Saludos a todos la comunidad activa de steemit, en esta oportunidad quiero hablarles a modo general de como ocurren las transformaciones de la materia prima en productos en la industria química. La ingeniería química es la responsable de esta arduosa y fascinante labor. Para los que se pregunta ¿Como se hace?
La industria química se encarga de llevar a nuestras manos todos los productos que son indispensables para nuestro estilo de vida: Combustibles, plásticos, alimentos, detergentes, cosméticos, medicamentos y toda la infinidad de productos que a diario consumimos.
Para obtener todos estos productos naturalmente se parte de una materia prima, esta generalmente pasa por un proceso de transformación, una planta química, en esta se llevan a cabo una infinidad de operaciones que juntas logran obtener el producto deseado. Todas estas operaciones se pueden esquematizar básicamente en 3 módulos: Modulo de síntesis, módulo de separación y módulo de acondicionamiento de corrientes.
Empecemos con el corazón del proceso de la industria química:
MÓDULO DE SÍNTESIS
Supongamos que el producto deseado necesita un proceso de transformación química, es decir debe ocurrir una reacción química para su obtención. En este caso la materia prima, conocida como reactante, sufre una transformación en su estructura para dar origen al producto final. Ejemplo, el polietileno un polímero altamente conocido por su amplia aplicación, se obtiene a partir de la polimerización del etileno, que a su vez se obtiene por la des-hidrogenación del etano que proviene de las reservas de gas natural
Las reacciones son de diversa naturaleza y complejidad, según sean los productos deseados, y se llevan a cabo en volúmenes de control conocidos como reactores. Así mismos la reacciones químicas necesitan de condiciones de presión y temperatura para llevarse a cabo, muchas nos son espontaneas a la condiciones ambientales y requieren de altas presiones y temperaturas elevadas para darse. Un ejemplo son las reacciones de formación del amoniaco que se llevan a cabo cerca de los 800°C.
Para cumplir con los requerimientos energéticos de la reacciones, los reactores son acondicionados para los mismos. Si la reacción requiere energía se acopla un sistema de calentamiento que emplea vapor de agua, si la reacción en altamente endotérmica; y si la reacción es altamente exotérmica,se acopla un sistema para retirar calor del sistema mediante agua de enfriamiento
Las reacciones químicas de igual forma tienen lo que se conoce como velocidad de reacción, que simplemente es la velocidad a la cual se forman los productos y se consumen los reactantes, existen reacciones que se llevan a cabo de una forma muy rápido y otras que se llevan muy lentamente. Para reacciones con velocidades de reacción muy bajas se suelen emplear catalizadores para favorecer la velocidad de la reacción y pueda ser llevada en un tiempo menor. La reacción de combustión se lleva a cabo instantáneamente en cambio las reacciones pertinentes para destruir microorganismos de un efluente de aguas puede tardar días.
Los catalizadores son especies que facilitan la reacción, aumentando su velocidad o proporcionando el medio para que se lleve a cabo, prestando su superficie para llevar a cabo la reacción en un ciclo catalítico, esta especie no se ve consumida durante la reacción. Normalmente suelen ser mezcla de metales como paladio, platino, vanadio, níquel, cobalto, molibdeno…
En la mayoría de los casos se producen reacciones colaterales a la reacción principal, que es la que obtiene el producto deseado, por lo que se forman productos indeseados en el reactor, disminuyendo así la tasa de producción de producto principal, por esto se diseña en pro de favorecer la conversión y la selectividad de la reacción principal, así como de establecer la condiciones para que la reacciones colaterales se den en menor proporción.
Reacciones en la obtención de AM. (Elaboración propia)
De igual forma la termodinámica y el equilibrio químico impiden que toda la materia prima sea totalmente convertida en productos, lo que implica que la corriente de salida de reactor no contenga solo el producto deseado, esta corriente viene acompaña de lo materia prima que no se consumió y de los productos colaterales de las reacciones no deseadas. Debido a esto para obtener el producto deseado purificado requiere ser enviando a otro modulo del proceso, conocido como el módulo de separación
En conclusión la labor en este módulo es diseñar el reactor adecuado, con la condiciones adecuadas para que la conversión de la materia prima en producto se la mayor posible, minimizando las perdidas de materia energía y costes de producción y maximizando la calidad del producto a obtener.
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