Manual de procesos industriales de AMINAS.pdf

7/25/2019 Manual de procesos industriales de AMINAS.pdf

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UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL

FRANCISCO DE MIRANDA

NCLEO EL SABINO.

REA DE TECNOLOGA.

UNIDAD CURRICULAR QUMICA ORGNICA II.

AUTOR: Roraima Salazar. CI. 19.945.258.

TUTOR ACADMICO: M. Sc. Angie Marn.


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II

INDICE.

INTRODUCCIN....................1

OBJETIVOS

Objetivo General .......................................................................................................2

Objetivos Especficos ................................................................................................2

PARTE I

1. PROCESOS PARA LA OBTENCIN DE AMINAS..4

1.1 Produccin de Anilina mediante la reduccin de Nitrobenceno con Hierro

Y cido Clorhdrico....4

1.2 Produccin de Etanolamina a partir de xido de etileno con Amonaco...7

1.3 Obtencin de Metilamina a partir de metanol y Amonaco..9

1.4 Obtencin de Anilina mediante la Amonlisis del cloro-benceno 12

1.5 Fabricacin de -feniletilamina a partir de acetofenona mediante el mtodo de

Aminacin reductiva de aldehdos y cetonas.15

1.6 Hidrogenacin Cataltica en proceso contino para la obtencin de Anilina..17

PARTE II

2. APLICACIN INDUSTRIAL DE LAS AMINAS EN PROCESOS INDUSTRIALES...20

2.1. Produccin de difenil diisocianato (MDI) a partir de Anilina, para su utilizacin

como materia prima en la fabricacin de espumas rgidas de poliuretano..20

2.2. Fabricacin y vulcanizacin del caucho natural, mediante la utilizacin de

Dimetil-amina. .27

2.3 Produccin de sal de diazonio a partir de aminas aromticas (2.4,6- trimetilami-na) 31

2.4. Fabricacin de propelentes slidos de doble base, utilizando

2-Nitrodifenilamina como estabilizante.... .33

2.5 Dietil-amina como inhibidor de la corrosin en la industria metalrgica.35

2.6 Di-etanolaminas para Procesos de Purificacin de Gases...37

2.7 Aminas en la Fabricacin de plaguicidas agrcolas (Ciclohexilamina)43

2.8. Fabricacin industrial de Resinas a partir de Melamina..47

2.9. Aminas en la industria farmacutica. Sntesis de la Dopamina..50


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III

2.10. Aminas en el Proceso de Curado de Adhesivos Industriales epoxi.52

REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS......55


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IV

INDICE DE FIGURAS.

FIGURA N 1.Diagrama de proceso de Reduccin del Nitrobenceno con Hierro ycido Clorhdrico... .........5

FIGURA N 2.Reaccin para obtencin de Anilina a partir de Nitrobenceno con Hierro

y cido Clorhdrico..6

FIGURA N 3. Estructura qumica tridimensional de la Anilina6

FIGURA N 4.Reaccin para la produccin de mezcla de etanolaminas.7

FIGURA N 5.Tabla de Etanolamina a partir de NH3 y xido de etileno a 30 C y 1,5

bar..... 7

FIGURA N 6. Diagrama del Proceso de produccin de etanolamina a partir de xido

de etileno y Amonaco.... 8

FIGURA N 7.Reacciones involucradas en el proceso de obtencin de

Metilamina......................9

FIGURA N8. Diferentes estructuras de la Metilamina...10

FIGURA N 9. Diagrama de proceso para la obtencin de Metilamina a partir de

metanol y amonaco en presencia de un catalizador..11FIGURA N 10. Reacciones para la obtencin de Anilina.12

FIGURA N 11. Diagrama de proceso de la Amonlisis del cloro-benceno14

FIGURA N 12. Ejemplo de la aplicacin de la Amonlisis en la sntesis de

Bencilamina... 14

FIGURA N13. Reaccin para la formacin de -feniletilamina a partir de

acetofenona 16

FIGURA N 14. Diagrama de proceso para la obtencin de -feniletilamina.16

FIGURA N 15. Reaccin general para la produccin de anilina mediante

Hidrogenacin cataltica...18

FIGURA N 16. Reaccin para la formacin de Anilina.18

FIGURA N 17. Diagramade proceso para la obtencin de nitrobenceno.21

FIGURA N 18. Estructura qumica del MDI. ..23

FIGURA N 19. Diagrama de proceso de la fabricacin de espuma rgida de

poliuretano..25


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V

FIGURA N 20. Diagrama de proceso para la Produccin de difenil diisocianato (MDI)

a partir de Anilina, para su utilizacin como materia prima en la fabricacin de

espumas rgidas de poliuretano.,26

FIGURA N 21. Esquema de proceso para la fabricacin de caucho..30

FIGURA N 22. Reaccin de las aminas con cido nitroso (Reaccin de

diazotacin)31

FIGURA N 23. Diagrama de proceso para la purificacin de gases utilizando Di-

etanolamina 32

FIGURA N 24. Esquema de las operaciones de la etapa de pre-mezcla en la

formulacin seca de plaguicidas.44

FIGURA N 25. Etapa de trituracin final y combinacin en la formulacin seca de

plaguicidas.45

FIGURA N 26. Formulacin hmeda de plaguicidas.46

FIGURA N 27. Esquema de proceso para la produccin de resinas de melamina.49

FIGURA N 28. Reaccin de la melamina con el Formol...50

FIGURA N 29. Sntesis de la dopamina..51

FIGURA N 30. Caractersticas de algunos endurecedores amnicos empleados en los

adhesivos epoxi.53


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1

INTRODUCCIN.

La Qumica orgnica, tambin llamada Qumica del carbono, se ocupa

de estudiar las propiedades y reactividad de todos los compuestos que llevan

carbono en su composicin. El nmero de compuestos orgnicos existentes

tanto naturales, (las sustancias que constituyen los organismos vivos:

protenas, grasas, azcares, siendo de ah donde se deriva el sobrenombre de

Qumica orgnica), como artificiales, (por ejemplo, los plsticos); es

prcticamente infinito, dado que el tomo de carbono tiene gran capacidad para

formar hasta cuatro enlaces de tipo covalente, pudiendo ser stos: sencillos,

dobles o triples y enlazarse con elementos tan variados como hidrgeno,oxgeno, nitrgeno, azufre, flor, cloro, bromo, yodo, entre otros y formar

cadenas de variada longitud, desde un tomo de carbono hasta miles; siendo

lineales, ramificadas o, incluso, cclicas.

As, la vida tal y como la conocemos se basa en compuestos de

carbono. Largas cadenas de tomos de carbono unidas a tomos de otros

elementos que forman las grandes molculas que intervienen en los procesosvitales. Las Aminas son compuestos orgnicos que pueden ser considerados

como compuestos derivados del amoniaco (NH3) en el que uno, dos o los tres

hidrgenos han sido sustituidos por radicales orgnicos, constituyendo de esta

forma las aminas primarias, secundarias o terciarias, respectivamente. Su

grupo funcional es el llamado grupo amino que se caracteriza por otorgar el

carcter o comportamiento bsico al compuesto. Este comportamiento as

como las propiedades de las aminas, son estudiados en la unidad curricularQumica orgnica II, no obstante durante el desarrollo del contenido, no se

logra profundizar en aquellos procesos industriales que permiten la obtencin y

utilizacin de las aminas, es por ello que se plantea el desarrollo del presente

manual con el objeto de identificar, analizar y describir tales procesos, para de

esta forma aplicar los conocimientos que sean adquiridos, en diversas y

distintas reas de estudio que poseen relacin con lo estudiado.


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2

OBJETIVOS.

Objetivo General

- Actualizar los procesos industriales ms importantes para la obtencin

y aplicacin de Aminas.

Objetivos Especficos

- Identificar los procesos industriales para la obtencin y aplicacin de

Aminas.

- Seleccionar los procesos industriales para la obtencin y aplicacin de

Aminas, ms comnmente utilizados.

- Describir los procesos industriales para la obtencin y aplicacin de Las

Aminas seleccionadas para su estudio.


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4

1. PROCESOS PARA LA OBTENCIN DE AMINAS.

1.1 Produccin de Anilina mediante la reduccin del Nitrobencenocon Hierro y cido Clorhdrico.

La Anilina es un compuesto orgnico lquido entre incoloro y ligeramente

amarillo, de olor caracterstico. No se evapora fcilmente a temperatura

ambiente, es levemente soluble en agua y se disuelve fcilmente en la mayora

de los solventes orgnicos 1. En el ao 1842, Zinin demostr que se puede

obtener la anilina por reduccin del nitrobenceno. Anteriormente, Fritzsche

haba obtenido el mismo cuerpo por tratamiento del ndigo con lcalis y le

haba dado el nombre de anilina, derivndolo del nombre espaol de ail

empleado tambin para designar el ndigo (planta de la cual se obtiene una

tinta caracterstica de color azul). 2

La reduccin del nitrobenceno tiene lugar limpia y rpidamente con

hidrgeno naciente, por ejemplo con hierro y cido clorhdrico (Ver figura N 1),incluso el hierro solo sin la ayuda del cido clorhdrico, puede reducirse al

nitrobenceno, oxidndose a xido de hierro- 3. Por ello, se agrega a las

limaduras de hierro solamente una solucin dbil de cloruro de hierro -2, que

cataliza el proceso de produccin razn por la cual a esta solucin se le

denomina catalizador, a pesar de que el verdadero reductor es el hierro.

La reduccin se lleva a cabo en un recipiente de fundicin con agitador (1),el hierro se adiciona en forma de finas limaduras, desde el depsito (2), por

medio de un tornillo alimentador (3). Al mismo tiempo, desde el recipiente (4)

se agrega nitrobenceno y, desde (5) el catalizador. La solucin de catalizador

se agrega de una sola vez al principio, mientras que el hierro y el nitrobenceno

se suministrarn segn las necesidades de la reaccin. Una vez aadido la

cantidad requerida de ambos, se los mantiene durante algunas horas bajo

calefaccin externa para que la reaccin se complete. Despus se deja enfriar

y se aade cal, en el mismo reactor, para neutralizar, se deja sedimentar el


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5

contenido y se conduce, mediante el rebosadero (6), la anilina sobrenadante al

recipiente de neutralizacin. A continuacin se hace pasar la anilina que qued

sobre el lodo, al sedimentador (8), desde el cual despus de la sedimentacin

y de la separacin del agua, se recoge para ser colocada en el depsito (9).

El lodo de los recipientes (7 y 8) se hace retornar al recipiente (1). El

conjunto del lodo (1) contiene todava mucha anilina que se arrastra por

inyeccin del vapor (10) (la anilina es fcilmente voltil con vapor de agua). En

el refrigerante tubular (11) se condesa la mezcla y se pasa al depsito

decantador (9). La anilina se rene en la capa inferior a causa de su mayor

densidad y, despus de almacenada en un depsito, se la conduce a la

columna (12).2

FIGURA N1.Diagrama de proceso de Reduccin del Nitrobenceno con Hierro y

cido Clorhdrico.2


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6

Por su parte, el agua de anilina que sobrenada en (9), puede llevarse al

reactor y ser evaporada en l. El refrigerante de tubos (11), acta, durante la

reduccin, de refrigerante de reflujo. 2

El lodo de xido de hierro en (1), es un valioso producto secundario de las

fbricas de anilina. Se le separa de la cal, se lava bien, se recoge por

sedimentacin y, finalmente se convierte en pigmento por calentamiento al rojo

vivo y por molienda. La anilina que se recupera del lodo se precipita en el

depsito (9) y se le extrae del mismo tras la clarificacin 2, (tcnica

ampliamente difundida en la remocin de turbiedad y color del agua, que

implica la utilizacin de coagulantes. Estos provocan que las finas partculas

que determinan la turbiedad se agrupen, formando flculos cuya precipitacin y

remocin es mucho ms simple).3

La anilina del depsito (9) contiene todava algo de agua. Para purificarla se

destila primeramente a presin ordinaria y despus a un vaco de 85 mm Hg,

hasta que se ha eliminado la totalidad del agua, despus se redestila a la

misma presin, a la cual la anilina pura pasa a los 113 C. 2

FIGURA N 2.Reaccin para obtencin de Anilina a partir de Nitrobenceno con

Hierro y cido Clorhdrico.1

FIGURA N 3.Estructura qumica tridimensional de la Anilina.

1


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7

1.2 Produccin de Etanolamina a partir de xido de etileno con

Amonaco:

La etanolamina, tambin llamada el aminoetanol-2 omonoetanolamina (abreviado a menudo como MEA ), es un

compuesto qumico orgnico que es una amina primaria,

debido a un grupo amino en su molcula, y un alcohol primario, debido a la

presencia de un grupo hidroxilo. Como otras aminas, la monoetanolamina

acta como base dbil. As mismo, es un txico, inflamable, corrosivo, lquido

viscoso descolorido con un olor similar al del Amonaco. 4

Es producida reaccionando el xido de etileno con el amonaco, para ello el

xido de etileno reacciona exotrmicamente con el Amonaco en disolucin

acuosa al 20% o 30%, a 60C- 150C y a 30 - 150 bares, con una gran

selectividad. Cabe destacar que es posible formar una mezcla, a stas

condiciones, de las tres posibles etanolaminas: dietalonamina (DEA), de la

trietanolamina (T) y de la estudiada etanolamina. 5

FIGURA N 4. Reaccin para la produccin de mezcla de etanolaminas. 5

La composicin del producto de reaccin puede variarse, modificando las

diferentes proporciones de amoniaco y xido de etileno. Cuanto mayor es el

exceso de amonaco, tanto ms alto es el contenido de monoetanolamina.

Proporcin molar Proporcin de selectividad

NH2: OE Monoetanolamina Di Tri

10:1 75 21 4

1:1 12 23 65

FIGURA N 5. Tabla de Etanolamina a partir de NH3 y xido de etileno a 30 C y 1,5 bar.5


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8

El xido de etileno es un compuesto de poder reactivo muy elevado, y como

ya se mencion, al reaccionar con el amonaco produce una reaccin

fuertemente exotrmica que puede llegar a ser explosiva y vaporosa. Es por

ello, que suele utilizarse generalmente, un reactor construido con materiales

capaces de soportar tales condiciones, y que permite que se lleven a cabo las

reacciones que producen la etanolamina, especificndose las condiciones de

temperatura y presiones anteriores, as mismo se utiliza un catalizador que

puede ser: estao, aluminio, cloruro de hierro, e inclusive la exposicin directa

a la luz y calor, con el fin de acelerar el proceso. 6

Una vez obtenida la etanolamina, sta llega a ser ampliamente utilizada enla fabricacin de cosmticos, como constituyentes de jabones y cremas,

gracias a su suave reaccin bsica. 5

FIGURA N 6. Diagrama del Proceso de produccin de etanolamina a partir de

xido de etileno y Amonaco.


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9

1.3 Obtencin de Metilamina a partir de Metanol y Amonaco.

La Metilamina es el compuesto orgnico de frmula CH3NH2. Es un gas

incoloro derivado del amonaco, donde un tomo de Hidrgeno se reemplazapor un grupo metilo. Es la amina primaria ms sencilla que existe. Suele ser

distribuida en disolucin de metanol, etanol y agua, o como gas anhidro en

contenedores metlicos presurizados. Tiene un fuerte olor similar al pescado,

emplendose como materia prima en la sntesis de muchos otros compuestos

comercialmente disponibles, por lo que se fabrican cientos de millones de

kilogramos cada ao. 7

La Metilamina se obtiene industrialmente a partir de metanol y amonaco

utilizando Al2O3o un silicoaluminato como catalizador, todo a temperaturas de

350 C a 500 C, y a presiones que van desde los 100 hasta los 200 bares 8. La

dimetilamina y la trimetilamina se coproducen conjuntamente; as la cintica de

la reaccin y la proporcin entre los reactivos determinarn la proporcin de

los tres productos a obtener 7.Posteriormente la mezcla obtenida se separa

mediante la destilacin a presin o mediante una destilacin extractiva, la cual

se basa en las diferencias en los puntos de ebullicin que conforma la mezcla.8

Metanol Amonaco Metilamina + Agua

Metilamina Metanol dimetilamina + Agua

Dimetilamina Metanol Trimetilamina + Agua

FIGURA N 7. Reacciones involucradas en el proceso de obtencin de

Metilamina.

7


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10

De esta forma se establece, las temperaturas de ebullicin de los

compuestos que conforman la mezcla: 267,2 K (-5,95 C) para la Metilamina;

280 K (6,85 C) para la dimetilamina, y 276,02 K (2,87 C) finalmente para la

trimetilamina. As, al ejecutarse la destilacin correspondiente para la

separacin de los tres compuestos, la seccin de tope de la torre de

destilacin, se ve enriquecida por el componente ms voltil, es decir la

Metilamina, mientras que los otros dos compuestos de la mezcla son extrados

por la seccin de agotamiento de la torre.

Actualmente, para el proceso de obtencin de la Metilamina, puesto que la

presin no tiene influencia importante en el transcurso de la reaccin, desde elpunto de vista tcnico se ha establecido como adecuada la presin de 20 bar. 8

La seleccin de un solvente conveniente en la separacin a realizar, es de

vital importancia para este tipo de destilacin. La cantidad, el coste y la

disponibilidad del solvente deben ser considerados. As mismo, el solvente

debe ser fcilmente separable del producto inferior, y no debe reaccionar

qumicamente con los componentes o la mezcla, o causar corrosin en el

equipo. Es por ellos que se utiliza el catalizador Al 2O3, el cual es el ms

conveniente para efectuar el proceso bajo las condiciones ms ptimas. 8

FIGURA N 8.Diferentes estructuras de la Metilamina.

7


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11

.

FIGURA N 9. Diagrama de proceso para la obtencin de Metilamina a partir de

metanol y amonaco en presencia de un catalizador.

Luego de obtenida la Metilamina, esta se almacena en recipientes de acero

al carbono o acero inoxidable; o en pequeas cantidades en vasijas de vidrio

loza. A temperatura ambiente la Metilamina pura ha de conservarse a presin;

en cualquier caso, debe tenerse bajo nitrgeno para evitar el contacto con el

dixido de carbono (con el que forma carbonatos) y la humedad. Finalmente,

sta es utilizada para la produccin de bactericidas, insecticidas, entre otros.9


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12

1.4. Obtencin de Anilina mediante la Amonlisis del Cloro-

benceno.

La anilina, la amina que se fabrica en mayor cantidad, consume una

proporcin importante de la produccin de benceno y es uno de los productos

clave de la historia de la qumica orgnica. Es materia bsica para la

fabricacin de: espumas rgidas de poliuretano, antioxidantes y aceleradores

para el caucho, colorantes, medicamentos, plaguicidas y reveladores

fotogrficos.

La anilina se obtiene generalmente, a nivel industrial, por

reduccin del nitrobenceno, sin embargo puede ser

obtenida a travs de otros procesos como la Amonl is is

del c loro-bencenoo fenol.

Este proceso se utiliza en unas pocas fbricas y en

circunstancias econmicas particulares, como por ejemplo, cuando se requiere

la superproduccin de cloro. Para ello en un reactor, ajustado a las condiciones

aproximadas de: 70 atm y 200 C, se hace reaccionar cloro-benceno con el

Amonaco. Cabe destacar que si se desea obtener anilina a partir de fenol, se

realiza el mismo procedimiento en un reactor, especificando las condiciones de

200 atm y 400 C, pero haciendo uso de Al2O3 como catalizador de la

reaccin.10. (Ver figura N 11)

FIGURA N 10.Reacciones para la obtencin de Anilina. 10


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13

Durante el proceso de Amonlisis, ocurre lo que se conoce como

sustitucin nucleoflica: El desplazamiento del halgeno (cloro en este caso)

por NH3, generndose una sal de amina, de la que esta ltima puede

liberarse por un tratamiento con ion hidrxido; lo que constituye una

desventaja en producir anilina por este mtodo, ya que se genera ms aminas

(productos secundarios) y se adquiere ms gastos al tratar de eliminar estos.

El halogenuro orgnico es atacado por el amoniaco nucleoflico del

mismo modo que lo es por los iones hidrxido, alcxido, cianuro

acetiluro y la molcula de agua:

Durante el proceso, mientras las especies se encuentran reaccionando

dentro del reactor especificado para el mismo, es probable que el amoniaco

ataque a un hidrgeno para formar un alqueno, esto es debido a que la

eliminacin tiende a competir con la sustitucin, como sucede con otras

reacciones de este tipo. Por consiguiente, la Amonlisis da los

rendimientos ms elevados con halogenuros primarios (donde predomina

la sustitucin) y es prcticamente intil para los terciarios (donde

predomina la eliminacin).11


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14

FIGURA N 11. Diagrama de proceso De la Amonlisis del Cloro-benceno.

FIGURA N 12. Ejemplo de la aplicacin de la Amonlisis en la sntesis de

Bencilamina.11


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15

1.5 Fabricacin de -feniletilamina a partir de acetofenona mediante

el mtodo de Aminacin Reductiva de Aldehdos y cetonas.

La aminacin reduct iva, es una reaccin qumica que implica la conversin

de un grupo carbonilo ya sea de una cetona o aldehdo en una amina. 12

La reduccin se logra catalticamente usando cianoborohidruro de

sodio, (NaBH3CN). La reaccin comprende la reduccin de un compuesto

intermediario (una imina, RCH=NH o R2C=NH) que contiene un doble

enlace carbono-nitrgeno. 13

Es habitual, llevar a cabo las distintas reacciones en un nico recipiente(reactor), y que sean alimentados todos los compuestos necesarios para la

formacin de la - feni let i lamina (acetofenona, amonaco, complejo reductor)

(Ver figura N 13), con la formacin de la imina y su reduccin sucediendo al

mismo tiempo. Esto sera una aminacin reductora directa, donde se usa el

NaBH3CN agente reductor mucho ms reactivo con las iminas que con el

grupo carbonilo y considerablemente ms estable al pH cido que requiere la

formacin de aqullas, as mismo la utilizacin de este agente reductor permite

llevar a cabo la sntesis en una nica etapa. Sin embargo, otro reductor

tambin usado en esta sntesis es el triacetoxiborohidruro de sodio

NaBH(OAc)3, que no tiene los problemas de toxicidad del NaBH3CN.12

Cabe destacar, que la imina formada durante la reaccin (producto

intermedio), puede ser aislado, retirado y reducido con otro agente reductor,

apropiado, es por ello que durante la reaccin puede ser agregado Hidruro de


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16

Litio Aluminio (LiAlH4), evitando de esta forma la dialquilacin de la amina, es

decir la transferencia de una de los alquilos a otra molcula.

Fig ur a N 13. Reaccin para la formacin de -feniletilamina a partir de

acetofenona.14

Durante el proceso de

formacin de la amina

estudiada, en el reactor

utilizado, es necesario

especificar las condiciones

de 150 C de temperatura, y de

250- 300 atm de presin aproximadas, para obtener el

producto deseado.14

FIGURA N14. Diagrama de proceso para

La obtencin de -feniletilamina.

Tambin, durante la aminacin reductiva, el aldehdo o la cetona no

slo puede reaccionar con amoniaco, sino tambin con la amina primaria

recin formada, y por tanto puede generar cierta cantidad de amina

secundaria (producto secundario). Esta tendencia de la reaccin a

continuar ms all de la


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17

etapa deseada puede restringirse bastante bien por las proporciones de

los reactivos empleado. 13

La fenilet i lamina (FEA) es qumicamente unaamina aromtica muy simple, de frmula C8H11N;

semejante a las anfetaminas; utilizado como

estimulante y como alcaloide, muchas veces en la fabricacin de drogas. 12

1.6 Hidrogenacin cataltica en proceso contino para la obtencin

de Anilina.

La hidrogenacin cataltica no solamente se aplica para la obtencin de

alquenos, sino a otros muchos compuestos, como cidos, alcoholes y cetonas,

incluyendo aminas aromticas.

Como ya ha sido mencionado anteriormente, la amina con mayor utilidad

industrial es la anilina, por la misma razn en la actualidad existen numerosos

procesos que permiten su obtencin y con altos rendimientos. Uno de esos

procesos es la hidrogenacin cataltica, el cual es ampliamente utilizado en

grande fbricas con capacidades del orden de 30.000 a 50.000 toneladas/ao,

en produccin continua.

Para llevar a cabo el proceso es necesario hacer reaccionar nitrobenceno

con hidrgeno en presencia de un catalizador que puede ser Nquel, Paladio,

Cromo, Cobre, Cobalto, sobre almina, todo esto a temperatura de 400 C.

El reactor utilizado para la hidrogenacin cataltica, comprende un casco

cerrado y de orientacin vertical, generalmente cilndrico, el cual posee una

entrada para los lquidos (nitrobenceno y catalizador) en su extremo inferior y

una salida para los vapores (hidrgeno) en su extremo superior; operando el

reactor a presin atmosfrica. La reaccin generada es muy exotrmica, es por

tal razn que el reactor lleva un sistema de refrigeracin muy eficaz en su


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18

estructura, para evitar prdidas de energas y posibles complicaciones en el

proceso.

FIGURA N 15. Reaccin general para la produccin de anilina mediante Hidrogenacin

cataltica.10

En pocas recientes la hidrogenacin cataltica del nitrobenceno, a presin normal,

en fase gas y con cobre como catalizador ha desplazado parcialmente a la reduccin

con hierro, explicada ya anteriormente.

FIGURA N 16. Reaccin para la formacin de Anilina.


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2. APLICACIN DE LAS AMINA EN PROCESOS INDUSTRIALES.

2.1. Produccin de difenil diisocianato (MDI) a partir de Anilina, para

su utilizacin como materia prima en la fabricacin de espumas rgidas de

poliuretano.

La anilina es necesaria para la

fabricacin de metileno difenil

diisocianato (MDI), un componente

qumico clave en la produccin de

espumas de poliuretano y elastmeros.

Las espumas rgidas se utilizan por ejemplo en refrigeradores y congeladores,y las espumas rgidas de aislamiento trmico en la industria de la construccin

y tubos de calefaccin.

Para lograr la fabricacin de las espumas rgidas de poliuretano, se lleva a

cabo primeramente un proceso de nitracin en el que se hace reaccionar

benceno con cido ntrico en presencia de un catalizador que suele ser

generalmente cido sulfrico, el cual tiene la misin de fijar el agua formada,que de otro modo, impedira prematuramente la reaccin. 15

El proceso de nitracin se realiza en recipientes agitadores de fundicin en

los que los suministros de benceno y cido ntrico estn dispuestos de tal modoque se consuman lo ms completamente posible, as mismo se mantiene una

temperatura de 40 a 50 C y se va adicionando el H2SO4 progresivamente,

luego ambos pasan productos pasan a un mezclador y posteriormente a un

decantador en donde se recoge el cido de mezcla mucho ms denso formado

durante su paso por los nitradores, repitindose el proceso nuevamente, hasta

llevarse el producto obtenido a un proceso de lavado con una solucin de sosa

comercial, y eliminando as los rastros de cido que hayan podido quedar

contenidos, luego del lavador se lleva a un proceso de destilacin a vaco, en


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21

donde se separan el agua y el benceno quedando de esta forma el

nitrobenceno tcnicamente puro. 15

FIGURA N 17. Diagrama de proceso para la obtencin de nitrobenceno.15

Luego de ejecutada la nitracin, se lleva a cabo la segunda parte del

proceso que consiste en hacer reaccionar el nitrobenceno obtenido con

hidrgeno y un catalizador que puede ser: Nquel, Cromo o cobre, sobre

almina. Este proceso es conocido como hidrogenacin cataltica, y para que

se efecte es necesario que el reactor lleve un sistema de refrigeracin ya que


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22

la reaccin originada es de carcter muy exotrmico. (Ver parte I.

h id rogen acin Cataltic a).

As una vez efectuada la etapa de hidrogenacin se obtiene la Anil ina, que

posteriormente ser condensada con formaldehido en presencia de un

catalizador de carcter cido, los cuales son alimentados al reactor

correspondiente y en el que acto seguido se mezclarn, manteniendo

temperaturas mayores a los 75C en todo el circuito dispuesto para la reaccin,

formndose de esta forma la di-anilina de metileno conocida comnmente

como (MDA). 16

Una vez obtenida la MDA, se procede a la etapa de Fosgenacin, donde

reacciona el MDA obtenido con fosgeno u Oxicloruro de Carbono, que es un

compuesto cuya frmula qumica es COCl2, siendo un gas generalmente

incoloro y no inflamable, con un olor agradable, similar al del heno recincortado. Es una sustancia qumica artificial, aunque pequeas cantidades son

formadas en la naturaleza a partir de la degradacin de compuestos del cloro.18

Tales reacciones se conducen en presencia de una base por ejemplo piridina,

la cual absorbe el cloruro de hidrgeno presente durante la reaccin. 16

RNH2+ COCl2 RN=C=O + 2 HCl


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23

En el procedimiento se utilizan mezclador industrial, en donde ambos

productos se mezclan de forma rpida, mediante difusin (del fosgeno),

adquirindose una mezcla deMDIes decir el diisocianato deseado.

Una vez obtenida la mezcla de MDI es necesaria la separacin de la misma,

es decir se forma una mezcla de MDI polimrico que contiene tres ismeros:

2.2 - MDI, 2.4 - MDI, y 4.4 - MDI. El ismero 4.4 MDI es el requerido, tambin

conocido como MDI puro y que ser utilizado para la fabricacin de la espuma

de poliuretano. Para ello, es necesario realizar una destilacin de la mezcla de

MDI, la misma debe realizarse a condiciones de vaco. 17

FIGURA N 18. Estructura qumica del MDI. 17


29/63

24

Finalmente se procede a la etapa de purificacin de la mezcla, en la que se

realiza el fraccionamiento de la misma en una columna de fraccionamiento para

obtener el ismero 4,4MDI. sta permite un mayor contacto entre los vapores

que ascienden con el lquido condensado que desciende, por la utilizacin de

diferentes "platos". Esto facilita el intercambio de calor entre los vapores (que

ceden) y los lquidos (que reciben). Ese intercambio produce una transferencia

de masa, donde los lquidos con menor punto de ebullicin se convierten en

vapor, y los vapores con mayor punto de ebullicin pasan al estado lquido,

obtenindose una mezcla de 2,4MDI.

As, una vez que se posee el difeni l di isoc ianato puro, se procede a la

fabricacin de las espumas rgidas de poliuretano, para ello se hace reaccionar

el difeni l di isocianato y un poliol (alcohol con varios grupos hidroxilos en su

composicin). Segn el sistema de fabricacin se puede dividir en dos tipos:

Si se realizan Espumas en caliente, que son aquellas espumas que

liberan calor durante su reaccin, estas son fabricadas en piezas de gran

tamao, destinadas a ser cortadas posteriormente. Se fabrican en un proceso

continuo, mediante un dispositivo llamado espumadora, que bsicamente es la

unin de varias mquinas, de las cuales la primera es un mezclador, que


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25

aporta y mezcla los diferentes compuestos de la mezcla; la segunda es un

sistema de cintas sin fin, que arrastra la espuma durante su crecimiento,

limitando su crecimiento para darle al bloque la forma deseada; y la parte final

de la espumadora es un dispositivo de corte, para cortar el bloque a la longitud

deseada. Generalmente son las ms baratas, las ms utilizadas y conocidas

por el pblico. 18

FIGURA N 19. Diagrama de proceso de la fabricacin de espuma rgida de

poliuretano.

O si se realizan espumas en fro, que son aquellas que apenas liberan

calor en la reaccin, se utilizan para crear piezas a partir de moldes; como

rellenos de otros artculos; como aislantes, etc. Se fabrican mediante una

espumadora sencilla, que consiste en un dispositivo mezclador. Normalmente

suelen ser de mayor calidad y duracin que las espumas en caliente, aunque

su coste es bastante mayor.

(Ver diagrama del proceso completo en Figura N 20)


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26

FIGURA N 20. Diagrama de proceso para la Produccin de difenil diisocianato (MDI) a partir de Anilina, para su utilizacin como materia prima en

la fabricacin de espumas rgidas de poliuretano


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27

2.2 Fabricacin y vulcanizacin del caucho natural, mediante la

utilizacin de Dimetil-amina.

En la fabricacin moderna de artculos de cauchonatural, el caucho crudo se trata con varios

compuestos, mezclando todos ellos en mquinas.

La mezcla se aplica entonces mecnicamente a

una base o molde, y el objeto revestido o formado

de la mezcla se pone en moldes y vulcaniza.

Las principales fuentes de caucho son las tortas producidas en plantaciones

de caucho desde el ltex de rboles de Hevea(planta originaria de la cuenca

hidrogrfica del Amazonas), en operaciones seguras de fabricacin.

Para la mayora de aplicaciones, el caucho crudo se mezcla con una

variedad de ingredientes para modificar sus caractersticas.Antes que los

ingredientes se mezclen con el caucho crudo, se someten al proceso molienda

mecnica llamado mast icacin, para hacer al caucho suave, plstico, y

viscoso.

En tales condiciones, se mezcla ms fcilmente y completamente con los

diversos fillers (componentes de algunos productos que tienen como finalidad

rellenar ligera y temporalmente las imperfecciones de la superficie), pigmentos,

agentes vulcanizantes, y los otros ingredientes secos, o con los diversos

solventes para su uso en la produccin de cementos. Los masticadoresson de

dos de tipos: Uno de los tipos y quizs el ms utilizado, es el molino de caucho,

el cual consiste de dos rodillos de acero, que rotan a velocidades diferentes en

un recipiente para esquilar y amasar el caucho hasta que sea estropeado a una

condicin suave y flexible. Los rodillos poseen una cavidad para permitir la

circulacin de vapor o agua fra para controlar la temperatura de la operacin,

la cual es elevada de aprox. 167 C.


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28

Molino de caucho .

Otro tipo de masticador es el Gordon plasticator, que consiste de una

poderosa hlice de velocidad variable atornillada, colocada en un cilindrorecubridor. La accin de la hlice al batir genera sobre el caucho temperaturas

de 182 C (360 F).

Despus del masticador, la prxima mquina en la lnea de produccin es el

mezclador. Los mezcladores puede parecerse a los masticadores por poseer

los dos rodillos, pero los rodillos de las mezcladoras, rotan en direcciones

opuestas, considerando que en los masticadores los rodillos rotan en la misma

direccin a velocidades diferentes. Los cilindros mezcladores se usan tambin,

especialmente en la preparacin de cementos y soluciones de caucho en

solventes.

Tales preparaciones lquidas de caucho se usan en la impermeabilizacin

de telas y en la fabricacin de artculos, tales como guantes de caucho, que se

forman al sumergir una pieza en la solucin. En la mayora de los casos, sin

embargo, los ingredientes mezclados son secados, para luego ser

almacenados, para la expulsin, u otra fabricacin en la preparacin de la

vulcanizacin final.

Despus de que el caucho crudo ha sido plastificado y mezclado con los

diferentes ingredientes, experimenta un calendering o expulsin, dependiendo

del uso para el que se destina. Los Calenders, son mquinas que consisten en

un conjunto de tres a cinco rollos de igual dimetro, los cuales estn


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29

preparados para ser ajustados para la autorizacin en diversos rollos, y para

operar a la misma velocidad, o a velocidades diferentes, dependiendo del

producto deseado. Se usan para el laminado (la produccin de hojas

compuestas de caucho crudo, con o sin diseos impresionados tales como la

marca de huella de una llanta); para friccionar (el exprimidor de caucho en la

textura de telas o acordona); o para cubrir, con una capa de caucho, telas o

cordones que haban anteriormente sido revestidos.

Calenders four ro l l .

Las prensas de expulsin se usan para forzar el compuesto de caucho

mediante presin a formar planchas, tubos, o especialmente formar fajas, que

se usan en la fabricacin de la cmaras de caucho, mangueras, cmaras de

aire, y los canales para colocar ventanas o sellar puertas.

Despus de que la fabricacin se complet, la mayora de los productos de

caucho se vulcanizan bajo presin y temperatura elevada. La vulcan izacin

del caucho es el proceso que se realiza bajos los trminos anteriores

(Temperaturas aproximadas a los 120 C y un bao de azufre de 1200 cc de

volumen) para volverlo mucho ms duro y resistente al fro. Muchos artculos

se vulcanizan en moldes que se ponen bajo la compresin de prensas

hidrulicas, o someten a presin de vapor interno o externo durante el

calentamiento. Aqu durante el proceso es incluido y adicionado una variedad

amplia de aminasorgnicas, para este caso la dimet i l -amina , la cual acta

como acelerante en el proceso, permitiendo agilizar el proceso de

vulcanizacin. 19


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30

FIGURA N 21. Esquema de proceso para la fabricacin de caucho.

MASTICACIN(Proceso Molienda mecnica)

Masticadores(Molinos de caucho)

Gordon plasticator(Hlice en un cilindro recubridor)

MEZCLADO(Mezcla de diversos ingredientes)

Fillers Pigmentos SolventesAgentes

Vulcanizantes

CALENDERING(Usos de Calenders)

EXPULSIN(Presin para formar tubos, etc)

VULCANIZACIN(Presiones y Temp. Elevadas)

USO DE AMINAS ORGNICAS(Dimetil-amina)

PRODUCTO FINAL(Diversos tipos de Caucho)


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31

2.3 Produccin de sal de diazonio a partir de aminas aromticas

(2.4,6- trimetilanilina).

Las sales de diazonio son un grupo de compuestos orgnicos cuya

estructura general es RN2+X, donde R puede ser cualquier un grupo alquilo o

un grupo arilo, y Xhabitualmente un anin haluro. 20

El mtodo ms importante para la preparacin de las sales de diazonio es el

tratamiento de aminas aromticas. Para ello se hace reaccionar la amina

correspondiente con nitrito de sodio en presencia de un cido mineral,

generalmente cido clorhdrico.

FIGURA N 22. Reaccin de lasaminas con cido nitroso (Reaccin de

diazotacin).

Para el caso en estudio, se hace

reaccionar la 2.4,6- trimeti lanil in a con NaNO2

en presencia de cido clorhdrico (HCl), a

temperatura comprendidas en el rango de 25

C a 100 C. 21. Durante la preparacin de

estas sales, las mismas permanecen en

solucin acuosa, siendo inestables a

temperaturas superiores a los 5C, es por ello


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32

que se emplea un bao de hielo o sistema refrigerante en el reactor durante la

sintess. 20

Una vez preparadas estas sales, se emplean en in situ , es decir en el

mismo lugar donde fueron fabricadas, ya que una vez creadas solo puede

existir por pocas horas. Es importante acotar, que no solo las aminas

aromticas pueden ser sintetizadas a partir de esta reaccin, las aminas

primarias como la Metilamina tambin puede ser empleada en la fabricacin de

sales de diazonio, sin embargo, en esta reaccin de diazotacin solo tienen

inters las sales de diazonio aromticas ya que las sales de diazonio alifticas,

se descomponen al ser muy inestables y no tienen aplicacin prctica. En

cambio, histricamente las sales de diazonio aromticas, ms estables, se han

mostrado como importantes intermedios en la sntesis de colorantes.

Por otra parte, pueden prepararse sale de diazonio slidas, eligiendo

solventes con los que puedan ser precipitadas fcilmente. Para ello se trabaja

preferiblemente en disolucin alcohlica diazotando con ster nitroso, con lo

que la sal de diazonio aparece como nico producto de naturaleza salinapudindose precipitar por la adicin de este ster. 22

2,4,6 trimeti lanil in a.


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33

2.4 Fabricacin de propelentes slidos de doble base, utilizando 2-

Nitro-difenilamina como estabilizante.

Los propelentes slidos son un tipo de combustible empleado tanto en

cohetera como en balstica. Existen cuatro tipo: de base sencilla, doble base,

de base triple y los denominados compositos; sin embargo aqu se hablar

nicamente de los de doble base. Los propelentes usados para motores de

cohete son sustancias muy diversas pudiendo estar en estado slido, lquido o

mixto. Estos propelentes reaccionan en la cmara de empuje o cmara de

combustin del cohete, generando gases a alta presin y gran temperatura.

Cuando estos gases salen por la tobera, generan el empuje necesario para

elevar y acelerar el cohete.

Estos son propelentes de tipo homogneo donde sus molculas tienen

suficiente oxigeno para sostener la conversin de los materiales combustiblesen una reaccin de descomposicin intermolecular.

Se componen generalmente de nitrocelulosa (40%-60%) y nitroglicerina

(20%-42%). Las plvoras de doble base con adicin de solvente voltil son

poco utilizadas en la cohetera debido a que para los tamaos requeridos aqu

pueden presentar fenmenos de agrietamiento dando as lugar a fallas en la

propulsin. Por esta razn solo se emplean con estos fines los propelentes de

doble base sin adicin de solvente.


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34

La secuencia de fabricacin de este tipo de propulsores una vez obtenida la

nitroglicerina y nitrocelulosa, se efecta mediante un proceso de impregnacin,

basado en adicionar a la nitrocelulosa la nitroglicerina, los estabilizantes,

plastificantes y aditivos en un porcentaje predeterminado. Aqu se obtiene la

masa primitiva, que sufre un proceso de maduracin antes de proceder a su

elaboracin mecnica mediante un laminado en caliente seguido de una

extrusin en prensas.

En la impregnacin se logra la gelatinizacin de la nitrocelulosa por la

nitroglicerina a cuya accin pueden colaborar los otros elementos agregados.

Se trata de una mezcla explosiva en que laestructura fsica de la nitrocelulosa se

transforma en contacto con la nitroglicerina y

dems plastificantes variando con ello la

densidad de la nitrocelulosa, que transforma el

carcter de los componentes explosivos en

plvora, as la estructura obtenida luego de esta

operacin es de tipo coloidal (sistema fsico-qumico formado por dos o ms

fases, principalmente stas son: una continua, normalmente fluida, y otra

dispersaen forma de partculas; por lo general slidas).

La gelatinizacin efectiva de este producto depende de la forma como se

nitre la celulosa y de la presencia o no de agentes como el dibutilftalato, el

diuetilftalato o la triacetina. Adems de los

anteriores elementos se suelen agregar

otros que aminoren los procesos dedescomposicin que se generan en esta

clase de propelentes. Tambin se agregan

agentes estabilizantes, que tratan de

eliminar los xidos de nitrgeno que puedan

formarse en caso de descomposicin, con

este objeto se emplean las aminas, especficamente para este caso la 2-Nitro-

di feni laminaque tiene la propiedad de retener los grupos nitro, agregndoseen la proporcin de 1%.


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35

La masa primitiva, una vez madurada, se pasa a los laminadores donde se

acenta el efecto gelatinizacin por la accin mecnica y temperatura de los

mismos. Luego se procede a pasar el material por las prensas de extrusin

donde se obtienen las formas deseadas.

As mismo la 2-Nitro-difenilamina es utilizada en la fabricacin del

conocido combustible Otto Fuel II, que es un monopropelente utilizado para

propulsar torpedos y otros sistemas de armas. 23

2.5 Di-etilamina como inhibidor de la corrosin en la industria

metalrgica.

La di-etilamina (DEA) es un lquido alcalino, incoloro y voltil con un fuerte

olor a amonaco. Reacciona fuertemente como lcali, es incompatible con

sustancias fuertemente oxidantes y es inflamable.


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36

En los procesos

tcnicos en los que

se ponen en

contacto metales

con agua o tambin

con sistemas

bifsicos aceite-

agua existe el

riesgo de la

corrosin. sta es

especialmente

marcada cuando la

fase acuosa, como en procesos de obtencin de petrleo y procesamiento, es

muy salina o es cida debido a los gases cidos disueltos, como dixido de

carbono o sulfuro de hidrgeno. Por tanto, la explotacin de un yacimiento y el

procesamiento del petrleo no son posibles sin aditivos especiales para la

proteccin de los equipos utilizados.

Como inhibidores de la corrosin tpicos del estado de la tcnica, las

aminasy las poliamidas, poseen una solubilidad en aceite extraordinariamente

buena y, por tanto, slo estn presentes en la fase acuosa corrosiva en

pequea concentracin debido a los psimos equilibrios de distribucin

(reparto). Correspondientemente, estos productos no deben utilizarse en alta

dosis debido a su psima bio-degradabilidad.

El objetivo de la di-etilamina adems departicipar como inhibidor de la corrosin, es ofrecer

una buena solubilidad en agua, baja formacin de

espuma, lo que acelera en gran medida la

corrosin de los equipos participantes en el

proceso, evitando la misma, mediante la generacin

de una pelcula sobre la superficie del equipo (tuberas y tanques).24


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2.6 Di-etanolaminas para Procesos de Purificacin de Gases.

Esta es la aplicacin ms importante de la etanolaminas, porque fijan

anhdridos y cidos gaseosos (CO2, SO2, SO3, SH2) al circular a travs de unatorre de absorcin lo que se debe a la basicidad dbil de las etanolaminas.

Por ejemplo en el proceso de endulzamiento del gas natural se utilizan para

separarlo de sustancias y gases txicos(H2S, CO2) que arrastra junto consigo

adems que para poder ser distribuido debe ser debidamente tratado para

reducir al mnimo o remover por completa la presencia de dichos gases txicos.

Este proceso consta de dos etapas:

Ab sor cin d e gases cidos :Es la parte del proceso donde se lleva a cabo

la retencin del cido sulfrico y el bixido de carbono de una corriente de gas

natural amargo utilizando una solucin acuosa de Dietanolamina a baja

temperatura y alta presin.

Regeneracin de la soluc in absorberte:Es el complemento del proceso

donde se lleva a cabo la desorcin de los compuestos cidos, diluidos en la

solucin mediante la adicin de calor a baja presin, reutilizando la solucin en

el mismo proceso.

Ab sor cin d e gases cidos .

La seccin de absorcin cuenta con los siguientes equipos:

Torre Absorbedora de gases cidos

Separador de gas combustible

A esta seccin se le alimenta dos corrientes, una de gas amargo

proveniente de los mdulos de compresin y otra de solucin acuosa de Di-

etanolamina.

El gas amargo es alimentado por el fondo de la torre Absorbedora a una

presin de 84.1 Kg/cm2 y 35c, para ponerse en contacto a contracorriente con


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38

la solucin de Di-etanolamina regenerada (DEA POBRE), misma que es

alimentada por el primer plato de la torre. Antes de entrar a la torre

Absorbedora la DEA POBRE pasa por un enfriador tipo soloaire donde se

abate la temperatura hasta unos 40c aproximadamente.

La torre Absorbedora de gas amargo, cuenta con 20 platos en los cuales la

solucin de DEA POBRE se pone en contacto ntimo con el gas, absorbindole

casi la totalidad de los gases cidos presentes en la corriente de gas amargo

alimentada a la planta

endulzadora.

El gas dulce abandona la

torre por el domo dirigindoseal separador del gas

combustible, el cual cuenta

con una malla separadora

para asegurar la recuperacin

de la DEA que el gas haya

podido arrastrar. El gas dulce

despus de pasar por la


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39

vlvula de control que regula la presin a esta seccin es enviado a la red de

gas combustible.

La DEA recuperada sale del separador de gas combustible y se une a la

corriente de DEA proveniente del fondo de la torre Absorbedora (DEA RICA),

que se enva de nivel a la seccin de regeneracin de la Di-etanolamina.

Regeneracin de Di-etano lamina

La solucin de DEA RICA proveniente del fondo de la torre Absorbedora y el

separador de gas combustible se alimenta al tanque de desorcin (o de flash)

con el fin de eliminar los hidrocarburos lquidos y parte de los gases cidos

retenidos por la DEA que por efecto de presin se encuentren disueltos en esta

solucin.

La amina rica acumulada en el tanque de desorcin, se enva por diferencia

de presiones al Intercambiador de calor DEA RICA / DEA POBRE, donde se

calienta por medio de contracorriente de DEA pobre procedente del re-hervidor

de la torre regeneradora.

Una vez precalentada, la Amina pasa al filtro de DEA RICA tipo cartucho,

con la finalidad de eliminar los slidos y partculas de sulfuro presentes en la

solucin de DEA, formados por el ensuciamiento de la Amina con el gas. Una

vez filtrada la solucin contina hacia la torre regeneradora.


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La DEA rica procedente del filtro es alimentada al plato No. 3 de la torre

regeneradora la cual consta de 20 platos de los cuales los 18 de la parte

inferior son para efectuar la regeneracin de la solucin absorbente y en los

dos restantes, fluye agua a contracorriente con los gases cidos con el fin de

llevar a cabo el lavado de stos y evitar prdidas de DEA por arrastre.

El gas cido saturado con agua sale del domo de la torre regeneradora

fluyendo hacia el enfriador tipo soloaire donde se disminuye la temperatura

hasta unos 49c aproximadamente condensndose de esta manera los vapores

de agua. Una corr iente de inhib idor d e corros ines suministrada a la lnea

de alimentacin del enfriador, con la finalidad de minimizar la corrosin en este

equipo.

La mezcla de cidos-agua condensada, entran al acumulador de reflujo de

la torre regeneradora donde se lleva a cabo la separacin de esta mezcla, los

gases cidos son enviados al quemador a control de presin al quemador y el

agua acumulada en este recipiente, se retorna al plato superior de la torre

regeneradora en forma de reflujo siendo utilizado para determinar y eliminar el

calor de la parte superior de la columna, para que se condensen los

compuestos ms pesados.

La solucin de di-etanolamina regenerada que sale por el fondo de la torre,

entra al re-hervidor que acta como un plato ms de la misma torre; la solucin

es enviada al Re-hervidor con la finalidad de elevarle la temperatura

producindose de esta manera los vapores necesarios para el agotamiento de

los cidos, los cuales salen por la parte superior del Re-hervidor retornndose

a la torre regeneradora donde a contracorriente son la solucin de Amina Ricadescendente la despojan de los gases cidos.

El tanque de balance acta como tanque de carga para las bombas de

inyeccin de di-etanolamina. En este tanque se tiene una alimentacin de gas

combustible para mantener una presin interna constante y proporcionar una

carga neta positiva a las bombas.


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La DEA POBRE, es succionada del tanque de balance por las bombas de

Amina tipo reciprocante de tres pistones, con el fin de mandar la solucin al

domo de la torre Absorbedora, la presin de descarga de las bombas es de

84.1 Kg/cm2. , en la descarga de las bombas se cuenta con un cartucho que

sirve para inyectar agente antiespumante, que controle la formacin de espuma

en la torre Absorbedora. 25


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FIGURA N 23. Diagrama de proceso para la purificacin de gases utilizando Di-etanolamina.


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2.7 Aminas en la Fabricacin de plaguicidas agrcolas

(Ciclohexilamina).

Los plaguicidas son sustancias qumicas que comprenden una mezcla de

compuestos, destinados a matar, repeler, atraer, regular o interrumpir el

crecimiento de seres vivos considerados como plagas.

La formulacin de plaguicidas, consiste en mezclar un ingrediente activo con

elementos que cumplen el rol de vehculos, obtenindose en distintas formas el

producto final. El vehculo del plaguicida se usa adems para un manejo ms

eficiente de ste, para regular la concentracin con la que se utilizar el

ingrediente activo y para darle un estado fsico compatible con la forma en la

que ser aplicado (polvo, lquido, etc.).

Para formular plaguicidas se necesitan dos elementos fundamentales: elvehculo o solvente y los compuestos activos. La principal materia son las

sustancias activas. Estas son sustancias qumicas que pueden presentar una

amplia gama de estructuras moleculares y son las que dan su forma de accin

al plaguicida. Es la caracterstica global de su composicin lo que define la

manera de actuar de cada sustancia activa.

La mayora de los plaguicidas comprenden excipientes (vehculos), es decir

sustancias inactivas, usadas para incorporar el principio activo, adems de los


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compuestos activos, as como solventes y productos destinados a mejorar la

adsorcin. Estos ingredientes a veces tienen un efecto importante en el

producto formulado, siendo un error considerarlos como inertes en general.

Algunos de estos compuestos usados en las formulaciones secas son el talco,

slice, cal, yeso, arcilla, etc., y en las formulaciones hmedas el xileno,

derivados del petrleo, la cic loh exi lamin a, etc.

Los procesos de formulacin son diferentes, dependiendo de si se trata de

una preparacin seca o hmeda. Las preparaciones secas ms comunes son

las hechas a base de polvos finos, polvos, grnulos y comprimidos. Los polvos

finos y los polvos se fabrican mezclando el agente activo o plaguicida de

calidad tcnica, con un adecuado vehculo inerte. En los casos en que el

ingrediente activo es un lquido, ste se introduce al mezclador a travs de una

boquilla pulverizadora.

La formulacin seca habitualmente incluye dos etapas. En la primera, el

vehculo y el compuesto activo se pulverizan y luego se mezclan;

posteriormente se les almacena un tiempo para que se produzca la

maduracin de la mezcla. El diagrama de flujo presentado en la Figura N 24,

resume una primera etapa en la formulacin seca.

FIGURA N 24. Esquema de las operaciones de la etapa de pre-mezcla en la formulacinseca de plaguicidas.27

Almacenamiento de ingredienteactivo

Almacenamiento de vehculoinerte.

Triturador.

Pulverizador

Combinadora.

Llenadores de barriles.


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El proceso descrito se conoce como pre-mezcla. Luego de que la mezcla ha

madurado, se realiza el proceso de trituracin final y combinacin (ver Figura

25). En esta etapa de produccin se agregan agentes estabilizantes y

humidificantes, para obtener una buena unin entre el vehculo y el compuesto

activo. Posteriormente se combinan y pasan por una serie de nuevas

trituraciones y combinaciones para llegar al producto final.

Aire

Aire

FIGURA N 25. Etapa de trituracin final y combinacin en la formulacin seca deplaguicidas.27

Zona de carga de la mezclamadura, el compuesto

estabilizador y el compuestohumidificante.

Combinadora.Trituradora de alta

velocidad

Ciclones separadores.

Combinadora.Molino de energa

hidrulica.

Colector de polvo Combinadora.

Molino de energa

hidrulica.Colector de polvo

Combinadora. Llenador de barriles yenvasador.


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Los plaguicidas tambin se pueden presentar como un lquido (ej.:

soluciones en solventes o concentrados oleosos). El ingrediente activo puede

ser un lquido o un slido. Los slidos se introducen en un sustrato lquido en

presencia de un emulsificante; los lquidos simplemente se disuelven en un

diluyente. Las mezclas se hacen en proporciones establecidas para cada

plaguicida.

Los vehculos lquidos pueden ser acuosos o solventes orgnicos. El

vehculo (c ic lohexi lamina) cumple un rol importante en lo que se refiere a

generar eventuales riesgos de contaminacin o riesgos a la salud.

El diagrama de flujo presentado en la Figura 26muestra una operacin de

formulacin hmeda.

FIGURA N 26. Formulacin hmeda de plaguicidas.27

Bidn de plaguicidaCisterna de solvente(Ciclohexilamina)

Estanque deCombinacin

Emulsificador.

Estanque deAlmacenamiento.

Recipientes paracomercializacin.


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Los estanques de combinacin habitualmente son abiertos, usan agitadores

de paletas y pueden contar con otros equipos para controlar la temperatura. En

ciertas ocasiones el producto formulado pasa por etapas de filtracin para

separar precipitados o algn otro tipo de impurezas slidas.

Si bien tanto las preparaciones hmedas como secas pueden disearse

como procesos continuos, habitualmente se opera por lotes, incrementando as

los peligros de exposicin y fugas en las operaciones de carga del proceso. 27

Los productos finales del proceso de formulacin son los plaguicidas. Estos

quedan en condiciones de ser usados inmediatamente o, despus de una

sencilla mezcla, en las faenas agrcolas. Los plaguicidas se pueden presentar

en las siguientes formas:

- Concentrados emulsionables

- Lquidos miscibles

- Micro-encapsulados

- Fumigantes lquidos

- Aerosoles

2.8 Fabricacin industrial de Resinas a partir de Melamina.

La melamina es un compuesto orgnico de

frmula C3H6N6, Es levemente soluble en agua, y

naturalmente forma un slido blanco.
http://es.wikipedia.org/wiki/Carbonohttp://es.wikipedia.org/wiki/Hidr%C3%B3genohttp://es.wikipedia.org/wiki/Hidr%C3%B3genohttp://es.wikipedia.org/wiki/Nitr%C3%B3genohttp://es.wikipedia.org/wiki/Nitr%C3%B3genohttp://es.wikipedia.org/wiki/Nitr%C3%B3genohttp://es.wikipedia.org/wiki/Nitr%C3%B3genohttp://es.wikipedia.org/wiki/Hidr%C3%B3genohttp://es.wikipedia.org/wiki/Carbono


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48

La utilizacin de las resinas amnicas combinadas con determinadas resinas

alqulicas, han hecho posible la produccin de acabados con programas de

coccin ms cortos, mejores durezas, resistencia a la distorsin y a los agentes

qumicos, y mejor duracin en exteriores, en comparacin con los acabados

compuestos de resinas alqulicas solamente.

La qumica de las resinas amnicas es extremadamente compleja debido a

su gran nmero de reacciones en su sntesis. 28

Las resinas de melamina tienen usos similares a las fenlicas,

compitiendo de esta forma con ellas. Su mayor resistencia a la traccin y su

mayor carga unitaria de rotura a la flexin hacen que su precio sea mayor aque el de las fenlicas, y sus propiedades elctricas son notables. El proceso

fundamental para la fabricacin de resinas de melamina es la polimerizacin

discontinua por condensacin de la melamina con formalina (solucin al 40 por

100 de formaldehido en agua). 29

Las materias primas: amilina y formalina se cargan en unin de los

catalizadores, aditivos y modificadores propios de cada fabricante en unrecipiente de reaccin provisto de camisa que se calienta para iniciar la

reaccin. Una vez iniciada la reaccin exotrmica, se corta el vapor de

calentamiento. Se introduce entonces agua de refrigeracin en la camisa con

objeto de controlar la temperatura de reaccin. La mezcla se refluye hasta que

se produzca el grado adecuado de polimerizacin. La resina es soluble en

agua de modo que no se produce separacin alguna, como en el caso de las

resinas de condensacin de formaldehido- fenlico.

Las resinas de melamina y tambin las de urea, se deshidratan al vaco

hasta que el contenido de slidos sea del 50 al 60 por 100 y entonces se

venden en forma de solucin, o bien se secan o deshidratan por aspersin y se

venden como producto slido. En la Figura 27 aparece el diagrama de

fabricacin.


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Los vertidos ms importantes de la produccin de resinas de melamina:

agua introducida con las materias primas, agua formada como producto de la

reaccin de condensacin, soluciones de sosa, utilizadas para la limpieza de

las calderas de reaccin y purga de las torres de refrigeracin. Las cantidades

de residuo se pueden calcular a la vista de la figura 27. El agua residual

descargada de las plantas de resina, tienen una temperatura de unos 29 a 32

grados centgrados.

El tratamiento se realiza por vertido en lagunas poco profundas e

incineracin trmica, as como por descarga a las plantas municipales. Las

lagunas se disean sin rebosaderos de modo que los nicos medios de

reduccin del volumen en ellas sean la evaporacin y la infiltracin. Con ste

mtodo se ha observado la existencia de malos olores. La incineracin tambin

puede conducir a problemas de contaminacin atmosfrica dependiendo del

combustible utilizado y del rendimiento de la operacin.29

FIGURA N 27. Esquema de proceso para la produccin de resinas de melamina.

Para producir 45,4 Kg de resina de melamina, las cantidades son: 23,6 Kg

de melamina y 82,6 Kg de formalina; el agua residual contiene 49,4 Kg de H2O

procedentes de la formalina. 9,5 Kg de H2O agua de la reaccin. 0,9 kg de

Formaldehido.

Reactor

45,4 Kg deProducto.

Condensador.

Agua Residual.


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50

As mismo, las resinas de melamina precisan de una temperatura mnima

de uno 65 C, para proceder a su curado (con el objetor de endurecer la

resina). Para proceder a su curado, se emplean endurecedores cidos o sales

amnicas en este proceso. Las soluciones acuosas son poco estables por lo

que se secan, y su presentacin es en forma de polvo, que luego el usuario

debe re-disolver. 30

FIGURA N 28. Reaccin de la melamina con el Formol.30

2.9. Aminas en la industria farmacutica. Sntesis de la Dopaminacomo frmaco.

La dopamina (3,4 dihidroxifeniletilamina) es el precursor inmediato en la

sntesis de nor-adrenalina en el organismo. Tambin es un frmaco que

aumenta la fuerza de la contraccin del msculo cardaco (efecto inotrpico

positivo), aumenta la frecuencia cardaca y provoca dilatacin de los vasos

sanguneos renales.

El frmaco que lo contiene recibe el nombre de Intropn, es un clorhidrato de

Dopamina, que posee un aspecto de polvo cristalino, blanco, hidrosoluble,

sensible a la luz que se expende en solucin en frascos mpula de 5 ml que

poseen 40 mg/ml del medicamento. Se utiliza nicamente por vas intravenosa.

La dopamina se ha empleado para tratar sndromes de shock por diversas

causas que incluye traumatismos, infarto miocrdico y septicemia endotxica.


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Tambin puede tener utilidad para tratar la insuficiencia cardaca congestiva

rebelde y crnica.31

La sntesis de la dopamina se indica es el esquema siguiente:

FIGURA N 29. Sntesis de la dopamina.32

Durante la sntesis se hace uso de un anlisis retrosinttico, en ella los

grupos hidroxilo fenlicos son protegidos en forma de teres metlicos. La

regeneracin de los grupos hidroxilos a partir de los teres metlicos se lleva a

cabo por reaccin del cido bromhdrico. La rotura de los teres metlicos, en

estas condiciones tiene lugar por ataque nucleoflico del in bromuro sobre elgrupo metilo del ter protonado.

El grupo ciano se introduce por sustitucin nucleoflica a partir de Potasio

Cianrico. La introduccin de CH2Cl en un anillo aromtico puede efectuarse

directamente a travs de una reaccin de clorometilacin.32

Cabe destacar que esta sntesis en efectuada en laboratoriosespecializados.


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2.10. Aminas en el Proceso de Curado de Adhesivos Industriales

epoxi.

Un adhesivo epoxi o poliepxido es un polmero termoestable que se

endurece cuando se mezcla con un agente catalizador o "endurecedor". Lo

adhesivos epoxi ms frecuentes son producto de una reaccin entre

epiclorohidrina y bisfenol-A. Los primeros intentos comerciales de produccin

tuvieron lugar en 1927 en los EE.UU.

Para que el adhesivo industrial adquiera las propiedades de dureza,

resistencias u otras, en el momento de su utilizacin debe ser transformado en

un material termoestable. Esto se logra mediante el proceso de curado o

endurecimiento, el que mediante determinados agentes, la resina pasa de ser

un lquido viscoso o un slido frgil, a ser un material polimrico resistente y

tenaz.

El agente de curado puede ser un catalizador, que induce a los grupos que

conforman el adhesivo (epoxi) a reaccionar consigo mismo, dando lugar a

homopolmeros, o puede actuar como entrecruzante reactivo, quedando

integrado con sus grupos funcionales en la estructura funcional. En general se

puede considerar dos sistemas de curado: el realizado con un agente cataltico

y el que se realiza con un reactivo endurecedor.

Los endurecedores que resultan ms efectivos son los del tipo poliamina,

los anhdridos orgnicos y las resinas fenlicas. Dentro de los compuestos del

t ipo amina, hay que hacer la observacin, de que las aminas terciar iasactan como catalizadores, mientras que las aminas pr imar ias y

secundar ias, actan como reactivos endurecedores, siendo ms interesantes

las aromticas y alifticas.

La reaccin con las am in as al iftic as confiere, el adhesivo, una buena

resistencia con una gran diversidad de sustratos (metales, plsticos, vidrio,

etc.). An cuando son curados en fro, se obtiene mejor resistencia de la unin,si el curado se hace en caliente o se realiza un curado posterior a unos 100 C.


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Tipo.

Partes por

cada 100 de

resina.

Tiempo de

empleo.

Condiciones de

curado.Irrita la piel.

Aducto Glicidil

DET25 10 min Temp.

ambienteSi

Piperidina. 5-7 8 h 3 h a 100 C Si

Trietilamina 10 7 hTemp.

ambienteSi

BDA 15 75 minTemp.

ambienteSi

TDMAMF 6 30 minTemp.

ambienteSi

FIGURA N 30. Caractersticas de algunos endurecedores amnicos empleados

en los adhesivos epoxi. 33

En el proceso con estas aminas, hay que tener en cuenta que soncompuestos muy higroscpicos, es decir absorben fcilmente la humedad

contenida en la atmsfera, por lo que se vigilar la humedad relativa del local

de trabajo, y por otra parte est el calor generado en la reaccin que es

altamente exotrmica, lo que limitar la cantidad de adhesivo que se pueda

mezclar de una vez, si no se toman medidas para disipar el calor producido.

Bajo el aspecto de la seguridad de quienes manipulan estos productos, hay

que sealar el riesgo de que se produzcan irritaciones cutneas y dermatitis.

Las aminas aromticas a diferencias de las alifticas no son muy

higroscpicas y precisan en general, curado en caliente con temperaturas

superiores a los 100 C.

Estos agentes aumentan la resistencia qumica y el calor del adhesivo, pero

dan resistencias mecnicas inferiores a las de las aminas alifticas. Son

interesantes los agentes de curado de tipo amina que contienen grupos amida,


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con las que se obtiene excelente resistencia, se aumenta la resistencia al

pelado, pero decrece la resistencia qumica y al calor. 33


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Documents

Manual de procesos industriales de AMINAS.pdf