monografia metanol!

Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional Neuquén

METANOL

Cátedra: Integración II

Profesor adjunto: Ing. Juan Fernández Becerra.

Ayudante de cátedra: Ing. Eduardo Cura.

Integrantes: Cerioni Yanina Jorquera Vanesa Licán Stefani Méndez Yoana

Fecha de entrega: 07/10/2010

Introducción


El compuesto químico metanol, también conocido como alcohol metílico o alcohol de madera, es el alcohol más sencillo. A temperatura ambiente se presenta como un líquido ligero (de baja densidad), incoloro, inflamable y tóxico que se emplea como anticongelante, disolvente y combustible. Su fórmula química es C H 3OH.

La estructura química del metanol es muy similar a la del agua, con la diferencia de que el ángulo del enlace C-O-H en el metanol (108.9°) es un poco mayor que en el agua (104.5°), porque el grupo metilo es mucho mayor que un átomo de hidrógeno.

En condiciones normales es un líquido incoloro, de escasa viscosidad y de olor y sabor frutal penetrante, miscible en agua y con la mayoría de los solventes orgánicos, muy tóxico e inflamable. El olor es detectable a partir de los 2 ppm.

Es considerado como un producto petroquímico básico, a partir del cual se obtienen varios productos secundarios.

Las propiedades físicas más relevantes del metanol, en condiciones normales de presión y temperatura, se listan en la siguiente tabla:

Peso Molecular 32 g/mol

Densidad 0.79 kg/l

Punto de fusión -97 °C

Punto de ebullición 65 °C

De los puntos de ebullición y de fusión se deduce que el metanol es un líquido volátil a temperatura y presión atmosféricas. Esto es destacable ya que tiene un peso molecular similar al del etano (30 g/mol), y éste es un gas en condiciones normales.

La causa de la diferencia entre los puntos de ebullición entre los alcoholes y los hidrocarburos de similares pesos moleculares es que las moléculas de los primeros se atraen entre sí con mayor fuerza. En el caso del metanol estas fuerzas son de puente de hidrógeno, por lo tanto esta diferencia es más remarcada.

El metanol y el agua tienen propiedades semejantes debido a que ambos tienen grupos hidroxilo que pueden formar puente de hidrógeno. El metanol forma puente de hidrógeno con el agua y por lo tanto es miscible (soluble en todas las proporciones) en este solvente. Igualmente el metanol es muy buen solvente de sustancias polares, pudiéndose disolver sustancias iónicas como el cloruro de sodio en cantidades apreciables.

http://es.wikipedia.org/wiki/Hidroxilo

http://es.wikipedia.org/wiki/Hidr%C3%B3geno

http://es.wikipedia.org/wiki/Carbono

http://es.wikipedia.org/wiki/F%C3%B3rmula_qu%C3%ADmica

http://es.wikipedia.org/wiki/F%C3%B3rmula_qu%C3%ADmica

http://es.wikipedia.org/wiki/Combustible

http://es.wikipedia.org/wiki/Disolvente

http://es.wikipedia.org/wiki/Anticongelante

http://es.wikipedia.org/wiki/T%C3%B3xico

http://es.wikipedia.org/wiki/Inflamable

http://es.wikipedia.org/wiki/L%C3%ADquido

http://es.wikipedia.org/wiki/Alcohol

http://es.wikipedia.org/wiki/Compuesto_qu%C3%ADmico


De igual manera que el protón del hidroxilo del agua, el protón del hidroxilo del metanol es débilmente ácido. Se puede afirmar que la acidez del metanol es equivalente a la del agua. Una reacción característica del alcohol metílico es la formación de metóxido de sodio cuando se lo combina con este.

El metanol es considerado como un producto o material inflamable de primera categoría; ya que puede emitir vapores que mezclados en proporciones adecuadas con el aire, originan mezclas combustibles. El metanol es un combustible con un gran poder calorífico, que arde con llama incolora o transparente y cuyo punto de inflamación es de 12,2 ºC.

Durante mucho tiempo fue usado como combustible de autos de carrera.

Al ser considerado como inflamable de primera categoría, las condiciones de almacenamiento y transporte deberán ser extremas. Está prohibido el transporte de alcohol metílico sin contar con los recipientes especialmente diseñados para ello. La cantidad máxima de almacenamiento de metanol en el lugar de trabajo es de 200 litros.

Las áreas donde se produce manipulación y almacenamiento de metanol deberán estar correctamente ventiladas para evitar la acumulación de vapores. Además los pisos serán impermeables, con la pendiente adecuada y con canales de escurrimiento. Si la iluminación es artificial deberá ser antiexplosiva, prefiriéndose la iluminación natural. Así mismo, los materiales que componen las estanterías y artefactos similares deberán ser antichispa. Las distancias entre el almacén y la vía pública será de tres metros para 1000 litros de metanol, aumentando un metro por cada 1000 litros más de metanol. La distancia entre dos almacenes similares deberá ser el doble de la anterior.

Para finalizar con las propiedades y características podemos decir que el metanol es un compuesto orgánico muy importante ya que el grupo hidroxilo se convierte con facilidad en cualquier otro grupo funcional. Así el metanol se oxida para obtener formaldehído (formol) y ácido fórmico; mientras que por su reducción obtenemos metano. Igualmente importantes son las reacciones de éter y esterificación.

Originariamente se producía metanol por destilación destructiva de astillas de madera. Esta materia prima condujo a su nombre de


alcohol de madera. Este proceso consiste en destilar la madera en ausencia de aire a unos 400 °C formándose gases combustibles (CO, C2H4, H2), empleados en el calentamiento de las retortas; un destilado acuoso que se conoce como ácido piroleñoso y que contiene un 7-9% de ácido acético, 2-3% de metanol y un 0.5% de acetona; un alquitrán de madera, base para la preparación de antisépticos y desinfectantes; y carbón vegetal que queda como residuo en las retortas.

Actualmente, todo el metanol producido mundialmente se sintetiza mediante un proceso catalítico a partir de monóxido de carbono e hidrógeno. Esta reacción emplea altas temperaturas y presiones, y necesita reactores industriales grandes y complicados.

CO + CO2 + H2 CH3OH

La reacción se produce a una temperatura de 300-400 °C y a una presión de 200-300 atm. Los catalizadores usados son ZnO o Cr2O3.

El gas de síntesis (CO + H2) se puede obtener de distintas formas. Los distintos procesos productivos se diferencian entre sí precisamente por este hecho. Actualmente el proceso más ampliamente usado para la obtención del gas de síntesis es a partir de la combustión parcial del gas natural en presencia de vapor de agua.

Gas Natural + Vapor de Agua CO + CO2 + H2

Sin embargo el gas de síntesis también se puede obtener a partir de la combustión parcial de mezclas de hidrocarburos líquidos o carbón, en presencia de agua.

Mezcla de Hidrocarburos Líquidos + Agua CO + CO2 + H2

Carbón + Agua CO + CO2 + H2

En el caso de que la materia prima sea el carbón, el gas de síntesis se puede obtener directamente bajo tierra. Se fracturan los pozos de carbón mediante explosivos, se encienden y se fuerzan aire comprimido y agua. El carbón encendido genera calor y el carbono necesarios, y se produce gas de síntesis. Este proceso se conoce como proceso in situ. Este método no tiene una aplicación industrial difundida.

Los procesos industriales más ampliamente usados, usando cualquiera de las tres alimentaciones (gas natural, mezcla de hidrocarburos líquidos o carbón) son los desarrollados por las firmas Lurgi Corp. e Imperial Chemical Industries Ltd. (ICI).

Metanol en Plaza Huincul


Repsol YPF puso en marcha su planta de producción de Metanolen diciembre de 2001 y hoy ya está exportando gran parte de su producción a los Estados Unidos, además de abastecer al mercado argentino, que hasta esta fecha estaba obligadoa importar el producto.Este emprendimiento, que significó una inversión de 160 millones de dólares, fue desarrollado por el consorcio Lurgi-Techint a través de la modalidad llave en mano y tiene una capacidad de producción de 400.000 toneladas al año.La planta se originó a partir de la disponibilidad de la compañía de gas natural –materia prima del Metanol– en la provincia del Neuquén, con el objetivo de abastecer el mercado local, el consumo interno de Repsol YPF y exportar los excedentes que representan más del 80% de la capacidadnominal.

Producción de Gas de Síntesis

La generación del gas de síntesis constituye casi el 50% de la inversión de capital de una planta de metanol. Existen distintos tipos de caminos para convertir el gas natural en gas de síntesis de metanol, tales como el reforming convencional por vapor, reforming autotérmico y reforming combinado.

Síntesis del Metanol

La mayor diferencia entre el proceso de metanol Lurgi y otros procesos radica en el diseño especial del reactor. Mientras que otros procesos utilizan un reactor con apagado de gas para el enfriamiento entre los lechos catalizadores, o con enfriamiento de gas indirecto, el proceso Lurgi emplea un probado reactor tubular enfriado por agua. Los tubos contienen el catalizador y el grueso del calor de reacción es eliminado continuamente por la ebullición del agua en la parte exterior de cada tubo. En efecto, el reactor Lurgi se comporta en gran parte como un intercambiador de calor de tubo y carcasa con la reacción en los tubos y el agua hirviendo en la carcasa. Por este método un 80% del calor de reacción es recuperado en la fuente en la forma de vapor a alta presión. Los gases del catalizador y de la reacción están virtualmente a una temperatura constante sobre toda la longitud del tubo. Esto es particularmente importante en el caso de catalizadores de metanol con base de cobre porque se elimina el recalentamiento de ese sensible catalizador y se asegura un moderado tratamiento.


Descripción del Proceso

El camino del proceso consta de los siguientes pasos:

DesulfurizaciónReforming al VaporRecuperación del Calor del Gas de ChimeneaEnfriamiento del Gas de SíntesisSíntesis del MetanolDestilación del Metanol

Desulfurización

Antes de la desulfurización, el gas de purga conteniendo hidrógeno proveniente de la síntesis es mezclado con el gas natural del proceso a una presión aproximada de 26 kg/cm2 y calentado a 360º C por el aprovechamiento del calor del gas reformado. El hidrógeno es necesario para hidrogenar el azufre orgánico del gas natural formando H2S antes de ser adsorbido por el óxido de zinc de acuerdo con la siguiente ecuación:

ZnO + H2S ZnS + H20

La desulfurización es necesaria para proteger al reformador de vapor y al catalizador de síntesis de la contaminación por azufre. Para


permitir el reemplazo de ZnO durante la operación se utiliza una disposición de reactores duales.

Reforming al Vapor

El gas natural desulfurizado es calentado juntamente con el vapor del proceso en un recalentador de alimentación utilizando el calor residual del gas de combustión del reformador.

El reformador es un horno del tipo caja con combustión superior construido con una estructura de acero y placas de cerramiento de acero con revestimiento refractario de varias capas.

La alimentación del reformador es distribuida a través de un colector ubicado en la sección superior del reformador de vapor hacia múltiples paralelos y luego a través de un sistema de entrada de cola de chancho a los tubos de reformador dispuestos en filas paralelas. Cada uno de los tubos de alta aleación tiene un largo de ignición de 12,0 m y está lleno de catalizador de níquel.

En este lugar se reforma la mezcla de hidrocarburo/vapor sobre el catalizador base níquel de conformidad con las siguientes reacciones de equilibrio:

CnHm + nH2O nCO + (m/2 + n)H2

CH4 + H2O CO + 3H2

CO + H2O CO2 + H2

El gas reformado que consiste en H2, CO, CO2, pequeñas calidades de inertes y CH4 no convertido y vapor no descompuesto sale de los tubos del reformador a unos 880º C y es conducido a través del sistema de salida de cola de chancho hacia el sistema de colector caliente y la línea de transferencia recubierta con material refractario hasta la caldera de calor residual.

Sistema de Combustible del Reformador de Vapor

Debido a que la reacción principal es altamente endotérmica, se debe suministrar calor a los tubos de catalizador por medio de una fuente externa.

Durante la operación normal, se usa como combustible para el reformador una mezcla del gas de purga de la síntesis y gas desprendido de la destilación.

Durante la puesta en marcha o en condiciones anormales, se usa como combustible solamente gas natural.

El aire de combustión es suministrado por un ventilador a través del precalentador de aire y distribuido por ductos hacia los quemadores.


Los gases de combustión dejan al reformador por la parte inferior a unos 980ºC a través de un conducto de tránsito al que está conectado el ducto principal de gas de combustión.

Para prevenir condiciones de operación peligrosas, se incorpora un sistema de cierre de seguridad que interrumpirá el caudal de gas combustible cerrando las válvulas principales de combustible.

Recuperación del Calor Residual del Gas de Combustión

Un colector de gas de combustión lleva el gas de combustión desde los ductos dentro del reformador hacia la sección horizontal de recuperación de calor residual. El banco de tubos dispuestos en serie utiliza el calor sensible del gas de combustión para precalentar la materia prima de alimentación del reformador, para recalentar el vapor de AP, para la generación de vapor de Alta Presión y para precalentar el aire de combustión. El tiro forzado necesario para el encendido del reformador y para el transporte de los gases de combustión a través de la sección de recuperación de calor, es suministrado por ventiladores de gas de combustión que llevan el gas de combustión hacia la chimenea.

Enfriamiento del Gas de Síntesis

El gas reformado que sale del reformador de vapor a una temperatura de 880ºC representa una considerable fuente de calor con potencial para la recuperación de energía.

Inmediatamente a la salida del reformador, el gas reformado entra en la caldera de calor residual, generando vapor saturado a alta presión.

La caldera de calor residual es un enfriador dispuesto horizontalmente con planchas de tubos fijos. Está conectada al tambor de vapor de AP por conductos ascendentes y descendentes, utilizando un sistema de circulación natural.

El vapor saturado a alta presión es posteriormente recalentado por el gas de combustión que sale del recalentador de gas natural.

El gas reformado que sale de la caldera de calor residual es posteriormente enfriado en el precalentador de gas natural precalentando simultáneamente el gas natural de proceso hasta la temperatura de desulfurización de 360ºC.

El gas reformado que sale del precalentador de gas natural es conducido a la caldera de agua de proceso, generando vapor de proceso por la destilación del agua de proceso.

El gas es posteriormente enfriado por debajo del punto de rocío en el precalentador de agua de alimentación de la caldera de alta presión.


El condensado del proceso retirado de la corriente de gas en varios pasos por medio de separadores de condensado de proceso, es extraído libre de CO2 en el extractor de condensado y luego conducido a la planta de tratamiento de agua por medio de una bomba.

El gas reformado saturado que sale del precalentador de los BFW fluye al lado de los tubos en las calderas de recuperación en la destilación de metanol, donde es enfriado contra una mezcla de metanol/agua hirviendo del lado de la coraza. Luego de la separación de condensados del proceso se lleva a cabo otro enfriamiento del gas reformado en el precalentador de agua desmineralizada. Finalmente se enfría hasta la temperatura de succión del compresor de síntesis en el enfriador final de gas reformado.

Síntesis de Metanol

El gas de reposición recibido desde la sección de reforming es dirigido hacia el compresor centrífugo de reposición donde es comprimido a la presión de síntesis. Es impulsado por una turbina de extracción/contrapresión alimentada con vapor recalentado a alta presión.

Desde hace varios años los sellos de gas seco se han convertido en la norma para los compresores de gas de síntesis. Los sellos de gas poseen grandes ventajas con respecto a los sellos de laberinto, la pérdida de gas es casi nula y se asegura una compresión del gas de síntesis libre de aceite. Para la síntesis de metanol es esencial la compresión libre de aceite del gas de síntesis porque el aceite disminuirá la actividad del catalizador.

Luego de la compresión, el gas de reposición es llevado al intercambiador de gas a gas donde se mezcla con el gas recirculado. En este intercambiador la mezcla de gas es calentada hasta la temperatura de entrada del reactor de metanol en contra corriente con los gases calientes de salida del reactor.

El gas de síntesis deja el intercambiador y es enviado al reactor de metanol. Allí, se implementa la reacción de CO, CO2 y H2 a CH3OH y H2O de conformidad con las siguientes reacciones de síntesis a la presión de 71 bar y a una temperatura de reacción de 250ºC en un catalizador base Cu alojado en los tubos del reactor.

CO + 2H2 CH3OHCO2 + 3H2 CH3OH + H2O

Ambas reacciones son altamente exotérmicas y el calor de reacción debe ser rápidamente removido para proteger al catalizador y suprimir las indeseables reacciones laterales. Esto se obtiene en la forma más efectiva por la circulación natural del agua en ebullición a


través de los espacios del lado de la coraza que rodean los tubos del reactor. Este sistema de control de temperatura proporciona una condición uniforme e isotérmica todo a lo largo del lecho catalizador y permite la utilización del calor de reacción para generar vapor a presión media. La presión del sistema de enfriamiento se mantiene constante por medio de una válvula de control de presión. Las relaciones termodinámicas entre la presión de saturación y la temperatura de saturación fija la temperatura del agua y mantiene una temperatura uniforme del lecho catalizador.

El vapor generado por el calor de reacción es llevado al colector de vapor de presión media.

La mezcla de reacción sale del reactor de metanol a aproximadamente 255ºC. La mayor parte del vapor de salida del reactor es conducida a un intercambiador donde se utiliza parcialmente el calor de la mezcla de reacción para precalentar al gas de recirculación y de reposición. Una más pequeña parte del gas de salida del reactor es utilizada para precalentar los BFW hacia el tambor de vapor del reactor. La condensación del producto y el enfriamiento final de los gases de salida del reactor se logra en enfriador final operado por el agua de enfriamiento.

La mezcla de reacción es conducida al separador de metanol. Éste consiste en una fase gaseosa y una fase líquida. La fase gaseosa contiene principalmente los gases que no reaccionaron y en menor concentración los vapores de los componentes líquidos condensados de acuerdo con la temperatura y presión presentes.

La fase líquida contiene en su mayoría vapores condensados de los productos de la reacción junto con algunos gases disueltos de acuerdo con su solubilidad a la temperatura y presión presentes. En el separador de metanol, estas dos fases están separadas. La fracción líquida es conducida a la sección de destilación mientras la fracción gaseosa es llevada al compresor de gas de reciclado. Antes de entrar en este compresor, parte del gas es purgado para controlar la acumulación de inertes. El gas purgado es parcialmente devuelto al gas de alimentación y el resto es utilizado como combustible en el reformador tubular. El compresor de reciclado, del tipo centrífugo, comprime el gas de reciclado. La línea de descarga de este compresor está conectada con el intercambiador.

Destilación del Metanol

El metanol crudo producido por la síntesis del metanol contiene agua, gases disueltos y una cantidad de productos indeseables pero inevitables que poseen puntos de ebullición mayores o menores que el metanol. El objeto de la unidad de destilación es eliminar esas


impurezas para lograr la requerida pureza especificada para el metanol.

Esto se logra en los siguientes pasos:

1. Desgasificación2. Remoción de los derivados de bajo punto de ebullición3. Remoción de los derivados de alto punto de ebullición

El metanol crudo proveniente del separador de metanol es evaporado súbitamente en el tanque de expansión de gas. El gas de expansión escapa a través de la válvula de control de presión hacia la línea de gas que conduce hacia el reformador de vapor. El excedente de metanol crudo es descargado por el control de nivel hacia el tanque intermedio de metanol mientras que la deficiencia de metanol crudo es repuesta al control de nivel desde el mismo tanque. Los derivados de bajo punto de ebullición tales como formiato de metilo son eliminados del metanol crudo en la columna de cortes finales livianos. En esa columna los cortes livianos son tomados en la cabeza junto con un importante volumen de vapores de metanol. Esos vapores de cabeza pasan al condensador de la columna de cortes livianos donde los vapores de metanol se condensan y son enviados al tanque de reflujo.Los cortes livianos no condensados son venteados por la parte superior del tanque de reflujo hacia el enfriador de gases de descarga que sirve para condensar todos los restantes vapores de metanol. El metanol condensado vuelve al tanque de reflujo mientras que los cortes finales livianos fluyen bajo control de la presión hacia el recalentador de gases de descarga y luego juntos con el gas de expansión hacia el reformador tubular. El metanol condensado es bombeado desde el tanque de reflujo hacia la parte superior de la columna como reflujo por medio de una bomba de reflujo en la columna de preoperación. La caldera de gas reformado calentado suministra el calor necesario para la columna de cortes finales livianos. El metanol, ahora estabilizado, deja la columna por control de nivel y es bombeado por la bomba de metanol estabilizado hasta la columna de metanol puro.En la columna de metanol puro se separan del metanol los componentes de alto punto de ebullición. El vapor de cabeza de la columna es metanol puro. Los vapores de cabeza son condensados en el condensador de metanol puro. El metanol condensado es luego recogido en el tanque de reflujo. De este tanque una corriente de reflujo es retornada a la columna de metanol puro y el producto metanol es desviado hacia el tanque intermedio de metanol puro. El calor necesario para la columna de metanol puro es suministrado por el recalentador de vapor y gas. La corriente de residuos que consta de agua y pequeñas cantidades de alcoholes es descargada por control de nivel hacia el tambor de vapor de presión media.


Sistema de vaporSe ha previsto los siguientes niveles de vapor:

Alta presión (AP) Media presión (MP) Baja presión (BP) El vapor de alta presión es generado en la caldera de calor

residual de gas reformado y en la caldera de calor residual del gas de combustión. El vapor de AP es recalentado utilizando el calor de los gases de combustión. El vapor recalentado de AP es utilizado para accionar la turbina del compresor de gas de síntesis y de reciclado.

El vapor de media presión generado en el reactor de metanol será utilizado para accionar la turbina de la bomba de la BFW y la bomba de aceite para el grupo compresor/turbina. Parte del vapor de media presión es utilizado como vapor de proceso junto con el vapor de extracción proveniente de la turbina del compresor de gas de síntesis/gas reciclado

El vapor de baja presión para los recalentadores de destilación y la desaireación del agua de alimentación de la caldera es el vapor de escape de las turbinas de media presión y de la turbina del compresor de gas de síntesis/reciclado.


Usos y aplicaciones del metanol:


El Metanol es un producto líquido a temperatura ambiente, incoloro, volátil, inflamable moderadamente tóxico por ingestión. Tiene un olor característico a alcohol, fácilmente perceptible. Es de fácil manipulación, miscible en agua y tiene una peligrosidad semejante a la de las gasolinas.

El Metanol tiene una gran variedad de aplicaciones industriales. Su uso más frecuente es como materia prima para la producción de productos químicos tales como:

FormaldehídoAcido acéticoCombustibles.Otros.

Formaldehído:

El formaldehído es un gas de olor muy penetrante. Hierve a –21 °C y es soluble en H2O y en la mayoría de los solventes orgánicos. El formaldehído, no puede aislarse en forma de monómero, pero puede conseguirse en solución acuosa, o como polímero. Este aldehído es muy reactivo y se usa ampliamente como intermediario químico.

El formaldehído se prepara por deshidrogenación o por oxidación del metanol o por oxidación del gas natural.

Para convertir el metanol en formaldehído se usan dos procedimientos, que difieren en la naturaleza del catalizador. El primer proceso utiliza plata o cobre, como catalizador, por lo general en forma de malla o de criba. La reacción se realiza a 550-600 a °C, con un tiempo de reacción de unos 0,01 segundos. Los gases producidos deben enfriarse rápidamente para impedir la descomposición del formaldehído. La plata es el catalizador más ampliamente usado. La obtención de formaldehído a partir de metanol implica dos reacciones:

CH3OH + ½ O2 HCHO + H2O + 36800 gr.cal/mol

CH3OH HCHO + H2 - 28 800 gr. cal/mol

La primera reacción, por ser exotérmica, suministra el calor necesario para realizar la segunda reacción, que es endotérmica.

Seleccionando cuidadosamente el catalizador y controlando escrupulosamente las condiciones de la operación, es posible conseguir que la reacción se verifique, en gran parte, de acuerdo con la segunda ecuación, obteniéndose así una mejor conversión, logrando un equilibrio óptimo entre las reacciones de oxidación y de deshidrogenación, Otro proceso empleado es el creado por Adkin y Peterson en el cual hay una verdadera oxidación del metanol, sin deshidrogenación


apreciable. La reacción es catalizada por óxido de molibdeno, sostenido por pequeñas cantidades de hierro; las conversiones de metanol y los rendimientos de formaldehído superan el 90 %. Gracias a las buenas conversiones, queda muy poco metanol en el producto de reacción. Las temperaturas de reacción son de unos 350-45 ºC, considerablemente inferiores a las usadas cuando se emplea plata, como catalizador. Como se trata de una oxidación directa, se necesita cuatro a cinco veces más aire que en el proceso por deshidrogenación del metanol.

Los gases de reacción, de ambos procesos, se lavan con agua, y el metano se separa por destilación, junto con una parte del agua, dejando una solución acuosa de formaldehído al 37%. Esta solución, que se vende como formalina, contiene pequeñas cantidades de metanol que estabilizan el formaldehído porque contribuyen a impedir su polimerización.

Además de la formalina, el formaldehído se expende en dos formas poliméricas. El paraformaldehído es un sólido blanco, de estructura

HOCH2OCH2OCH2...OCH2OH

que contiene de 10 a 100 unidades de HCHO por molécula. El paraformaldehído se prepara por evaporación de soluciones de formalina, en presencia de trazas de ácido sulfúrico. Por calentamiento, en presencia de un ácido, el paraformaldehído se despolimeriza dando el formaldehído monomérico.

El trioxano es un trímero cíclico del formaldehído y se prepara calentando paraformaldehído, con ácido sulfúrico diluido, o por calentamiento de una solución de formaldehído al 60 % con 2 % de ácido sulfúrico. El trioxano es un compuesto cristalino incoloro, considerablemente más estable que el paraformaldehído. Funde a 61-62 a °C y puede destilarse, sin descomposición, a presión atmosférica. Hierve a 114-115 a °C. El trioxano puede ser despolimerizado por calentamiento con un ácido, y así puede servir como fuente de formaldehído monomérico.

El uso más importante del formaldehído es la formación de resinas sintéticas, por reacción con fenol, urea o melamina. Alrededor del 65 %, del formaldehído producido se usa para producir estas resinas.

El formaldehído sufre la condensación aldólica con otros aldehidos, con cetonas y con nitroparafinas.

Los acetales se forman a partir de formaldehído y alcoholes en presencia de un catalizador ácido.

RCHO + ROH RO---CH2---OR + H2O

Con glicoles se obtienen acetales cíclicos, llamados usualmente dioxolanos.


El amoníaco reacciona con formaldehído acuoso, dando hexametilentetrimina. La hextmetilentetrarnina se utiliza en la preparación de resinas fenol-formaldehído y en la manufactura del explosivo RDX, que era el principal componente de las bombas rompe manzanas. El formaldehído reacciona con la ectena, dando propiolactona

H2C C=O HCHO + CH2=C=O I I H2C O

Esta molécula es fuertemente reactiva y reacciona con casi todos los compuestos que poseen hidrógeno activo. Con agua, se forma ácido B-hidroxipropiónico, que, Por calentamiento, da ácido acrílico.

H2C---C=O

I I + HOH HOCH2CH2COOH -H2O CH2=CH---COOH H2C---O

El formaldehído reacciona con las olefinas en presencia de ácido sulfúrico o fosfórico, dando 1,3-dioxanos o 1,3-glicoles.

Una de las reacciones más importantes del acetaldehído es la condensación aldólica con el formaldehído, produciendo pentaeritritol. El catalizador más usado en esta reacción es una lechada de cal. Tres moles de formaldehído se condensan con 1 mol de acetaldehído, dando trihidroximetilacetaldehido, que produce una. transformación con una cuarta molécula de formaldehído, dando pentaeritritol. La ecuación de la reacción total es:

CH2OH

I4 HCHO + CH3CHO HOCH2---C---CH2OH + HCOOH

I CH2OH

El proceso puede efectuarse así: Se agrega lechada de cal a una solución acuosa de formaldehído (formalina), que contiene acetaldehído, en una razón molar, de HCHO a CH3CHO, un poco superior a 4 a 1. La temperatura se mantiene a 50 a °C o algo inferior, por enfriamiento. Una vez completa la reacción, se precipita el calcio, como sulfato o carbonato, y la solución resultante se evapora, a baja temperatura, a presión reducida. El pentaeritritol se deposita en forma de cristales blancos, que pueden purificarse por cristalización, en agua caliente A menos que la temperatura se controle muy cuidadosamente, se forman considerables cantidades de


polipentaeritritoles. Éstos consisten en dos o más moléculas de pentaeritritol, unidas en forma de éter.

CH2OH CH2OH

I IHOCH2---C---CH2---O---CH2---C---CH2OH

I I CH2OH CH2OH

El pentaeritritol se usa en grandes cantidades para preparar resinas alquídicas. La nitración del pentaeritritol da un excelente explosivo, el tetranitrato de pentaeritritol (PETN).

El acetaldehído reacciona con fenoles, en presencia de ácidos, formando bis-fenoles, importantes intermediarios en la preparación de resinas al formaldehído y a la epiclorhidrina .

CH3

I2 C6H5OH + CH3CHO p-HO---C6H4---CH---C6H4---OH

Acido acético:

El ácido acético es uno de los ácidos orgánicos más comunes y baratos. Se encuentra en la naturaleza en soluciones diluidas (vinagre), como resultado de la oxidación del alcohol etílico. El ácido acético hierve a 118,1 a °C, es completamente miscible con el agua y se usa como intermediario químico, ya sea como solvente o corno ácido para neutralizaciones.

El método más importante para la obtención del ácido acético es la oxidación directa del haldeado acético realizada por pasaje de aire, a 4,8-5,1 atm de presión, a través de acetaldehído líquido, a 55-65 a.C., usando un 0,5 % de acetato manganeso.

2 CH3CHO + O2 ………….. 2 CH3COOH

Este método es especialmente útil para preparar ácido acético glacial.

El ácido acético también puede obtenerse por oxidación del alcohol etílico, lo que generalmente se hace a partir de una solución diluida de alcohol, que da vinagre.

En otro procedimiento , el ácido acético se prepara, con un rendimiento a partir de metanol y monóxido de carbono.

CH3OH + CO ------CH3COOH


En este proceso, un gas que contiene 90-95 % de monóxido de carbono, 0-5 % de hidrógeno y 5 % de metanol se hace pasar sobre un catalizador de carbono activado, a unos 350 a.C., y a 700 atm de presión. El catalizador de carbón activado puede ser sostenido hasta con un 10 % de óxido de titanio, alúmina o sílice. A temperaturas superiores a 300 a.C. se obtiene acetato de metilo, como coproducto, pero parece que para lograr una satisfactoria velocidad de reacción, con formación mínima de éster, la temperatura óptima es de alrededor de 350 a °C.

También puede emplearse trifluoruro de boro para catalizar, pero, como forma complejos con el ácido acético, debe utilizarse en grandes cantidades, lo que dificulta la recuperación del ácido acético.

Alrededor del 60 % del ácido acético obtenido se utiliza para preparar anhídrido acético. El ácido acético también se utiliza como solvente, en la síntesis de colorantes, drogas, etc. Los ésteres metílico, etílico, propílico, butílico y amilico del ácido acético son solventes importantes, que se preparan por esterificación directa, o tratando el alcohol apropiado con anhídrido acético.

Combustibles:

CELDAS DE COMBUSTIBLE:

El metanol está considerado ampliamente como uno de los combustibles más prometedores para aplicaciones de celdas de combustible que están siendo desarrolladas hoy en día para teléfonos celulares, computadoras portátiles y medios de transporte de menor escala como los scooters. Una celda de combustible es un dispositivo electroquímico cuyo concepto es similar al de una batería, consiste en la producción de electricidad mediante el uso de químicos, que usualmente son hidrógeno y oxígeno, donde el hidrógeno actúa como elemento combustible, y el oxígeno es obtenido directamente del aire.

También pueden ser usados otros tipos de combustibles que contengan hidrógeno en su molécula, tales como el gas metano, metanol, etanol, gasolina o diesel entre otros.


Debido a que la generación de energía eléctrica es directa, la eficiencia que alcanza una celda de combustible puede ser muy elevada, además al no tener partes en movimiento son muy silenciosas.Sumado a todo esto hay que agregar que la celda de combustible no usa la combustión como mecanismo de generación de energía, lo que la hace prácticamente libre de contaminación.Las celdas de combustible individuales pueden combinarse para producir motores más potentes impulsados por ejemplo a hidrógeno, además, la energía producida es 100% limpia, ya que el único producto que se obtiene es agua o vapor de agua dependiendo de la temperatura de operación del dispositivo. Para recargarla, basta con añadir un poquito de metanol de vez en cuando y pulsar un botón para iniciar el proceso de transmutación del metanol al hidrogeno.

METANOL COMO COMBUSTIBLE En principio cabe destacar que el metanol surge como combustible alternativo ante la toxicidad de las emisiones de las naftas y la destrucción de la capa de ozono. Igualmente el poder calorífico de la nafta es el aproximadamente el doble del poder calorífico del metanol, haciéndolo así mas rentable.Entre los más conocidos se encuentran el M-85, con 85% de metanol y 15% de nafta y el M-100 (100% metanol), esta mezcla reduce en un 50% la emisión de partículas.La tecnología de gasoil-metanol trabaja en motores existentes y sin ninguna modificación de consideración.

VentajasAlgunas ventajas del metanol como combustibles para auto son:

Se pueden producir a partir de fuentes y residuos renovables tales como pasto, caña de azúcar, etc.Genera menor contaminación ambiental que los combustibles fósiles.Para que el parque vehicular utilice este combustible sólo es necesario cambiar las partes plásticas del circuito de combustible.

Metil ter butil eter (MTBE)El MTBE es un compuesto químico que proviene de la reaccion del metanol y del isobutileno. Pertenece al grupo de compuestos conocidos como “oxigenantes” debido a que aumenta el contenido de oxigeno en la gasolina, de esta forma favorece la combustión. El MTBE es volátil, inflamable y en forma líquida es incoloro; se disuelve fácilmente en agua y puede formar mezclas explosivas con el aire.Es muy soluble en otros éteres y en alcohol. Es inestable en solución acida.


El MTBE es capaz de transportarse del suelo y del agua rápidamente, contaminando las fuentes subterráneas. No es biodegradable.

Ter amil metil eter ( TAME ): El TAME es un compuesto oxigenante que se mezcla con la gasolina para aumentar el octano y reducir las emisiones de hidrocarburos a la atmósfera. El TAME se obtiene a partir de la reacción de eterificación del metanol con los isoamilenos contenidos en la corriente de gasolina catalítica de FCC, utilizando como catalizador una resina catiónica fuertemente ácida.

Otras aplicaciones variadas:

Metil Metacrilato:Representa el 3% del consumo mundial de Metanol. Se utiliza principalmente para la producción de resinas acrílicas y látex acrílicos para la industria automotriz y de la construcción.Es producido a partir de Metanol, metacrilamida sulfónica y bisulfato de amonio.

TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALESLas aguas residuales que se juntan en las plantas de tratamiento contienen, por lo general, altos niveles de amoníaco. Mediante un proceso de degradación de bacterias, este amoníaco es convertido en nitrato.En un proceso subsecuente llamado desnitrificación, se remueve el nitrato mediante una combinación de tratamientos químicos y degradación de bacterias. El metanol es una molécula simple que sirve como fuente ideal de carbón para las bacterias usadas en la desnitrificación. Aceleradas por la adición del metanol, las bacterias anaerobias convertirán rápidamente el nitrato (NO3) en un inofensivo gas de nitrógeno (N2), el cual es liberado en la atmósfera.

PRODUCCIÓN DEL BIODIÉSEL El biodiésel es un combustible alternativo de combustión limpia elaborado a partir de elementos naturales y biodegradables como por ejemplo:

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• Aceites vegetales de soja, mostaza, semilla de canela o rapeseed, y aceite de palma.• Grasas animales: despojos de aves, sebo y aceite de pescado.• Aceites de cocina usados y grasas residuales de restaurantes.Se hacen reaccionar químicamente estas grasas y aceites con un alcohol, normalmente metanol, para producir éster o biodiésel. Se puede utilizar cualquier tipo de alcohol, el metanol es el preferido ya que es menos costoso que otros y permite un proceso de mejor reacción.Por cada diez volúmenes de biodiésel que se produce, un volumen de metanol es utilizado en el proceso.

Aminas: Las aminas se usan extensamente en la industria, como productos intermedios para la preparación de colorantes, drogas, detergentes, etc. Con los ácidos grasos forman jabones, que se utilizan como agentes emulsionantes; también son útiles para preparar detergentes. Varias aminas se emplean en la preparación de aditivos del caucho, y la hexametilendiamina se aplica en la fabricación del nylon.

Una mezcla de metanol y amoníaco (razón molar de 2 a 1) se calienta a 350 a °C, a 13,6 atm de presión, y se hace pasar entonces, a 450 a °C, sobre un catalizador de alúmina. El producto crudo, compuesto por amoníaco y una mezcla de mono-, di- y trimetilaminas, es difícil de separar, debido a la similitud de los puntos de ebullición de sus componentes. La separación habría que hacerla por destilación azeotrópica, con un compuesto tal como el xileno. En las condiciones descritas, el producto contiene alrededor de 50 moles %, de monometilamina, 20 %, de dimetilamina y 30 % de trimetilamina. Esta relación puede hacerse variar algo, controlando la razón de alcohol a amoníaco, y reciclando las aminas primarias o secundarias.

El metanol también se utiliza en las siguientes aplicaciones:• Cristalización, precipitación y limpieza de sales halide alcalinasmetálicas• Precipitación de resinas de poliestireno y cloropreno.• Limpieza y secado de fracciones de carbón en polvo• Disolventes de pintura• Limpieza de superficies metálicas• Limpieza de resinas de intercambio iónico• Extracción de humedad y resinas de maderas• Agente extractor en la industria petrolera, química y alimenticia• Combustible para cocinas de camping y soldadores• Líquido anticongelante y limpia parabrisas para automóviles• Anticongelante para deshidratación de oleoductos


Almacenamiento y manipulación :

Los recipientes deben mantenerse herméticamente cerrados y almacenenados en un lugar fresco, seco y con buena circulación de aire, aislado de los productos incompatibles (Acido sulfúrico, ácido nítrico, ácido fosfórico, ácido clorhídrico, ácido oxálico, agua oxigenada, hipoclorito de sodio y en general ácidos minerales y orgánicos, agentes oxidantes fuertes, isocianatos y compuestos clorinados).

El sitio de almacenamiento debe estar provisto de equipo para respuesta en caso de incendio, acorde a la carga de fuego, y su diseño estructural debe permitir la salida de humos y la recolección de un derrame.

Condiciones a evitar: Altas temperaturas. Chispas, llamas abiertas. Oxidantes u otros productos

Transporte:• El metanol está considerado comomateria peligrosa para el transporte, por lo cual debe cumplir con la legislación vigente para el transporte de sustancias peligrosas.• No existen restricciones para su transporte por ferrocarril ni por carretera en los países industrializados.• Las condiciones para el transporte son similares a las de las naftas, acetona, benceno, solventes, etc.

Efectos sobre la salud:

Una exposición a Metanol puede ocurrir en el sitio de trabajo o en un ambiente en el cual se libera aire, agua o vapores contaminados. La exposición puede ocurrir cuando el personal usa cierto tipo de pinturas, en aerosol ,para paredes, algunos líquidos limpiaparabrisas y combustibles de motores pequeños. El Metanol entra al cuerpo al respirar aire contaminado o cuando se consume agua o comida contaminada. También se puede absorber por contacto con la piel. No permanece en el cuerpo debido a su ruptura y se remueve mediante el aire exhalado o en la orina. Los efectos del Metanol en la salud humana y el ambiente dependen de la cantidad de Metanol que esté presente y de la frecuencia y el tiempo de exposición. Los efectos también dependen de la salud de la persona o de las condiciones del ambiente cuando ocurre la exposición, los efectos van desde dolores de cabeza hasta


descoordinación similar a la asociada al estado de embriaguez. A los efectos embriagantes del Metanol pueden seguir efectos retardados como dolor abdominal severo, fuertes dolores en piernas y espalda. ante el almacenamiento a granel y la manipulación.El Metanol se absorbe fácilmente por inhalación, ingestión y exposición cutánea y se distribuye rápidamente en los tejidos siguiendo la distribución del agua corporal

INHALACIÓN : Es la ruta de entrada más común. El Metanol se absorbe rápidamente después de que se inhala .Los efectos asociados a la inhalación de Metanol en concentraciones elevadas incluyen tos, mareo, náuseas, dolores de cabeza, debilidad y perturbaciones visuales.

CONTACTO PIEL / OJOS : Se sabe que el Metanol puro posee una gran difusión a través de la epidermis debido al daño que ocasiona en la capa de tejido de la córnea (la capa delgada de células de queratina que comprende la capa más externa de la epidermis).Cuando se expone la piel al contacto con Metanol, éste se absorbe de forma inmediata, causando desecamiento y enrojecimiento de la zona implicada. El contacto directo con los ojos causa enrojecimiento y ardor severo.

INGESTIÓN : El Metanol se absorbe rápidamente por el tracto gastrointestinal con un pico de absorción de ocurrencia en 30-60 min. dependiendo de la presencia o ausencia de comida en el estómago.La ingestión de Metanol se ha reportado como la ruta principal de exposición en la mayoría de los casos reportados de envenenamiento agudo con esta sustancia por causa de la ingestión de licores adulterados.Durante un envenenamiento con Metanol en humanos, las concentraciones de Metanol y ácido fórmico en la sangre y orina varían. Dichas concentraciones dependen fuertemente de la dosis y el tiempo de exposición entre otros.El Metanol se metaboliza principalmente en el hígado siguiendo una fase oxidativa secuencial a formaldehído, ácidofórmico y anhídrido carbónico. La ingestión de Metanol puede causar dolor abdominal., deficiencias respiratorias, vómito, convulsiones e incluso inconciencia.

EFECTOS CRÓNICOS: Una exposición crónica a Metanol, ya sea de forma oral o por inhalación, causa dolor de cabeza, insomnio, problemas gastrointestinales y ceguera. Además causa conjuntivitis y mareos. El


contacto con la piel de manera prolongada y en repetidas ocasiones puede causar dermatitis .

Efectos Neurológicos El Metanol causa depresión del sistema nervioso central y cambios en el sistema ocular. Dosis no letales pueden ocasionar ceguera.

IMPACTO AMBIENTAL:

El Metanol es una sustancia de volatilización rápida en el aire aún a temperatura ambiente; también se evapora con rapidez a partir de mezclas acuosas o terreno contaminada o humedecida con esta sustancia. Por esta razón, la mayoría de escapes de Metanol van dirigidas hacia la atmósfera. Una vez en el aire, se descompone o se transforma en otras sustancias por acción de radiaciones solares y por reacción con químicos constitutivos del aire presentes de forma natural o artificial. Los microorganismos que viven en el agua y la tierra también pueden degradar el Metanol.El Metanol se degrada fácilmente en el medio ambiente mediante procesos de foto oxidación y biodegradación.

AIRE: El Metanol reacciona en la atmósfera con especies oxidantes. La reacción del Metanol con dióxido de nitrógeno puede ser la mayor fuente de nitrito de metilo encontrado enAtmósferas contaminadas.

AGUA:Los efluentes que contienen las mayores proporciones de Metanol son provenientes de plantas químicas, tratamiento de aguas residuales, producción de papel y de látex. Es toxico para la vida acuática.

SUELO: El Metanol es biodegradable en el suelo y sedimentos, ambos bajo condiciones aeróbicas y anaeróbicas. El Metanol es un sustrato de crecimiento para muchos microorganismos, los cuales son capaces de mineralizarlo completamentea monóxido de carbono y agua.

LINEAMIENTOS DE GESTIÓN AMBIENTAL PARA SU DISPOSICIONEn la producción de Metanol, generalmente no se forman residuos que presenten serios problemas ambientales. Todos los subproductos son utilizados en su mayoría, por ejemplo, los condensados se pueden procesar en la caldera de agua de alimentación y los gases residuales de los subproductos de bajo punto de ebullición se pueden usar para


la producción de energía. Los únicos productos de desecho que presentan algunas dificultades son los residuos generados en los fondos a partir de la destilación del Metanol puro; estos contienen agua, Metanol, etanol, alcoholes pesados, otros compuestos orgánicos oxigenados y una variable cantidad de parafinas.Las sustancias orgánicas solubles en agua sufren rápidamente degradación biológica; las sustancias insolubles se pueden incinerar de forma segura en una unidad incineradora de desechos común. En algunos casos, esta agua residual se somete también a una destilación purificadora y la mezcla resultante de alcoholes, esteres, cetonas y alifáticos se adiciona en pequeñas cantidades a mezclas combustibles.Aunque el Metanol se degrada con gran rapidez en el ambiente y representa baja toxicidad para organismos acuáticos, se debe tener cuidado para prevenir derrames de grandes cantidades de Metanol para evitar la contaminación de aguas subterráneas y potables.

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