HIDROGENACION DE ACEITE CON UN REACTOR NEUMATICOOBJETIVOS Conocer los parmetros que gobiernan la reaccin qumica de hidrogenacin de aceites

Descubrir los aspectos cinticos de la reaccin de hidrogenacin, as como su grado de conversin.

Elaborar diseos de reactores nicos batch, conociendo la reaccin de hidrogenacin. Obtener un profundo conocimiento sobre las reacciones de hidrogenacin MARCO TEORICO

La hidrogenacin de aceites y grasas es un importante proceso de catlisis heterognea gassolido-liquido en el cual se reduce el grado de in saturacin de los triglicridos naturales con el fin de convertir los aceites lquidos en grasas solidas de aplicacin en la industria de la alimentacin ,confitera ,cosmtica plastificantes ,etc. La reaccin es exotrmica y la liberacin de energa es parcialmente usada en la resorcin del producto de reaccin de la superficie del catalizador (1,2).

En la actualidad, la hidrogenacin de aceites y grasas en la industria de la alimentacin se realiza casi exclusivamente con catalizadores de nquel, debido a su bajo costo comparado con otros metales. Las cargas metlicas de los catalizadores comerciales de nquel se sitan por encima de un 25% y son en algunos casos ms elevadas, incluso de 40-50%, aunque cargas superiores al 25% ,no provocan aumento de actividad de los catalizadores en la reaccin de hidrogenacin de aceites.Muchos artculos han sido publicados sobre la hidrogenacin de olefinas, aromticos y alquinos con catalizadores bimetlicos, en particular con combinacin del grupo VIII y el IB. Como resultado general se observa que la interaccin del grupo IB con metales del grupo VIII reduce el auto envenenamiento del catalizador durante la reaccin y la actividad cataltica decrece con el incremento de la concentracin del metal del grupo IB (1,3).Una forma de incrementar el rendimiento de la reaccin es modificando el catalizador, para lo cual se usa promotores que incremente la actividad y la selectividad hacia los productos de inters. As Linares (14) estudia la promocin de metales del grupo VIII con metales del grupo IB observando un efecto sinrgetico en la relacin metlica con un 75% de Fe y 25% de Ag en la hidrogenacin de dextrosa a sorbitol y una disminucin en la temperatura de reduccin del metal activo (Fe) al promoverlo con plata .El cobre es 5-10 veces menos activo que el nquel y no permite ser reutilizado tantas veces como el nquel (11).

Trabajos realizados por Garrido (15) , para catalizadores de nquel soportados sobre arcilla , TiO , Al2O3 y SiO2 muestran mayor actividad en el catalizador soportado sobre arcilla .La hidrogenacin es un tipo de reaccin qumica (redox) cuyo resultado final visible es la adicin de hidrogeno (H2) a otro compuesto. Los objetivos habituales de esta reaccin son compuestos orgnicos insaturados, como alquenos, alquinos, cetonas, nitrilos, y aminas. La mayora de las hidrogenaciones se producen mediante la adicin directa de hidrogeno diatomico bajo presin y en presencia de un catalizador.Un ejemplo tpico de hidrogenacin es la adicin de hidrogeno en dobles enlaces, convirtiendo alquenos en alcanos.

La hidrogenacin tiene importantes aplicaciones en la industria farmacutica, petroqumica o alimentaria.HISTORIA

Se considera al qumico francs Paul Sabatier el padre del proceso de hidrogenacin. En 1897 descubri que la presencia de trazas de nquel facilitaban la adicin de hidrogeno a molculas de compuestos orgnicos gaseosos .Wilhelm Normann patento en Alemania en 1902 y en Gran Bretaa en 1903 la hidrogenacin de aceites lquidos mediante hidrogeno gaseoso, lo que fue el comienzo de lo que ahora es una gran industria en todo el mundo.REACCINSe trata de una reaccin qumica de hidrogenacin. El hidrgeno, gracias a la accin de un catalizador, satura los enlaces insaturados del aceite, aumentando de esta forma su punto de fusin. La reaccin tiene lugar a velocidades apreciables a partir de los 110C aproximadamente. La presin total, la concentracin y la mayor cantidad de catalizador ayudan a que la velocidad de reaccin sea alta.

El mecanismo de reaccin implica varias etapas. El hidrgeno gas disuelto en el aceite, es adsorbido en el catalizador metlico (nquel, platino, paladio...), separndose sus dos tomos. Estos tomos reaccionan con los dobles o triples enlaces del aceite, adicionndose al mismo y produciendo un compuesto intermedio, en el cual el doble o triple enlace puede rotar sobre s mismo. El compuesto intermedio es inestable y rpidamente capta un segundo tomo de hidrgeno, por lo que el enlace insaturado se satura, o cede de nuevo el tomo, producindose a veces la isomerizacin de los enlaces cis, que es la configuracin de los dobles enlaces en las grasas naturales, a trans.La reaccin de hidrogenacin es fuertemente exotrmicaEL PROCESO DE HIDROGENACION

Los usos tecnolgicos de H2 a mayor escala son la hidrogenacin y la hidrogenolisis reacciones asociadas tanto a las grandes como a pequeas industrias qumicas. La hidrogenacin es la adicin de H2 a compuestos orgnicos insaturados, como alquenos para dar alcanos, o aldehdos para dar alcoholes .La hidrogenolIsis es la separacin del enlace C-X (X=O, S, N) mediante H2 para dardos enlaces C-H y H-X. Las aplicaciones a gran escala de la hidrogenolIsis estn relacionadas con la mejora de combustibles fsiles.Tanto la hidrogenacin como la hidrogenolosis necesitan catalizadores metlicos, puesto que sin su presencia el H2 no consigue reaccionar con ningn compuesto orgnico a velocidades apreciables.

La reaccin tpica de hidrogenacin de un alquenos es:RCH=CH2 +H2 ---RCH2CH3 (R=alquilo, arilo)

HIDROGENACION

La hidrogenacin consiste en el aumento del punto de fusin de los aceites comestibles insaturados, mediante la aportacin de hidrogeno en presencia de un catalizador y en condiciones de presin, agitacin y temperatura controladas.

Al tratarse de instalacin automatizada mediante autmata programable (PLC) y SCADA , se puede controlar la evolucin de la reaccin de forma permanente ,pudindose ajustar en todo momento los parmetros ptimos de reaccin (velocidad ,presin, temperatura y grado de agitacin) para obtener un producto final repetitivo y con bajo contenido en cidos grasos transEQUIPAMIENTOLa reaccin de hidrogenacin se lleva a cabo en un reactor neumtico.

MATERIALES Y EQUIPOS

Reactor neumtico. Matraz Kitasato.

Vaso precipitado.

Termmetro.

Balanza Probetas Aceite comestible 300ml. cido clorhdrico cc 3.5 Granallas de Zinc. Recipiente. PROCEDIMIENTO Armar el equipo a utilizar, segn el esquema, Verificar que el reactor este en perfecto funcionamiento. Limpiar el reactor.

Pesar de 3-5 gramos de granalla de zinc en una balanza. Medir en una probeta graduada 30 ml de cido clorhdrico cc. Cargar la materia prima al reactor midiendo su densidad para despus del proceso qumico realizar un adecuado balance de materia y energa y aplicando ecuaciones de diseo. Instalar el reactor neumtico, paso siguiente verter el HCl, luego las granallas de zinc de manera muy rpida para evitar la prdida de hidrgeno, tomar tiempo de reaccin para efectuar los clculos correspondientes. Reconocer los posibles riesgos de seguridad que conlleva la experimentacin con hidrgeno gaseoso as como sus implicancias en la salud. Luego de transcurrido un tiempo efectuar la descarga del producto final del batch, observando sus propiedades reolgicas y organolpticas, y haciendo una comparacin con la materia prima al inicio del proceso. Terminar el proceso con una adecuada limpieza del reactor y los dems equipos utilizados en la experiencia.RESULTADOS Y OBSERVACIONES Como materia prima a hidrogenar se utiliz aceite comestible. Para la produccin de hidrogeno se hizo reaccionar zinc ac.Clorhdrico, reaccin que desprende hidrogeno gaseoso molecular. El tiempo que duro el proceso de hidrogenacin fue de aprox. 60 min. El producto final cambio totalmente sus caractersticas : Color: amarillo claro Estado: liquido.

CLCULOS Determinacin de volumen de HCL para 10 g de Zn

Zn + 2 HCL ZnCl2 + H2

(65.38g/mol) 2(36.5g/mol) 136.37g/mol 2g/mol

65.38g/mol Zn 73g/mol HCL

10g Zn X

X= 11.165g de HCL

=1.7 g/ml

Balance de materia (reactor semilotes)

Aceite : Densidad (25C): 0.994 g/cm3A+B ----------( C+D

Entrada salida + generacin = acumulacin

0 - 0 + rAdV = dNA/dT

rAdV = dNA/dT

Ley de velocidad -rA=KCACB

Volumen del reactor en funcin del tiempo V=Vo+uot

CA=CAo(1-X)

CB=CAo(-X)/ (1+X) CB=Cao=(1-X)/(1-0.5X)

CONCLUSIONES Se logro y se observo el proceso de hidrogenacin de una grasa insaturada como lo es el aceite vegetal.

La reaccin no fue al 100% debido a que no se logro la consistencia deseada del producto.

El producto de hidrogenacin es muy importante para darle una variedad de usos al aceite insaturado.

APLICACIN INDUSTRIAL

El proceso de hidrogenacin de aceites insaturados es ampliamente utilizado en la elaboracin de margarinas, ceras, etc.

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS Hamm, W y Hamilton, H (2001). Edible Oil Processing, Sheffield: Academic Press. Lawson, H (2001). Food Oils and Fats. Technology, Utilization and Nutrition, Nueva York: Chapman and Hall. www.quiminet.com http://es.wikipedia.org/wiki/Hidrogenaci%C3%B3n(Psoluto/Psolucin) x 100%=38%

Psolucin = 11.165g/0.38

Psolucin= 29.368 g de HCL

Vsolucin = 29.368 g de HCL/ 1.7 g/ml

Vsolucin =17.27 ml de HCL