Acetaldehido (1) (1)

“INGENIERIA DE LAS REACCIONES QUIMICAS II”
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ
FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA
Obtención del acetaldehído a partir del
etanol con catalizador de Fe-Mo en un
reactor de lecho fijo
PRESENTADO A:
• Ing. Ore Vidalón Salvador
PRESENTADO POR:
• Boza Esteban, Kathlin
HUANCAYO, 2018
“OBTENCIÓN DE ACETALDEHIDO” F.I.Q.

INTRODUCCIÓN
El presente informe que mostramos a continuación trata acerca de la
Obtención del Acetaldehído por oxidación selectiva a partir del etanol. El
medio de obtención es por oxidación de alcohol en el reactor de lecho fijo.
Además presentamos los conocimientos básicos acerca del acetaldehído,
sus propiedades físicas, químicas y termodinámicas. También presentamos
diferentes formas de obtención, métodos de reconocimiento y de las diversas
aplicaciones que tiene el producto obtenido.
La mayor parte de aplicaciones su uso es como producto intermedio en
la producción de ácido acético, en anhídrido acético, acetato de etilo, alcohol
metílico, etc.

OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL:
 Obtener acetaldehído por oxidación del alcohol etílico empleando el
catalizador hierro molibdeno soportado en piedra pómez.
 OBJETIVOS ESPECÍFICOS:
 Emplear el reactor catalítico de lecho fijo para oxidar el alcohol etílico
 Determinar los flujos estequiométricos de la reacción etanol-aire.
 Conocer el reactivo en exceso.
 Analizar los efectos externos de la reacción.

OBTENCIÓN DE ACETALDEHÍDO POR
OXIDACIÓN DEL ALCOHOL ETÍLICO
EMPLEANDO EL CATALIZADOR HIERRO
MOLIBDENO SOPORTADO EN PIEDRA
POMEZ

I. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA.
I.1. CATÁLISIS
Se da el nombre de catálisis a la variación en la velocidad de
una reacción química, que pueden o no cambiar su naturaleza
química por la sola presencia de alguna sustancia que aparece
inalterad a en los productos de reacción a las sustancia que aparece
inalterada en los productos de reacción a las sustancias que tienen
esta propiedad se les da este nombre de catalizadores, y de las
reacciones que se efectúan en presencia de estos se dice que son
reacciones catalíticas. La variación en la velocidad de reacción por
los catalizadores puede ser positiva (aceleración) o negativo
(retardación).
Catalizador que se altera y la cantidad de reactante convertido
en un tiempo determinado. Es también de notar que, como el
catalizador no altera el equilibrio, se aceleran en igual proporción la
reacción directa e inversa.
I.2. CATÁLISIS HETEROGÉNEA
Se denomina así porque el catalizador y los reactantes
pertenecen a fases diferentes. Los sistemas siguientes son los más
comunes: sólido y gas; sólido y líquido; liquido y gas; líquido y
líquido (inmiscibles); en cada caso se menciona primero la fase del
catalizador. A las dos primeras combinaciones se les da
ordinariamente el nombre de catálisis por contacto.

I.2.1. MECANISMOS DE LA CATÁLISIS HETEROGÉNEA
Según Sergio E. Droguett pueden distinguirse las siguientes
etapas en la reacción gas-sólido:
• Difusión de las moléculas de reactivos desde la masa
gaseosa hasta las proximidades superficiales externas
del sólido.
• Difusión o penetración de los reactivos a través de los
poros del sólido hasta sitios de reacción.
• Adsorción de los reactores en la superficie del sólido
• Reacción química en la superficie
• Desorción de los productos desde la superficie hasta la
fase gaseosa.
• Difusión o salida de las moléculas producto desde el
interior de los poros hacia el exterior.
• Difusión de los productos hacia la masa gaseosa
Según Kirk y Othmer, la catálisis heterogénea ocurre
por el siguiente mecanismo
a) ADSORCIÓN
La adsorción de moléculas gaseosas o líquidas por un
cuerpo sólido se puede explicar por medio de fenómenos
básicos de superficie. Los átomos de la red espacial de un

cuerpo sólidos situado dentro del cuerpo tienen
saturados cinéticamente con respecto a los átomos
laterales e internos. En consecuencia, la adsorción de
gases en la superficie se debe a las fuerzas de valencia
que resultan de la instauración de los átomos
superficiales. Puesto que la adsorción se efectúa con
generación de calor, la cantidad de gas absorbido debería
disminuir continuamente al aumentar la temperatura.
La adsorción física se caracteriza por lo siguiente:
1. La adsorción está en razón inversa de la
temperatura.
2. Los gases fáciles de licuar son fácilmente absorbidos
3. Los calores de adsorción física son de la misma
magnitud (1 a 10 kilocalorías)
4. Se obtiene rápidamente el equilibrio y hay
reversibilidad.
Según todas las probabilidades, las fuerzas que
participan en la adsorción física son de naturaleza
Vander Waals débil.
La segunda clase de adsorción, que desempeña papel
importante en la catálisis heterogénea, es la adsorción
química o activada, que se caracteriza por lo siguiente:
1. En general, la adsorción tiene una temperatura
máxima
2. La adsorción de gases licuados no son fácilmente
adsorbidos.
3. De ordinario son lentas la producción del equilibrio y
la reacción reversible.

4. Son altos los calores de adsorción (10 a 100
kilocalorías) y comparables en magnitud a los calores
de reacción química.
Se ha identificado la superficie de un catalizador
sólido en un sistema gaseoso como el asiento de acción
catalítica y se ha reconocido la adsorción química en la
superficie como un paso previo indispensable para una
reacción catalítica heterogénea.
La adsorción no es el único que complica el
mecanismo de la catálisis heterogénea. Los pasos
necesarios en una reacción de catálisis heterogénea son:
• El traslado en masa de reactantes a la superficie
exterior bruta de la partícula del catalizador y la
salida de los productos de la superficie sólida al cuero
del líquido.
• El traslado difusional y el flujo de reactantes hacia el
interior de la estructura porosa de la partícula del
catalizador, y la salid por iguales medios de los
productos de reacción.
• La adsorción activada de los reactantes y la desorción
de productos en la interfase catalítica.
• La reacción superficial de reactantes absorbidos para
formar productos adsorbidos químicamente.
b) FACTOR GEOMÉTRICO
Las investigaciones experimentales indican que hay
cierta correlación entre la actividad del catalizador y en

las relaciones especiales de la molécula reactante y de la
red cristalina del catalizador.
La deshidrogenación catalítica se efectúa cuando un
grupo de átomos superficiales debidamente espaciados y
de la actividad necesaria absorbe el reactante en una
posición exactamente orientada. A esta interpretación se
le dio el nombre de hipótesis de los múltiples en virtud
de la acción simultánea de varios átomos superficiales.
Se ha pensado en una posible relación entre el
magnetismo y la catálisis.
No cabe duda de que la propiedad catalítica y las
propiedades magnéticas coexisten a menudo.
Según la llamada “Teoría electrónica de la catálisis”
propuesta por Sxhwab se explica la activación catalítica
por transición de los electrones de los reactantes al
catalizador metálico.
I.3. ACETALDEHÍDO
I.4. ALCOHOL ETÍLICO

(Ethyl alcohol). (Alcohol; alcohol de cereales; etanol; EtOH)
C2H5OH.
I.4.1. PROPIEDADES: (96%) (ALCOHOL INDUSTRIAL )
Ind. Ref. 1.3651 (15°C); tensión superficial, 22.8 dinas/cm
(20°C); viscosidad, 0.0141 poises (20°C); presión de vapor, 43
mm (20°C); calor específico, 0.618 calorías/g (23°C); punto de
inflamación, 14°C; p. E., 0.816 (15.56°C); p.eb., 78°C; p. C.,
-114°C. Temp. Autoignición 422.7°C.
Además los alcoholes son compuestos covalentes polares, es
un líquido incoloro, limpio y volátil de sabor picante, el
alcohol anhidro es miscible en todas proporciones con el agua.
I.4.2. OBTENCIÓN
a) A partir del etileno por hidratación catalítica directa o por
medio del sulfato de etilo como producto intermedio del
sulfato de etilo como producto intermedio
b) Por fermentación de melazas de mieles pobres.
I.4.3. CALIDADES

U.S.P. (95% por volumen); absoluto; puro; desnaturalizado;
espíritus de colonia; diversas graduaciones, como p.ej. 190
grados.
NOTA: la mitad del número de esta graduación da el 1% de
alcohol etílico presente en la mezcla.
I.4.4. ENVASES
Barriles, camiones y vagones cisterna.
I.4.5. PELIGROS
Inflamable, peligroso riesgo de incendio. Límites de
inflamabilidad en el aire, 3.3 a 19% . Tolerancia, 1000 ppm
en el aire. Veneno no acumulativo; puede tener efectos
tóxicos y narcóticos por ingestión.
I.4.6. USOS
Disolvente para resinas, grasas, aceites ácidos grasos,
hidrocarburos, hidróxidos alcalinos; medio de extracción;
fabricación de intermedios; derivados orgánicos
(especialmente acetaldehído), colorantes, drogas sintéticas;
elastómeros; detergentes; soluciones para limpieza;

revestimientos; cosméticos; productos farmacéuticos;
explosivos; anticongelantes; bebidas; antisépticos; medicina.
I.5. OXIGENO
Es el elemento numero ocho de la tabla periódica, con masa
atómica 16, fue descubierto por Priestley en 1772 por calcinación de
nitrato de potasio.
A partir de esto Lavoisier estableció, sus propiedades en la
combustión y en la respiración.
1.5.1. PROPIEDADES FÍSICAS
- Casi incoloro
- Densidad 1.05 g/ml
- No se licua hasta 183 °C
- Poco soluble en agua
- Muy electronegativo
I.6. REACCIONES QUÍMICAS PARA EL
RECONOCIMIENTO DE
ACETALDEHÍDO
I.6.1. REACCIÓN DE FEHLING.
Para oxidar acetaldehído por medio de la solución alcalina de
iones cúprico, se utilizan dos soluciones, una de sulfato de
cobre y otra de tartrato de sodio y potasio e hidróxido de
sodio.

La solución de sulfato de cobre se comporta como una
solución de oxido cúprico (CuO), el cual oxida al grupo
aldehído a grupos carboxílico y se reduce a oxido cuproso
(Cu2O), que es un de un color rojo ladrillo, la reacción es la
siguiente:
CH3 CHO + 2Cu++
+ 5OH CH3 C O + Cu2O + 3H2O
Si al efectuar el ensayo aparece la coloración rojo ladrillo, se
puede confirmar la presencia de acetaldehído.
I.6.2. REACCIÓN DE TOLLENS
El reactivo de Tollens es una solución amoniacal de nitrato
de palta, la cual se prepara agregando suficiente amoniaco a
la solución de nitrato de plata, con la cual se forma el
complejo argento amoniacal.
Ag+
+ 2NH3 Ag(NH3)2
+
Este complejo se comporta como un agente débilmente
oxidante y cuando reacciona con reductores fuertes, domo en
el caso del acetaldehído, la plata se deposita en forma de
metal sobre las paredes del recipiente, según la reacción
general:
CH3 C H + 2Ag(NH3)2
+
+ 3OH CH3 C O + Ag + 4NH3 + 2H2O

I. PARTE EXPERIMENTAL
I.7. DESCRIPCIÓN DEL PROCESO DE OBTENCIÓN
DEL
ACETALDEHÍDO
El acetaldehído se puede obtener en el laboratorio oxidando
C2H2OH en presencia de catalizadores en nuestro caso el Hiero
Molibdeno soportado en piedra pómez mediante la siguiente
reacción.
CH3 CH2OH + ½ O CH3 CHO + H2O
I.8. MECANISMO DE REACCIÓN
La mayoría de procesos catalíticos industriales importantes
ocurren en una interfase gas-sólido. El mecanismo de estas
reacciones esta basado en la teoría propuesta por Longmuir en 1916.
Este sugirió que el proceso ocurre en la forma siguiente:
a) Movimiento de las moléculas gaseosas hacia la superficie por
convección o difusión
R (sorbato)
000000000
FeMo
Corriente

.............................
C (absorbente)
b) Flujo de reactivos por los poros de la sustancia catalítica
c) Absorción de las moléculas del reactivo sobre la superficie. Esta
absorción se produce mediante un fuerte enlace químico y se
conoce como quimiosorción
R (sorbato)
000000000
.............................
C (absorbente)
d) Tiene lugar una reacción elemental entre las moléculas
absorbidas, o entre moléculas absorbidas o moléculas en fase
gaseosa.
.............................
C (absorbente)
R
C
•
F
O P

e) Desorción de las superficies de las moléculas producto
.............................
C (absorbente)
f) Flujo de productos a través de los poros de la sustancia catalítica.
g) Movimiento de las moléculas gaseosas desde la región superficial
mediante convección o difusión.
.............................
Donde:
R: Reactivos (etanol y oxigeno)
C: Catalizador (Hierro Molibdeno)
P: Productos (acetaldehído, agua)
1) CH3 CH2OH + ½ O CH3 CH2O (C) ½ O ∆F1
2) CH3 CH2OH (C) ½ O CH3 CHO + H2O + (C) ∆F2
CH3 CH2OH + ½ (C) CH3 CHO + H2O + (C) ∆F
F
•
•
•
Corriente
P

Donde:
(C): Catalizador sólido Hierro Molibdeno
∆F1 y ∆F : Energía libre de activación para cada uno de los pasos
en el mecanismo de reacción.
∆F : Energía libre de activación total para la reacción
∆F2 y ∆F1 : menor que ∆F
I.9. MATERIALES Y REACTIVOS
I.9.1. EQUIPOS:
◊ Reactor A nivel de banco: evaporador, precalentador,
reactor tubular, condensador
◊ Comprensora
◊ Refrigerante
I.9.2. MATERIALES
◊ Balón de destilación
◊ Trama de gases
◊ Cocinilla eléctrica
◊ Cronometro

◊ Comprensora
1.3PROCESO CON Fe-Mo
A nivel Industrial existen dos procesos: Para obtener acetaldehído a
partir de etanol
CH3 - CH20H ---- CH3 - CHO + H2 (deshidrogenación-400°C)
CH3 - CH20H + (Fe2 03/MO) ---- CH3-CHO + 220°C. H20 (Oxidación)
CH3 - CH20H + (Ag / AgO)-------- CH3-CHO + H20 350° C (Oxidación).
El proceso de deshidrogenación se escoge si se va a emplear el H2 para
hidrogenar o generar energía por su combustión. Es un proceso que tiene
alto consumo de energía (es endotérmico). El proceso de oxidación es el
más usado. En las primeras plantas de oxidación de alcoholes se utilizó
como catalizador Ag20/ Cu.
Actualmente en Colombia lo siguen empleando algunas industrias
(Sucromiles, Borden). Las plantas modernas (Pizzano) emplean
ferromolibdeno. La Montedisor hace un estudio comparativo de los dos
catalizadores y concluye que los catalizadores de Ferromolibdeno son
mejores. Dan más alta productividad, más alta resistencia al
envenenamiento, más larga vida al catalizador, menos costo en la
producción del catalizador, menos peligro de explosión o fuego pues
manejan concentraciones bajas del alcohol en la mezcla alcohol/aire. Dan
mayor selectividad (98% frente a 50%). menos temperatura de operación
(220°C frente a 320°C).

2. DISEÑO DEL EQUIPO
5.1 DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO
El Reactor catalítico a escala piloto está constituido por un evaporador,
un precalentador, un reactor, un condensador y un tablero de control.
El evaporador consta de un termómetro para medir la temperatura
optima de ebullición del reactivo, esta sobre una cocinilla para su
evaporación.
El precalentador tiene instalado dos resistencias las cuales sirven para
incrementar la temperatura del fluido de alimentación, en el cual
ingresa la mezcla de etanol y oxigeno (aire) para llevarlo hasta una
temperatura de 200 ºC para pasar luego al reactor, a la vez está
conectado a un rotámetro para medir el flujo de aire entrante.
El reactor en su interior tiene un lecho empacado (gránulos de pellets),
consta de una capa de aislante térmico (fibra de vidrio) y para el
control de las temperaturas consta de cinco termocuplas instaladas de

manera equidistante y tres resistencias que sirven para mantener una
temperatura de trabajo de 250 ºC, para finalmente obtener, el producto
que se encuentra en fase gaseosa que es condensado en el matraz en el
que se atrapa al acetaldehído y los otros gases se hace burbujear en
agua, siendo el acetaldehído un compuesto volátil se le mantiene al
matraz sumergido en un recipiente con agua a 4.5°C.
El tablero de control está distribuido en tres partes: precalentador,
evaporador (defectuoso) y reactor.
El precalentador y el reactor de lecho fijo tiene un interruptor para las
resistencias, un control digital para graduar las temperaturas y leer
los registros de las termocuplas en el tablero de control.
PARTE EXPERIMENTAL
1. PROCEDIMIENTO
 Se preparó 294.7g del catalizador Fe-Mo en una relación de 3:2 y
absorbidos por la piedra pómez en partículas de tamaño no mayor a 0.5
cm, se utilizó 260.3g y sobró 34.4g
 Este catalizador fue depositado hasta la altura dentro del reactor de
lecho fijo
 Se llenó en el evaporador 1200ml de etanol 96% pureza y se colocó sobre
la cocinilla para llevar a la temperatura de ebullición 70°C
 Se prendió el panel de control y se estableció la temperatura deseada
200°C del precalentador y 300°C en el reactor.
 se abrió la llave de entrada del fluido del aire y del etanol para que en la
temperatura establecida ingrese dichos componentes al precalentador.
 El etanol paso por la parte superior del reactor, donde se dio la reacción.

 Luego paso por el condensador para obtener por la parte inferior el
acetaldehído en líquido en un matraz de dos bocas, con la finalidad de
alimentar el producto por una de sus bocas y los gases que puedan pasar
por la otra boca.
 Se activa un cronometro en el instante del burbujeo saliente del
condensador.
 Alrededor del matraz se colocó un recipiente con agua a 4.5°C para
evitar que el acetaldehído se evapore o se desestabilice
 Se determinó un tiempo de 10 minutos y se extrae el producto.
 Se midió el volumen del producto para poder sacar un promedio del flujo
del etanol entrante y así poder saber cuál es el reactivo limitante y en
exceso.
I.10. CALCULOS
a) ESTEQUIOMETRÍA
nC2H5OH =










 −












=
520
760
416.22
1
291
273
1000
1
1094
lt
grmol
K
K
ml
lt
ml 66.91x 10-3
mol-gr C2H5OH
nO2- est = 66.91 x 10-3
mol-grC2H5OH =




 −
OHHmolC
grOmol
52
2
1
5.0
33.455 x 10-3
mol-gr O2

nO2- ali 

















=
520
760
100
21
414.22
1
min
1 2
grairemol
grOmol
airelt
airemolairelt
= 0.014 mol-gr O2/min
b) DE EXCESO DE OXIGENO
2
232
67.0
014.0
min
1062.4
min
014.0
Omol
grOmol
x
Omol
=
−
− −
VH2O = 152 ml H2O 























OmolH
OgrH
molOH
OmolH
OHml
grOH
grOH
molOH
2
22
1
18
1
179.0
42
1






OgrH
OmolH
2
2
1
1
= 51.46 ml H2O
c) FLUJO MOLAR DE AIRE
min
0446.0
414.22
1
min
1 airegrmol
aire
airegrmolairelt
faire
−
=




 −
=
d) FLUJO MOLAR DE O2
=




 −
=
airelt
grmolaire
fO
414.22
O21
min
gr-mol04456.0 2
2 9.37 x 10-3
min
O2grmol −
e) FLUJO MOLAR DE ETANOL

f C2H5OH =
min
10*34.1
50
1091..66 52352
3
OHHgrCmol
miin
OHHgrCmolx −
=
− −
−
f) RELACIÓN MOLAR DE ALIMENTACIÓN
OHHgrCmol
grOmol
OHHgrCmol
grOmol
x
f
f
OHHC
O
52
2
523
23
52
2
99.6
min
10*34.1
min
1037.9
−
−
=
−
−
=
−
−
g) FLUJO MOLAR DE AGUA
min
057.0
18
1
1
1
min50
46.51 2
2
2
2
22
2
OgrHmol
OgrH
OgrHmol
OmlH
OgrHOHml
f OH
−
=











=
h) FLUJO MOLAR DE ALIMENTACIÓN
min
10*0446.0
min
10*34.1 3523 airegrmolOHHgrCmol
fT
−
+= −−
min
lim
10*38.1 3 entaciónagrmol
fT
−
=
2. LOS EFECTOS EXTERNOS DE LA REACCIÓN
1. La velocidad de reacción catalítica se ve
afectada por la concentración del catalizador y si ésta es diferente la

constante de velocidad estaría en relación de la constante de velocidad
ideal y de la constante de transferencia de masa
Si Cb-Cs=0 se dice que el efecto externo es despreciable
CONCLUSIONES
1. Se obtuvo acetaldehído por oxidación del alcohol etílico empleando el
catalizador hierro molibdeno soportado en piedra pómez.
2. Se utilizó el reactor catalítico de lecho fijo para
oxidar el alcohol etílico
3. El flujo de etanol es :
min
10*34.1
523 OHHgrCmol −−
4. La cantidad de oxígeno en exceso utilizado es:
267.0 Omol
5. El uso de este reactor de lecho fijo como la baja
conductividad térmica de los soportes cerámicos típicos que se

comportan cuasi adiabáticos y hay variación de temperatura y los
sobrecalentamientos que impiden una buena eficiencia del catalizador
BIBLIOGRAFIA
 SMITH. J. M, Walter P. Murphy, Ingeniería de la Cinética
Química, Ediciones Mc Graw-Hill Book Company INC. México -
1968.
 OCTAVE, Levenspiel. Ingeniería de las reacciones químicas.
Editorial Reverte, España, 1981
 CHANG, Raymond. Química Editorial Máx. Well 1991.
 INTERNET :
http://www.acetaldehído/obtención/propiedades/usos/com.htm.

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