra, Dhawan y Arora, 2011, p.
75).
La purificación podría realizarse con el
uso de otras sales: cloruro de calcio o
acetato de potasio, que permite una
mejor eliminación de agua, aunque
requieren una destilación fraccionada, ya
que se obtienen productos volátiles.
(Valsecchi, 2010, pp. 60,61).
BIBLIOGRAFÍA:
Perry, R., Green, D. y Maloney, J.
(2001). Manual del Ingeniero Químico.
Volumen I. (4ta. Ed.). Madrid, España:
McGraw Hill/ Interamericana de España,
S.A.U.
Freudenberger, R. (2009). Alcohol Fuel:
a Guide to Making and Using Ethanol as
Renewable Fuel. (1ra. Ed.). Columbia
Británica, Canadá: New Society
Publishers.
Malhotra, S., Dhawan, P. y Arora, S.
(2011). Target 2011: Science 10. (1ra.
Ed.). Nueva Dehli, India: Tata McGraw
Hill Education Private Limited.
Valsecchi, P. (2010). El moderno
destilador-licorista. (4ta. Ed., edición
original 1888). Barcelona, España:
Manuel Sauri Editor.
Walker, G. (2010). Bioethanol: Science
and Technology of Fuel Alcohol. (1ra.
Ed.). Dundee, Scotland: Ventus
Publishing ApS.