8/19/2019 diseño de una planta ciclohexano
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UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN SIMONFACULTAD DE CIENCIAS Y TECNOLOGIACARRERA DE INGENIERIA QUIMICA
CBBA-BOLIVIA
INDICE
1. RESUMEN EJECUTIVO
Diseño de una planta
química de producción de
Docente: Juan Rios del Prado
Estudiante: Aguilar Andia Sergio
Camacho Galarza Carmen
Flores Antezana Andrea Carla
Pérez Alcoba Noemí
Sarabia Heredia Grover
Caea: ngeniería !uímica
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!. ANTECEDENTES DEL "RO#ECTO
$. INTRODUCCION
%. JUSTI&ICACION
'. ESTUDIO DE MERCADO"#$ %escri&ci'n del Producto"#( An)lisis de la %emanda * +,erta"#- ca&acidad de la &lanta
(. MATERIA "RIMA E INSUMOS
.#$ Clasi,icaci'n de materias &rimas
.#( Costo de materias &rimas
.#- Fuentes de materia &rima). UBICACI*N # EM"LA+AMIENTO
,. INENIERA DEL "RO#ECTO
/#$# 0étodos de &roducci'n de Ciclohe1ano/#(# 0odelos cinéticos &ro&uestos/#-# %iagrama de &roceso/#.# %escri&ci'n del &roceso/#"# Criterio de selecci'n de e2ui&os/#3# 4cuaciones de dise5o de e2ui&os/#6# 7alances de masa 8 energía#
/. "LANI&ICACI*N # EJECUCI*N DEL "RO#ECTO
10. EVALUACI*N &INANCIERA
11. BIBLIORA&IA
$$#$ 9ibros$$#( Sitios de internet
PROCESO DE PRODUCCION DE CICO!E"#NO
1.- RESUMEN EJECUTIVO
PRODUCCIÓN DE CICLOHEXANO
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9a industria &etro2uímica ha tenido un im&ortante avance en los :ltimos a5os;
,avorecida en gran &arte &or el desarrollo de los &l)sticos# 4llo ha animado a gran
&arte de la em&resas; a invertir en la &roducci'n de ,ibras sintéticas; 2ue es de
im&ortancia en el mercado; destac)ndose las variedades de n8lon; 8 en concreto el
n8lon 3 8 n8lon 3;3; cu8a &roducci'n deriva de una serie de &roductos intermedios
obtenidos a &artir del ciclohe1ano#
4l ciclohe1ano es el &roducto estrella en la &roducci'n de n8lon 3 8 n8lon 3;3# Gracias
a estos dos com&uestos es &osible dis&oner en la actualidad de una e1tensa gama de
&rendas de vestir; al,ombras; material &ara el recubrimiento de cables; gomas de
neum)ticos; com&onentes eléctricos 8 electr'nicos; etc# hidrocarburo 2ue entra al reactor es de 3$#
9a eta&a de &uri,icaci'n 8 acondicionamiento del &roducto se lo realiza &osteriormente
a la salida del reactor; entrando a un se&arador de ,ases &ara 2ue &osteriormente va8a
a un intercambiador de calor#
!.- INTRODUCCION
4l crecimiento de la &oblaci'n mundial en las :ltimas décadas del siglo 8 en el siglo
; así como el avance en la ciencia; medios de &roducci'n 8 tecnologías sit:a a la
PRODUCCIÓN DE CICLOHEXANO
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sociedad mundial actual en una é&oca de &leno desarrollo donde la calidad de vida se
ha e1tendido a un ma8or n:mero de &oblaci'n gracias al descubrimiento de nuevas
materias 8 &roductos rentables &ara la economía tanto a nivel &articular como la &ro&ia
de una regi'n#
4l descubrimiento del &etr'leo como materia &rima &ara la &roducci'n de combustibles
8 base de la ndustria Petro2uímica ha su&uesto un cambio en la economía mundial 8
un KboomL &roductivo &ermitiendo dis&oner de &roductos; ho8 im&rescindibles; &ero
2ue hace a&enas unas décadas no se conocían#
4l benceno; contenido en la materia &rima inicial &etr'leo 8 obtenido &or medio de
distintos métodos de &rocesado; es 8 sigue siendo el tercer &roducto base m)s
im&ortante de la actual ndustria Petro2uímica#
4l ciclohe1ano; a su vez; obtenido &or medio del &roceso de hidrogenaci'n del
benceno se ha convertido en el &roducto estrella &ara la &roducci'n de dos de las
,ibras sintéticas m)s relevantes dentro del cam&o de la &etro2uímica el n8lon 3;3 8 el
n8lon 3#
Gracias a estos dos com&uestos es &osible dis&oner en la actualidad de una e1tensa
gama de &rendas de vestir; al,ombras; material &ara el recubrimiento de cables; gomas
de neum)ticos; com&onentes eléctricos 8 electr'nicos; etc#; &roductos todos 2ue han
,acilitado enormemente la actividad humana 8 2ue son necesarios &ara el desarrollo
de la misma#
$.- ANTECEDENTES
4n sus origines; el ciclohe1ano se obtenía directamente &or destilaci'n ,raccionada de
determinadas ,racciones de bencina bruta; con el :nico inconveniente de 2ue la&ureza del &roceso obtenido era; tan solo; del /"#
9os &rocesos &osteriores de isomerizaci'n del metilciclo&entano a ciclohe1ano
&ermitieron desarrollar &atentes en industrias tales como Humble +il; Shell 8 Atlantic
Rich,ield @4stados MnidosB; me=orando la calidad del &roducto a casi el /#
A causa de la ,uertemente creciente demanda de ciclohe1ano como &roducto b)sico
&ara la obtenci'n de n8lon 3 8 n8lon 3;3; el ciclohe1ano &roducido &or estos métodos
s'lo cubría una &e2ue5a &arte de la demanda e1istente de ciclohe1ano#
Por lo 2ue; desde &rinci&ios del siglo hasta la actualidad la ma8or &arte de este&roducto se obtiene &or medio del &roceso de hidrogenaci'n de benceno; dando lugar
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a multitud de &atentes 2ue han desarrollado su &ro&io método &ara la obtenci'n de
este &roducto tan necesario#
4n 0é1ico el consumo de ciclohe1ano comenz' en $3/; debido a 2ue la &roducci'n
de hule &olibutadieno iniciada en ese mismo a5o lo re2uería como solvente# Sin
embargo; las cantidades demandadas eran de &oca magnitud# @$??? a (??? ton# a5oB#
A ,inales de $6( la em&resa MN4 S#A# arranc' su &lanta de ca&rolactama; &or lo
2ue 8a en $6- el consumo de ciclohe1ano lleg' a cerca de las -$??? toneladas# A
&artir de ese a5o 8 hasta $/" el crecimiento &romedio anual de la demanda ,ue de
"##
%urante $. hubo un ligero crecimiento; en la demanda e1terna de ciclohe1ano; lo
2ue nos &ermite su&oner; 2ue dicha demanda se incrementara razonablemente en los
&r'1imos a5os; de mantenerse el ritmo de consumo actual#
Ho8 en día; el &rinci&al destino de la materia ciclohe1ano se reserva a las grandes
em&resas de &roducci'n 8 obtenci'n de &roductos &etro2uímicos situadas
&rinci&almente en 4uro&a central; destacando Alemania como &rinci&al &aís &roductor
de com&uestos derivados de la industria &etro2uímica#
Así &ues; aun2ue &uede destinarse a otros usos; la im&ortancia del ciclohe1ano reside
en 2ue se trata del &rinci&al &recursor &ara la &roducci'n del n8lon 3 8 el n8lon 3;3;
&rinci&ales ,ibras sintéticas m)s im&ortantes del siglo #
%.- JUSTI&ICACION
4l ciclohe1ano es de gran im&ortancia en una gran cantidad de &rocesos 2uímicos
industriales; tanto en el )mbito nacional como mundial# 9a &roducci'n de ciclohe1ano
se lleva a cabo; &ara satis,acer las necesidades de una serie de industrias 2uede&enden de él 8a sea de manera directa o indirecta#
4l &resente traba=o tiene como ,inalidad &oner en &r)ctica; los conce&tos te'ricos de
ngeniería 2uímica; mediante la elaboraci'n de un dise5o de una &lanta industrial
como es el caso de la obtenci'n de ciclohe1ano#
Ante la necesidad de conocer la ca&acidad de los e2ui&os de &roceso 2ue con,orman
una &lanta industrial &ara determinar el rendimiento total de la misma; se ha visto
conveniente determinar algunos &ar)metros &ara lograr este ob=etivo# Oa 2ue siem&re
es necesario conocer cu)nto volumen &uede ser &rocesado en un determinado e2ui&o
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8 de esta ,orma se controla el ,lu=o de materia &rima limitado en la entrada de las
o&eraciones b)sicas#
Por lo antes mencionado es im&ortante a&licar el dise5o e ngeniería de Plantas como
,actor im&ortante en el )rea de &roducci'n de una industria# Adem)s de 2ue es
im&ortante en cuanto a los costos econ'micos involucrados &ara una '&tima
,actibilidad de una &lanta; antes de ser &uesta en marcha 8 de esta ,orma evitar
riesgos durante el &roceso &roductivo#
'.- ESTUDIO DE MERCADO
'.1.- Desci3ci4n de5 3oducto: Cic5o6e7ano
F'rmula !uímica C3H$(
4structura !uímica
'.1.1.- "o3iedades 89sicas ;u9
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De+s/-$- $ 21C 1'& )*3
P%es/0+ "%/,/"$ 41'3 .$%
Ta=5a 1: Pro&iedades del ciclohe1ano @ittco,,; Harold A#; $3B
'.1.!.- Usos
Alrededor del / del ciclohe1ano &roducido es em&leado &ara la ,abricaci'n
de intermedios de n8lon )cido adí&ico; ca&rolactama; 8 he1ametilendiamina;
los dos &rimeros consumen alrededor del "# 4l &rimero de los intermedios
se utiliza &ara la elaboraci'n de n8lon 3#3; mientras 2ue el segundo de ellos esun mon'mero del n8lon 3#
Adem)s suele em&learse &ara remover &inturas; como solvente &ara lacas 8
resinas 8 en la ,abricaci'n de materiales org)nicos# Cantidades menores de
ciclohe1ano son destinadas a su uso como disolvente 8 como agente 2uímico
intermedio#
4l ciclohe1ano se em&lea &ara obtener; &or o1idaci'n catalítica con aire;
ciclohe1anol 8 ciclohe1anona; 2ue son materias &rimas &ara la obtenci'n;
adem)s de N8lon; de resinas &oliéster 8 &oliuretanos#
Su consumo esta ma8ormente relacionado con la manu,actura de n8lon 8
ca&rolactama de n8lon; se utiliza también como solventes de lacas 8 resina;
&inturas; &lasti,icantes 8 barnices; en la e1tracci'n de aceites naturales; como
insecticidas 8 síntesis org)nicas#
'.!.- An>5isis de 5a o8eta de
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&
A &esar de la subida global del mercado de ciclohe1ano en el mundo; 4uro&a
ha visto un crecimiento de hasta el ( a5o; &ero se es&era 2ue el nivel de
consumo &ara el material en 4uro&a se mantenga estable en el a5o (?$?>(?$(;
&rinci&almente a nivel de la a&licaci'n ciclohe1ano en 4uro&a del 4ste#
@0erchant Research QConsulting9tdB
Nuevas inversiones se centraran en Asía; &articularmente en China 8 el medio
oriente &or Arabia Saudita @Petro Rabigh com&an8B 8a 2ue necesitan
ciclohe1ano &ara la &roducci'n de ca&rolactama 8 n8lon 3;3 en el &ro8ecto de
e1&ansi'n de la segunda ,ase 2ue se ,inalizar) en (?$.#
'.!.1.!.- E
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Ta=5a $ Ca&acidad de &roducci'n de ciclohe1ano de C4PSA @%irectorio de 4m&resas
8 Productos !uímicosB
Mna gran &arte del ciclohe1ano &roducido &or C4PSA; es destinado a la
e1&ortaci'n a diversos &aíses; tal 8 como se observa a raíz de los dates
,oresides en la
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((
>8ico ! Consumidores de Ciclohe1ano (?$$
A &esar de la creciente incertidumbre; se es&era 2ue la demanda mundial de
ciclohe1ano aumente en una tasa &romedio anual del (;/ #
Gran &arte de este crecimiento se &roducir) en China &ara la demanda de
ca&rolactama en n8lon 3 8 el )cido adí&ico; se utiliza tanto como materia &rima
&ara n8lon 3;3; ,ibras 8 resinas 8 adhesivos de ,usi'n en caliente a base de&oliéster &ara suelas de za&atos 8 otras a&licaciones#
4l 0edio +riente también &uede contribuir hacia el ,inal del &eríodo del
&ron'stico; a la es&era de la instalaci'n de &olímero de n8lon anunciada en
Chevron Philli&s en Arabia Saudita durante (?$">(?$3#
Se es&era 2ue 4uro&a del 4ste 8 Central 8 Sur América Central 8 e1&erimentar
&lana con mu8 &oco crecimiento de la demanda de ciclohe1ano durante el
&eríodo de &ron'stico# No se conoce la demanda de ciclohe1ano en ,rica u
+ceanía#
'.!.!.!.- "oducci4n de Cic5o6e7ano
9a Producci'n de Ciclohe1ano a nivel mundial; sudamericano 8 en 7olivia se
muestra a continuaci'n en la siguiente tabla "
PRODUCCIÓN DE CICLOHEXANO
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>8ica $: Producci'n del Ciclohe1ano
'.!.!.$.- "oducci4n Naciona5 de5 cic5o6e7ano en Bo5i@ia
Producción de ciclohexano en $oli%ia
PRODUCCIÓN DE CICLOHEXANO
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>8ico % Producci'n nacional del Ciclohe1ano en 7olivia
Para los &r'1imos a5os se es&era 2ue la demanda de ciclohe1ano; va8a
incrementando; con nuevos &ro8ectos como ser la construcci'n de la &lanta de
arom)ticos ubicado en el Gran Chaco en benceno 6"??? tma5o @/? &roducci'n de ciclohe1anoB
> ileno 3$??? tma5o
4n el caso de 2ue se cubra el $?? de la &roducci'n la &lanta tendr) una
ca&acidad de 3????
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(5
AO Ca3acidad de 5a
35anta T
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9as materias &rimas necesarias &ara la ,abricaci'n de ciclohe1ano en la línea
de &roceso dise5ada son benceno e hidr'geno# Se re2uiere esta materia &rima
tan &ura como sea &osible; sin embargo; estos reactivos llegan a Re,inería con
un &orcenta=e de tolueno 8 metano; res&ectivamente#
(.1.- Benceno
4structura !uímica
F'rmula !uímica C3H3
(.1.1.- "o3iedades 89sicas ;u9
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(
Ta=5a ) Pro&iedades del benceno @ittco,,; H# A; $3B
(.1.!.- Usos
4ste com&uesto arom)tico es am&liamente utilizado como disolvente; si bien
&or sus características carcinogénicas; el benceno est) e1&lícitamente
&rohibido en muchas ,ormulaciones; e1istiendo algunos re&aros en cuanto al
tolueno 8 ciertas &revenciones res&ecto a los 1ilenos# %e hecho; se est)
veri,icando una &aulatina reducci'n de la demanda; m)s o menos acusada en
los sectores de las &inturas; los adhesivos; los &roductos ,itosanitarios; 2ue
hace unos a5os lo em&leaban masivamente#
Se considera 2ue la demanda del benceno tiene la siguiente estructura
4tilbenceno destinado a la ,abricaci'n de estireno# Cumeno &roducto intermedio obtenido &or &re&araci'n del benceno con
&ro&ileno; 2ue ma8oritariamente termina como ,enol; materia &rima de
las resinas ,en'licas; del bi,enol 8 sus resinas derivadas @&oliésteres;e&o1i; &olicarbonatos 8 &olisul,onasB; adem)s de la ca&rolactama
@&recursora del n8lon 3B a través de la ciclohe1anona 8 otros m:lti&les
&roductos 2uímicos org)nicos como; &or e=em&lo; los al2uil,enol
eto1ilados; usados como agente emulgente 8 tensioactivos# Ciclohe1ano obtenido &or hidrogenaci'n del benceno &ara dar )cido
adí&ico 8 ca&rolactama; ambas materias &rimas de las &oliamidas 3;3 8
3; res&ectivamente# +tros derivados minoritarios; entre los 2ue destacan el nitrobenceno 8 su
derivado la anilina; 8 el derivado de ésta el 0%
@di,enilmetanodiisoctanoB; adem)s de los dinitrobencenos; de los 2ue
derivan la iso> 8 la &ara>,enilamina# 9os )cidos al2uilbencenosul,'nicos base de los detergentes 9AS
@Klinear alV8lbenzene sul,onatesLB#
(.1.$.- "ocesos de 8a=icaci4n
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(&
4l benceno es un com&onente natural del &etr'leo; sin embargo; no &uede ser
se&arado del crudo &or una sim&le destilaci'n; 8a 2ue ,orma aze'tro&o con
otros hidrocarburos# 9a recu&eraci'n de benceno es m)s econ'mica si la
,racci'n de &etr'leo est) su=eta a un &roceso catalítico o térmico 2ue
incremente la concentraci'n de dicho hidrocarburo#
4l benceno 2ue &rocede del &etr'leo es industrialmente &roducido &or
re,ormado 8 se&araci'n; 8 desal2uilaci'n térmica o catalítica de tolueno# 9a
cantidad de benceno recu&erado &or re,ormado es normalmente ma8or 2ue el
obtenido a través de las técnicas de e1tracci'n#
+tros &rocesos de obtenci'n de benceno son el cra2ueo de na,ta &esada o
hidrocarburos ligeros como el &ro&ano o butano; con los 2ue se consigue un
&roducto rico en arom)ticos; los cuales contienen un 3" de arom)ticos; "?
del cual es benceno#
(.!.- id4Heno
F'rmula 2uímica H(
4structura H>H
4n la naturaleza; se gener' como el Kgas de la gran e1&losi'nL 2ue dio lugar al
origen del Mniverso#
(.!.1.- "o3iedades 89sicas ;u9
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4l hidr'geno se encuentra ma8oritariamente en la naturaleza en ,orma
molecular ,ormando &arte de gases; de la molécula de agua 8 de multitud de
com&uestos org)nicos# 4ste hecho se debe ,undamentalmente; a su elevada
reactividad &r)cticamente en cual2uier entorno#
Se trata del elemento m)s ligero 8 su min:sculo tama5o le &ermite situarse
dentro de cual2uier )tomo o ti&o de enlace destacando dentro de este :ltimo su
tendencia a ,ormar &uentes de hidr'geno# 4ntre algunas de sus &ro&iedades
m)s relevantes; se destacan las siguientes
"RO"IEDAD VALORPeso 0olecular (;?$3 gmol
Punto de 4bullici'n (?;(3/ E
Punto de Fusion $.;?(" E
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(# 4l &a&el del hidr'geno como ,uente de energía alternativa 8 renovable; tanto
&or medio de una conversi'n directa de su energía 2uímica en electricidad a
través de la &ila combustible; como la combusti'n directa en motores
alternativos o turbinas de gas# 4n este sentido; est) &revisto 2ue se convierta
en uno de los &osibles sustitutos de los combustibles ,'siles en el sector
trans&orte#
(.!.$.- "ocesos de 8a=icaci4n
%entro de los &rocesos &ara la síntesis del hidr'geno; también es &reciso
distinguir entre dos categorías en base a la naturaleza de la materia &rima
&rocesos 2uímicos de obtenci'n basados en combustibles ,'siles 8 a2uellos
2ue em&lean como &unto de &artida alguna ,uente de energía renovable#
4n el &rimer gru&o; se destacan los siguientes &rocesos
Re,ormado del metano; obteniéndose el llamado Kgas de síntesisL @C+ e
H(B#Re,ormado con va&or de agua#Re,ormado autotérmico+1idaci'n &arcial catalítica del metano; siendo este método m)s r)&ido
2ue el re,ormado sim&le#Gasi,icaci'n del carb'n mineral a altas tem&eraturas#Pirolisis#
4n un segundo gru&o; se inclu8en
4lectrolisis de la molécula de agua#Gasi,icaci'n a alta tem&eratura de la lignina contenido en la biomasa#Procesos de ,ermentaci'n de diversa naturaleza ,ermentaciones
biol'gicas; bacterianas &rocesos de descom&osici'n &or medio de laacci'n de algas#0étodos basados en la energía solar de alta tem&eratura 2ue son
sistemas centralizados 8 de gran ca&acidad de &roducci'n#0étodos basados en la energía nuclear; los cuales com&arten sus
&rocedimientos con los de la energía solar de alta tem&eratura#
(.$.- Cata5i?ado
PRODUCCIÓN DE CICLOHEXANO
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9a elecci'n del catalizador m)s adecuado &ara el sistema de reacci'n descrito
en el &resente &ro8ecto; se basa tanto en consideraciones de índole técnica
como econ'mica#
%esde el &unto de vista técnico; se debe tener en cuenta 2ue el
com&ortamiento del sistema in,lu8e en las dimensiones de la &artícula
catalítica; &or lo 2ue se va a considerar a2uellas 2ue tienen un di)metro de (>"
mm; aconse=adas &ara traba=ar en el caso de 2ue el sistema de reacci'n se
com&orte como un lecho inmovilizado#
%esde el &unto de vista econ'mico; se descarta el uso de catalizadores
com&uestos &or metales nobles; 8 se elige un sistema 2ue em&lea como metal
activo el Ní2uel; hecho 2ue &resenta dos venta=as ,undamentales
9a &rinci&al es 2ue &ermite alcanzar un alto índice de e,ectividad en un
&roceso 2ue resultar) m)s rentable# 9a segunda de las razones ata5e a las condiciones de o&eraci'n; 8a
2ue los catalizadores de Ní2uel im&iden la a&arici'n de la reacci'n
secundaria de isomerizaci'n de ciclohe1ano a metilciclo&entano incluso
traba=ando a ("? C#
Siguiendo con las consideraciones econ'micas; la su&er,icie dis&onible &ara la
reacci'n es un as&ecto relevante a tener en cuenta; &uesto 2ue dicha reacci'n
ocurrir) en los &oros del s'lido#
Para el caso 2ue se a&lica; se o&ta &or un catalizador de elevada su&er,icie
es&ecí,ica; com&ensando el coste del &roducto con un consumo menor delmismo &ara alcanzar el grado de conversi'n deseado# Adem)s; un &unto m)s a
,avor &ara elegir este ti&o de su&er,icie es&ecí,ica reside en un ma8or bene,icio
o&erativo con res&ecto a su&er,icies in,eriores#
Considerando estas razones; el catalizador 2ue se va a em&lear; H.??;
&ertenece a la ,amilia de catalizadores denominados H
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Han alcanzado un rotundo é1ito en la conversi'n de benceno a
ciclohe1ano# Son ca&aces de du&licar la vida :til del catalizador com&arado con otros
usados en la misma reacci'n# Pueden o&erar a tem&eraturas su&eriores; reduciendo la &osibilidad de
2ue a&arezcan reacciones secundarias indeseadas; es decir; aumentan
la selectividad del sistema de reacci'n# 9a velocidad es&acial &uede llegar a ser hasta $;" veces ma8or con
res&ecto a catalizadores convencionales#
4l catalizador H.?? seleccionado &resenta estructura de trílobe 8 las
siguientes es&eci,icaciones técnicas
Ta=5a / Pro&iedades es&ecí,icas del catalizador H.?? @Johnson 0atthe8
catalizadoresB
PRODUCCIÓN DE CICLOHEXANO
"RO"IEDAD VALOR
Com&osici'n @ en &esoB $3 Ni; /. Al(+-
%ensidad a (? TC (6?(;6 Egm-
%i)metro de Partícula (;" mm
Su&er,icie es&ecí,ica 6??? m(Eg
9ongitud de &artícula / mm
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&iHua (: Factores 2ue se consideran en la ubicaci'n de &lanta
).1.! &actoes a Considea:
Dis3oni=i5idad.
9a dis&onibilidad de las materias &rimas como hidrogeno 8 benceno; en
es&ecial el hidrogeno se usa en &roducci'n de )cido clorhídrico; combustible
&ara cohetes 8 :ltimamente como ,uente de energía lim&ia &ara autom'viles; 8
del benceno se utiliza como constitu8ente de combustible &ara motores;
disolventes de grasa; aceites; &inturas; manu,actura de detergentes; donde
estos van hacer considerados como el &unto de &artida &ara la dis&onibilidad
de materias &rimas#
Mecados
4ste ,actor va a de&ender del uso del ciclohe1ano; las &rinci&ales a&licaciones
&ara el ciclohe1ano en nuestro mercado est)n como diluente &ara las &inturas;
las lacas 8 los esmaltes; 8 como com&onente de algunos solventes; también se
utiliza en los catalizadores de &olimerizaci'n &ara ,abricaci'n de &l)sticos como
PRODUCCIÓN DE CICLOHEXANO
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ser el n8lon 3#3; catalizador &ara acrílicos 8 ti&o resinas de &oliéster; 8 como
materia &rima &ara los &er'1idos 8 los catalizadores de o1idaci'n#
4n la actualidad; la demanda total de ciclohe1ano es ";- millones de toneladas
P#A#; en el mundo; el crecimiento de la demanda de ciclohe1ano asciende
a&ro1imadamente - anualmente#
Dis3oni=i5idad de eneH9a
4l Proceso de &roducci'n de ciclohe1ano; tiene como &rinci&al materia &rima al
benceno 8 al hidrogeno; el cual se obtiene en un &roceso e1otérmico; a&licando
un sistema de integraci'n energética &odemos solucionar una &arte de ladis&onibilidad de energía; &ero adem)s al tener como dis&onibilidad; el uso del
gas natural &odría ser una soluci'n a esta; claro &ero antes se tendría 2ue
hacer un an)lisis econ'mico de estas &osibilidades#
Su
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26
Como 8a hemos enumerado di,erentes ,actores 2ue a,ectan a la hora de elegir
la localizaci'n de una &lanta; a cada uno de estos se le ha dado un &eso
res&ectivo de acuerdo a su im&ortancia#
Para tal e,ecto se han identi,icado tres macro>zonas &otenciales siendo las
mismas los de&artamentos de Santa Cruz; Cochabamba 8 zona de localizaci'n se em&lea el método
cualitativo &or &untos de &onderaci'n @Factores im&ortantes en cada zonaB;
siendo los resultados los siguientes
9os lugares involucrados en esta tabla son Cochabamba @AB; Santa Cruz @BB 8
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2
).! U=icaci4n e7acta de 5a 35anta
%ebido a los ,actores 2ue se mostraron se eligio 2ue nuestra em&resa sera en
el &ar2ue industrial latinoamericano
&iHua ) : "a;ue industia5 5atinoa
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2&
&iHua , : Coedo Bioceanico
PRODUCCIÓN DE CICLOHEXANO
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,.- INENIERIA DEL "RO#ECTO
9a ingeniería del &ro8ecto im&lica el estudio de los distintos &rocedimientos o
&rocesos técnicos a través de los cuales se &odrían obtener los ob=etivos del
&ro8ecto#
41isten siem&re distintas alternativas o &osibilidades tecnol'gicas &ara e=ecutar
una determinada iniciativa de inversi'n &or lo 2ue corres&ondería ado&tar una
decisi'n res&ecto a la cual se &resenten sería el m)s venta=oso dada las
características del &ro8ecto#
,.1 Mtodos de O=tenci4n de Cic5o6e7ano
9a im&ortancia econ'mica del ciclohe1ano ha ocasiona gran n:mero de
&rocesos industriales &ara su obtenci'n# 4stos &rocesos di,ieren &rinci&almente
en los siguientes as&ectos
Naturaleza del catalizador# Condiciones de o&eraci'n de ba=o las cuales se lleva a cabo la reacci'n
en el catalizador#
%ise5o del reactor# 0étodo utilizado &ara disi&ar el calor generado debido a la
e1otermicidad de la reacci'n#
9os &rocesos e1istentes &ara la obtenci'n de ciclohe1ano com&renden todos
a2uellos desarrollados a nivel industrial &ara su&lir las demandas del mercado#
4l ciclohe1ano se &roduce en grandes cantidades &ara utilizarlo como materia
&rima en la ,abricaci'n de ,ibras de N8lon# Se obtiene mediante dos &rocesos&rinci&ales la hidrogenaci'n del benceno 8 el re,ormado catalítico de la
,racci'n de na,ta del &etr'leo#
,.1.1 Re8o
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3(
a Re8o
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,.1.! idoHenaci4n de5 Benceno
Yste es; &or antonomasia; el método m)s di,undido &ara la &roducci'n de
ciclohe1ano en las &lantas &etro2uímicas a &artir de derivados del crudo de
&etr'leo# 4ste método est) basado en la reacci'n catalítica ,uertemente
e1otérmica de hidrogenaci'n del benceno 8; aun2ue usualmente es éste el
com&uesto 2ue se em&lea como materia &rima de &artida; s'lo 2ue la
,abricaci'n re2uiere entonces un &aso intermedio adicional#
nde&endientemente de las características &ro&ias de cada &roceso; todos 8
cada uno de ellos &resentan dos &asos ,undamentales; el &rimero consiste en
la reacci'n de hidrogenaci'n en sí; seguido de un segundo de &uri,icaci'n 8
acondicionamiento del &roducto ,inal con el ,in de cum&lir con las estrictas
e1igencias de calidad 2ue dicta el mercado#
Así; los métodos basados en la reacci'n de hidrogenaci'n; se clasi,ican
atendiendo a criterios 2ue in,lu8en en la calidad del &roducto derivado
Condiciones de o3eaci4n: &ermiten distinguir entre los &rocesos 2ue se
desarrollan en ,ase lí2uida; m)s obsoletos 8 con menor velocidad de reacci'n
8; los 2ue se llevan a cabo en ,ase gaseosa; m)s actuales; con ma8or registro
de tem&eraturas 8 catalizado &or metales nobles#
Ti3os de cata5i?ado: de&endiendo del catalizador 2ue se utilice cambiar)n las
es&eci,icaciones im&uestas a la alimentaci'n# 9os m)s am&liamente utilizados
son los de Ní2uel 8 Platino; aun2ue también se em&lean el Paladio; Cobre;Rodio 8 sul,uros de 0olibdeno; ol,ramio 8 Ní2uel#
Si la reacci'n est) catalizada &or metales nobles; como el Platino; el contenido
en azu,re de la alimentaci'n debe ser menor de $ m evitando así el
envenenamiento del catalizador# Para el resto de los com&uestos mencionados;
las es&eci,icaciones son menos e1igentes#
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Disi3aci4n de ca5o duante 5a eacci4n: constitu8e el as&ecto m)s
im&ortante a la hora de controlar el correcto ,uncionamiento del sistema#
Siendo así; las o&ciones &asan &or el uso de una serie de reactores de lecho
,i=o adiab)ticos &rovistos de intercambiadores de calor intermedios; reactor
multitubular catalítico de lecho ,i=o 8; &or :ltimo; reactor de lecho m'vil donde el
contenido del interior de la unidad se em&lea &ara disi&ar el calor generado
durante la reacci'n#
4l sistema se com&one de un reactor de lecho ,i=o con catalizador de &latino
so&ortado sobre una base de sal de litio; catalizador ca&az de tolerar
contenidos de azu,re en la alimentaci'n su&erior a -? m#
4l hidr'geno re2uerido debe someterse a un &roceso de &retratamiento con
sosa caustica &ara eliminar el )cido sul,:rico 8 el di'1ido de carbono &resente
en la corriente; así como a un &roceso de metanaci'n &ara la recu&eraci'n de
mon'1ido de carbono#
9a alimentaci'n lí2uida 2ue entra al reactor com&uesta de benceno ,resco 8
ciclohe1ano recirculado se mezcla con una corriente de hidr'geno ,resco 8
recirculado; se &recalienta 8 com&rime hasta la tem&eratura 8 &resi'n
re2ueridas res&ectivamente &ara ser introducida en una serie de dos o tres
reactores de lecho ,i=o donde se traba=a entre los (??>-?? C a -? bar de
&resi'n#
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&iHua 11: &roceso be1ano &ara la &roducci'n de ciclohe1ano
,.! E5ecci4n de5 3oceso de 3oducci4n de cic5o6e7ano
4l método seleccionado &ara la &roducci'n de ciclohe1ano; toma como base
los &rinci&ales &rocedimientos de o&eraci'n 2ue com&onen los métodos de
&roducci'n de ciclohe1ano en a2uellos &rocesos 2ue transcurren en ,ase
gaseosa#
A la hora de dise5ar el &roceso de &roducci'n m)s adecuado &ara la obtenci'n
del ciclohe1ano; lo &rimero 2ue debe tenerse en cuenta es la materia &rima de
&artida#
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> ((? CX si el catalizador es de
ní2uel &ueden alcanzarse los ("? C sin riesgo de 2ue se ,ormen &roductos
secundarios#
> Presiones 2ue van desde $?>-? bar; &udiendo ser incluso su&eriores a los .?
bar#
> Relaci'n de alimentaci'n hidr'geno>hidrocarburo su&eriores a 3#
Como se ha mencionado con anterioridad; la clasi,icaci'n de los &rocesos
e1istentes &ara la obtenci'n del &roducto de interés &uede realizarse
atendiendo a diversos criterios#
Por tanto; el método elegido &ara la &roducci'n de ciclohe1ano estar) basado
en la hidrogenaci'n del benceno# 4ste &roceso e1ige 2ue la materia &rima
benceno &osea una alta &ureza# Ho8 en día; la &ureza de la materia &rima no
su&one un im&edimento &ara el desarrollo de la reacci'n &uesto 2ue se
dis&one de tecnologías su,icientemente avanzadas 2ue &ermiten obtener
benceno de mu8 alta &ureza 8 &r)cticamente libre de azu,re#
4ste &roceso de hidrogenaci'n del benceno com&render) dos ,ases
&rinci&ales
Fase de reacci'n &ara la trans,ormaci'n de la materia &rima en el
&roceso de interés# Proceso de &uri,icaci'n 8 acondicionamiento del &roducto ,inal obtenido#
&ase de eacci4n
Para seleccionar el sistema de reacci'n m)s adecuado deben contem&larse los
siguientes as&ectos
>4stado de agregaci'n de la mezcla reaccionante#
> %ise5o del sistema de reacci'n
> Com&ortamiento del lecho catalítico
> Sistema de disi&aci'n de energía
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3
• 4stado de agregaci'n de la mezcla reaccionante
9a hidrogenaci'n del benceno &uede llevarse a cabo en ,ase lí2uida o en ,ase
va&or#
%e&endiendo de un estado de agregaci'n u otro; cambiar)n las condiciones del
&roceso# 9os &rocesos desarrollados en ,ase va∨ m)s actuales; &resentan
las siguientes venta=as ,rente a los 2ue se desarrollan en ,ase lí2uida
> Favorecen la se&araci'n de sustrato 8 catalizador#
> Re2uieren menores tiem&os de residencia &ara alcanzar una misma
conversi'n# 4stos tiem&os menores &ermiten; 2ue &ese a las altas
tem&eraturas; se evite la isomerizaci'n del ciclohe1ano a metilciclo&entano#
4n base a estos argumentos; se o&ta &or la elecci'n de un &roceso 2ue
&ermita desarrollar la reacci'n &artiendo de una alimentaci'n en ,ase gaseosa#
• %ise5o del sistema de reacci'n
9a com&le=idad de la reacci'n e1ige el em&leo de un método de o&eraci'n 2ue
ante todo &ermita llegar a una situaci'n '&tima entre la conversi'n alcanzadaen el e2uilibrio 8 la velocidad de reacci'n# Se recurre &ara ello la dis&osici'n de
un reactor multitubular donde se traba=ar) a ma8or tem&eratura 8 &resi'n
,avoreciendo la velocidad de reacci'n a costa de alcanzar una conversi'n
'&tima#
Com&ortamiento del lecho catalítico
4l ti&o de lecho a em&lear se determinar) en base al tama5o de las &artículas
de catalizador a em&lear en el sistema así como a la ca&acidad del mismo &ara
&aliar los &roblemas derivados de los &er,iles de concentraci'n 8 tem&eratura
desarrollados en el seno del lecho#
9os lechos ,i=os &resentan un &er,il de tem&eraturas m)s acusado con res&ecto
a los de lecho ,luidizado; sin embargo; su ,uncionamiento es m)s sencillo#
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3&
7asados en este hecho 8; teniendo en cuenta 2ue el tama5o de las &artículas
seleccionadas &ara la reacci'n @(;">" mmB se adecua a las es&eci,icaciones
&ara las reacciones 2ue se desarrollan en lechos ,i=os; se o&ta &or el dise5o de
un reactor multitubular de lecho ,i=o#
• Sistema de disi&aci'n de energía
4s im&ortante &ensar en el dise5o del sistema m)s adecuado &ara disi&ar la
energía 2ue se des&rende durante el &roceso# Para ello se dis&ondr) de un
reactor multitubular de lecho ,i=o; 2ue &ara las mismas condiciones de
o&eraci'n; &resentan una ma8or )rea de trans,erencia &ara la disi&aci'n de la
energía generada &or la reacci'n e1otérmica#
4ste ti&o de reactor; adem)s; a8udar) a &aliar las de,iciencias de los reactores
de lecho ,i=o ,rente a los de lecho ,luidizado con res&ecto a la a&arici'n de
&er,iles de tem&eratura a lo largo de la unidad de reacci'n#
Mna vez analizados todos estos as&ectos; el método em&leado &ara desarrollar
la reacci'n se basa en dis&oner un reactor multitubular de lecho ,i=o donde lareacci'n de hidrogenaci'n de benceno tendr) lugar en ,ase gaseosa 8 la
re,rigeraci'n se llevar) a cabo &or medio de agua &rocedente de la red de
calderas de la Re,inería 2ue circular) a través de la carcasa abandonando el
sistema como va&or de agua de ba=a &resi'n#
9as razones 2ue =usti,ican o&tar &or tal dise5o del sistema de reacci'n se
basan en 2ue 9a dis&osici'n del reactor es el sistema actual m)s di,undido a nivel de
la industria 2uímica &ara reacciones de hidrogenaci'n de benceno# 9a disi&aci'n de calor se ve ,avorecida al dis&oner de un reactor
multitubular 2ue incrementan el )rea de transmisi'n de calor# 4l di)metro de las &artículas de catalizador seleccionadas; (;"
milímetros; es a&ro&iado &ara el em&leo de reactores de lecho ,i=o ,rente
a los de lecho ,luidizado#
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9as reacciones desarrolladas en ,ase gaseosa ,avorecen la se&araci'n
entre el sustrato 8 el catalizador; así como disminu8en el tiem&o de
residencia; &or lo 2ue e1iste menor &osibilidad de 2ue a&arezcan las
reacciones secundarias de isomerizaci'n#
&ase de 3ui8icaci4n acondicionali2uido#
%onde se eliminar) la ma8or &arte de gases ligeros 2ue no han reaccionado 8
2ue se encuentran contenidos en la corriente de &roducto# 9a corriente lí2uida
resultante de este &roceso es la 2ue se someter) a un &roceso de en,riamiento
2ue &ermitir) acondicionarlo &ara su almacenamiento en de&'sitos#
,.$. DiaHa
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&iHua 1!: diagrama del &roceso de &roducci'n de Ciclohe1ano en H8s8s
,.$.!. DiaHa
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4(
Por tanto; el método elegido &ara la &roducci'n de ciclohe1ano estar) basado
en la hidrogenaci'n del benceno; este &roceso e1ige 2ue la materia &rima
benceno &osea una alta &ureza#
A nivel industrial; el &roceso de obtenci'n de ciclohe1ano se com&one de dos
eta&as ,undamentales
Z 4ta&a de reacci'n#
Z 4ta&a de &uri,icaci'n 8 acondicionamiento del &roducto ,inal#
9a línea de &roceso 2ue se va a dise5ar se estructura en tres &artes
,undamentales 2ue son las siguientes
> [ona de almacenamiento de la materia &rima 8 del &roducto
Com&rende el sistema de tan2ues necesarios &ara de&ositar la materia &rima
recibida 8 el &roducto 8 el dise5o de los sistemas de im&ulsi'n desde el tan2ue
de las materias &rimas hasta la zona de reacci'n#
> [ona de reacci'n# 4st) ,ormada &or los e2ui&os &ro&ios &ara el
&retratamiento de la materia &rima reaccionante 8 las unidades de reacci'n#
> [ona de &uri,icaci'n 8 acondicionamiento del &roducto ,inal # 4l coraz'n de
esta secci'n lo constitu8e un se&arador de ,ases gas * lí2uido; 8 &ara su
acondicionamiento de&ende de un intercambiador#
4l &roceso &ro8ectado &resenta las siguientes unidades
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42
4sta &rimera zona est) ,ormada &or los de&'sitos de benceno e hidrogeno
contenidos en su corres&ondiente cubeto e inde&endiente de los de&'sitos de
almacenamiento del &roducto ciclohe1ano; la corriente de benceno se cambiara
de ,ase &ara 2ue se mezcle con hidrogeno# 9a corriente &asara &or un
intercambiador aumentando la tem&eratura a /? C#
,.%.! +ona de eacci4n
Se com&one de un intercambiador de calor @4>$$$B 2ue &ermiten elevar la
tem&eratura de la corriente 8 una unidad de reacci'n &ara la trans,ormaci'n de
la materia &rima a ciclohe1ano#
Antes de su entrada en el &rimer intercambiador de calor; la corriente de
benceno se unir) a la de hidr'geno de manera 2ue la relaci'n de alimentaci'n
hidr'geno hidrocarburo 2ue entra en la &rimera unidad de reacci'n @R>$$?B
ser) de 3#
4sta corriente se introduce en el intercambiador de carcasa 8 tubo construido
en acero ino1idable AS -$39 aumentando su tem&eratura hasta $./# C#
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circular &or el interior de los tubos; mientras 2ue el segundo ,luido circula &or el
interior de la carcasa ba5ando los tubos del haz &or su &arte e1terior#
4n los e1tremos del haz de tubos se dis&onen cabezales del intercambiador
2ue; mediante unas &lacas a&ro&iadamente dis&uestas; obligan al ,luido 2uecircula &or el interior de los tubos a recorrer un camino sinuoso &or el haz de
tubos#
Asimismo; diversos tabi2ues de,lectores colocados en la carcasa hacen 2ue el
,luido e1terno circule en direcci'n lo m)s &er&endicular &osible al haz de tubos;
me=or)ndose la transmisi'n de calor# 4s me=or encontrar intercambiadores de
calor de (; .;/; etc#; &asos de tubos# %e la misma manera e1iste la &osibilidad
de dise5arlos con varios &asos de carcasa#
4stos intercambiadores son los m)s e1tendidos; 8a 2ue &resentan una gran
,acilidad de lim&ieza 8 mantenimiento; así como una gran su&er,icie de
trans,erencia# Son id'neos &ara intercambio de calor de &roductos de elevado
caudal#
Por todo esto; en el &resente Pro8ecto se dise5an intercambiadores de calor de
contracorriente del ti&o carcasa 8 tubos; dado su ,acilidad de lim&ieza 8
mantenimiento; así como &or su elevada su&er,icie de trans,erencia#
4sta elecci'n est) basada; adem)s; en las condiciones 8 &ro&iedades ,ísicas
del &roceso; &uesto 2ue las corrientes a en,riar 8 calentar &resentan un caudal
mu8 alto con un calor a intercambiar elevado#
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&iHua 1%: ntercambiador
de carcasa de tubos
,.'.$ Reacto
4l dise5o del sistema de
reacci'n re2uerido &ara abordar la reacci'n de hidrogenaci'n de benceno est)
basado en la selecci'n del &rocedimiento m)s adecuado &ara disi&ar el calor
generado durante la reacci'n#
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• Reactor de lecho ,luidizado donde la disi&aci'n de calor se logra
recirculando &arte del catalizador em&leado en la reacci'n al seno
interno del reactor#
9a &rinci&al venta=a de estos reactores reside en el grado de uni,ormidad 2ue
se registra en el control de la tem&eratura debido al movimiento r)&ido 8
continuo de las &artículas de catalizador en el interior del lecho; venta=a
im&ortante en el caso de reacciones adiab)ticas; elimin)ndose los &untos
calientes &ro&ios de los reactores de lecho ,i=o#
4ste ti&o de lecho &resenta también una menor &érdida de carga a su través 8
,avorece el &roceso de regeneraci'n del catalizador no contem&lado en el casode los reactores de lecho ,i=o#
Su &rinci&al inconveniente; si se com&ara con los reactores de lecho ,i=o; est)
asociado a una menor conversi'n de los reactivos así como una ma8or
di,icultad técnica &ara mantener la tem&eratura del sistema &or deba=o de un
determinado nivel#
%entro de las dos con,iguraciones &osibles &ara un reactor de lecho ,i=o; seo&ta &or el em&leo del reactor multitubular gracias a 2ue
• Su em&leo est) es&ecialmente indicado &ara reacciones 2ue transcurren
en ,ase gaseosa• %is&one de una ma8or su&er,icie de intercambio de calor &ara un mismo
tama5o del reactor#• 4n base a estos criterios; el sistema de reacci'n dise5ado estar)
,ormado &or dos• reactores multitubulares de lecho ,i=o o&erando en las condiciones de
traba=o m)s ,avorables 2ue &ermitan realizar un control e1haustivo de
las variables tem&eratura; conversi'n 8 velocidad de reacci'n#
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4
&iHua 1': Reactor multitubular de lecho ,i=o
@levens&iel; (??3B
,.'.% Co
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4&
&iHua 1(: Funcionamiento interno de un com&resor centrí,ugo
,.( Ecuaciones de diseo de e;ui3os
,.(.! Reacto
Se em&leara el dise5o de un reactor tubular de lecho ,i=o &ara convertir el
benceno en ciclohe1ano; em&leando como catalizador el H.??# 4l ti&o de
reactor em&leado es un reactor de lecho ,i=o catalítico cilíndrico em&acado#
9a relaci'n 2ue tiene en el convertidor es
C(( 2 $! I C(1!
C>5cu5o de 5as 3o3iedades te
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]C& se calcula gr),icamente conociendo los valores de Pr 8
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&iHua 1): Correcci'n de C& a altas &resiones @Mniversidad colombianaB
Dete
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5(
4n esta correlaci'n; ^i se re,iere a los coe,icientes este2uiométricos de las
es&ecies 8 ]HF
+ a la ental&ía de ,ormaci'n de cada uno de los com&uestos# Para los
elementos en estado &uro el valor de esta ental&ía es nulo# Así &ues los valores
corres&ondientes de esta &ro&iedad &ara cada com&uesto son los siguientes
Ta=5a 1%: 4ntal&ia de los com&uestos @carrera>mantilla; J# llano> Restre&o 0##(??.B
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Cintica de 5a eacci4n de 6idoHenaci4n
Admitiendo 2ue se cum&le la 9e8 de Raoult; se &uede e1&resar
O las ,racciones molares se obtienen como
%eterminaci'n de la velocidad de reacci'n
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Ba5ance de
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54
&9:cat)
1 1 422'156'3&5&63
2&7'453 1'14 424'122&26'3134&63
5&3'234 1'1& 424'((56'22&3&63
&25'65 1'((5 426'(54&526'(532&63
(123'65 1'(34 426'435546'1&(&63
(234'7& 1'(5 42&'467&6'1131&63
(432'675 1'(6 42&'765(465'727&63
(631'572 1'(7 431'7765&25'&52&&63
(&2&'4&7 1'2(& 43('6&35455'&63
2126'3&6 1'254 433'1(45'126&63
2224'2&3 1'27& 434'665245'625&63
2422'(& 1'345 436'&33325'5524&63
2621'1 1'412 43'7643(5'43&63
2&('74 1'46 441'2413645'4122&63
31(5'&( 1'54 44('6333&75'32(&63
32(3'6& 1'634 444'1542(5'2521&63
34(('665 1'(3 445'427(5'(67&63
3617'562 1'&(2 44&'3511125'(1(&&63
3&1'457 1'&& 451'36773(5'126&63
4115'356 1'7(2 453'212744'75(6&63
4213'253 1'737 455'5&3&44'&65&63
441('(5 1'756 45&'651354'&1(4&63
4577'17 1'76 46('34434'263&63
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55
476'744 1'7& 464'54&1164'65(2&63
4774'&4( 1'7& 46'23744'56(&63
5(72'3& 1'7&2 41'1(7634'51(1&63
5371'65 1'7&4 42'634'4265666
&
55&7'532 1'7&6 45'51564'35(67&
7
5&6'427 1'7&& 4&'2474'26&6
6
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,.(.$ Inteca,t(>
F7tu; &or lo tanto
Rrequerido=0.001+0.0005=0.0015 Btu
ft 2℉
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9a caída de &resi'n &ermisible en el tubo 8 la coraza tendr) un valor m)1imo
de10
l!f
pul"2 #
C)lculo del )rea de trans,erencia de calor
C)lculo del calor des&rendido en la coraza
,t(>F
Calculamos el )rea de trans,erencia
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AT = #c
Fc∗ MDT ∗* D
C)lculo del n:mero de tubos
Para el c)lculo de n:mero de tubos; asumiremos una longitud de $3 &ies; con
tubos de
3/4 &lg %4; $/ 7G; &or lo tanto el )rea es&ecí,ica ser) de ?#-("
pie2
pie lineal
} *L}a¿
ntu!o+= AT ¿
Características del intercambiador
Seg:n las tablas 8 $? del a&éndice del Eern; se asumir)
• Arreglo triangular &ara los tubos• %4 de 3/4 ≶ $/7G
• 3 &asos en los tubos• - &asos en la coraza• Pt de $ &lg• %i)metro interno de la coraza de -- &lg• %istancia entre ba,les m)1ima; es decir el di)metro de la coraza; (-#("
&lg#• N:mero de tubos igual a 63? @asumimos &or encima del n:mero
calculado 6"(B
Calculo de M% corregido
Calculamos el )rea corregida
} *L*n} rsub {tubos} = {pies} ^ {2}
a¿
AT =¿
Calculamos el M% corregido
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C)lculos en los tubos @corriente ,ríaB
i∗ De
0 =0,027∗( De∗. μ )
0,8
∗(%p∗ μ0 )1
3∗( μ μp )0,14
rea es&ecí,ica de la tubería de -. $/ 7G
di=0.652 pul"=0.0543 pie+
aT =a∗¿ tu!o+¿ pa+o+
= pie2
a=/ di
2
4
.= 2
aT =
l!
pie2∗
( μ
μp )
0,14
=1
O se calculai=
BT*
pie2
1 F con
i∗ De
0 =0,027∗( De∗. μ )
0,8
∗(%p∗ μ0 )1
3∗( μ μp )0,14
Posteriormente calculamos
io=i di
do
C)lculo del coe,iciente lim&io
* c=io∗oio+o
= BT*
pie21 F
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C)lculo del ,actor de obstrucci'n
Rd= 1
* D−
1
* c=
pie21 F
BT*
4l cu)l sale ma8or al Rd re2uerido @0.002
Btu
ft 2
℉ B; &or lo tanto hasta el
momento nuestro intercambiador; es adecuado; sin embargo debemos validarlo
con las caídas de &resi'n en el tubo 8 la coraza; las cuales no deben ser
su&eriores a10
l!f
pul"2 #
Calculo de la caída de &resi'n en la coraza
Para la caída de &resi'n en la coraza
& P=f ∗. +
2∗ D+∗( N +1 )
2 "c∗ ρ∗ De∗3+
)e calculaℜ 4 5de lafi"ura29del 6ern f = pie
2
pul"2
ρcaliente=0.269 l!m/ pie3
Di=33 pul"=2.75 pie
De=0.71 pie+
3+=1
N +1= 12
23.25
16
=8.26
C)lculo de la caída de &resi'n en los tubos
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Ta=5a 1': %atos de corriente de entrada 8 salida del intercambiador
,.).! Tan;ue $?? del &roceso de ciclohe1ano
Ta=5a 1(: %atos de corriente de entrada 8 salida de la mezcladora
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,.).$ Co$?? &ara la recirculaci'n de gases
No
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,.).% Inteca$-( &ara calentar la materia &rima
No
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&iHua !!: Reactor G7R>$?? &ara la obtenci'n de ciclohe1ano
Nom+re 4 3 A Ener:ía
del reactor
=apor $ 1 $ 1
'emperatura &>C) $./;? 214'4 (?.;. 1
Presión &$ar) 3;-/? 4'417 .;.? 1
($//((/;(- =45564872
Ta=5a 1/: %atos de corriente de entrada 8 salida del reactor
,.).( Inteca
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&iHua !$: Condensador 4>$?( &ara en,riar el &roducto
No
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&iHua !%: Se&arador gas>li2uido vertical >$??
Nom+re B 8
=apor ?;"3.3 1'11 (
'emperatura &>C) 6/;?? '33 '33
Presión &$ar) 6;"? '(6 '(6
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9 a &lani,icaci'n de &ro8ectos es obtener una distribuci'n de las actividades en
el tiem&o 8 una utilizaci'n de los recursos 2ue minimice el coste del &ro8ecto
cum&liendo con los condicionantes e1igidos de &lazo de e=ecuci'n; tecnología
a utilizar; recursos dis&onibles; nivel m)1imo de ocu&aci'n de dichos recursos;
etc#
9a distribuci'n en el tiem&o de dichas actividades 8 la consideraci'n de los
recursos necesarios son las ,unciones a desarrollar en la &lani,icaci'n de
&ro8ectos;
9a distribuci'n en el tiem&o de dichas actividades se dividen en tres eta&as
4studio de ,actibilidad del &ro8ecto; %ise5o de &ro8ecto e inicio de
o&eraciones#
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con los constructores de ma2uina 8 e2ui&os-#(# Firma de contrato con los ,inanciadoresde los materiales;
nsumos 8 otros-#- Construcci'n de obras civiles-#. Com&ra; monta=e e instaci'n de&roductos
-#" Com&ra de materiales &rimas e insumos-#3 Contratai'n 8 ca&acitaci'n del &ersonal-#6 nicio de &rueba de ,uncionamiento 8&roducci'n-#/ eri,icaci'n 8 a=ustes-# Puesta en marcha
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10 EVALUACION &INANCIERA
10.1 Intoducci4n
9a evaluaci'n ,inanciera mide los méritos internos 8 e1ternos del &ro8ecto#
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10.$ Va5o actua5 neto V.A.N.
4l valor actual neto generado &or un &ro8ecto es el valor actualizado de las
di,erencias entre las entradas 8 salidas de e,ectivo 2ue suceden durante la
vida :til de un &ro8ecto a una tasa de interés &rede,inida#
• 4l #A#N# ? se ace&ta el &ro8ecto#• 4l #A#N# D ? indi,erencia#• 4l #A#N# ? se rechaza el &ro8ecto#
9a tasa de descuento a utilizarse en el &ro8ecto es del $3 de acuerdo a la
tasa de interés del sector &roductor de alimento balanceado#
10.% Tasa intena de etono T.I.R
4s la tasa a la cual el valor actualizado de los ingresos en e,ectivo es igual al
valor actualizado de la salida de e,ectivoX la inversi'n se debe e,ectuar si la
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% mda Dcosto de modulo desnudo ajustado
% md=co+tode modulode+nudo
% fo!=co+to a8u+tado
% !=co+to !a+e
O
% modulo=1.15 9% mda
%onde Cm'dulo nos indica el costo real del e2ui&o en la actualidad 8 Cmda modulocorregido en base al m'dulo desnudo#
Fig. Valores de índice de construcción de plantas
10.( DISEO DE EUI"OS
%4
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Costo base de intercambiadores de calor
% !=1000 :
Factor modulo
% md=% !∗factor
% md=1000∗3.39=3390
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Factor de material de la coraza
Fd D $
F& D ?Fm D $#?"% fo!=1000∗1.05 (0+1 )
% fo!=1050
% mda=3390+(1050−1000)
% mda=3440(enela;o1968)
% mda (actual )=3440∗394.1
113.7
% mda (actual )=11923:
% modulo=11923∗1.15
% modulo=13712:
DETERMINACION DEL COSTO DE INTERCAMBIADOR DE CALOR
%atos rea de trans,erencia $( ,t(
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Costo base de intercambiadores de calor
% !=1000 :
Factor modulo
% md=% !∗factor
% md=1000∗3.39=3390
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Factor de material de la coraza
Fd D $
F& D ?Fm D $#?"% fo!=1000∗1.05 (0+1 )
% fo!=1050
% md a=3390+(1050−1000)
% mda=3440(enela;o1968)
% mda (actual )=3440∗394.1
113.7
% mda (actual )=11923:
% modulo=11923∗1.15
% modulo=13712:
DETERMINACION DEL COSTO DEL REACTOR
olumen del reactor D -;/ m-
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Para determinar el costo del reactor se lo considera como un reci&iente de
&roceso de características es&eciales# Seg:n Jiménez tenemos
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Gra,ica sedetermin' un
costo a&ro1imado
%e la gr),ica encontramos un costo base Costo base D $$?? : u+
%e la tabla de a=uste se determina
F& D $#?$ Fm D -#36
%e esta ,orma se determina 2ue el costo de sin a=uste
%o+to=%o+toBa+e 9 F p
9 F m
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%o+to)inA8u+tar=1100∗3.67∗1.01=4077,37 :u+
+bteniendo el valor Normalizado su&oniendo un ,actor de m'dulo de igual a $
%o+to=4077,37 91=4077,37 : u+
4l valor real del e2ui&o se determina &or
%o+toReal=4077,37+(4077,37−1100)=7054,74 : u+
Corrigiendo el valor &ara el a5o en curso e introduciendo un margen del $"&ara contingencias
%o+to RealTotal Actual=7054,74 93 -47 91 -15=28152: u+
DETERMINACION DEL COSTO DE INTERCAMBIADOR DE CALOR
%atos rea de trans,erencia $"? ,t(
Costo base de intercambiadores de calor
% !=1000 :
Factor modulo
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% fo!=1000∗1.06 (0+1 )
% fo!=1060
% mda=3390+(1060−1000)
% mda=3450(enela;o1968)
% mda (actual )=3450∗394.1
113.7
% mda (actual )=11958:
% modulo=11958∗1.15
% modulo=13752:
10.) RESUMEN DE COSTOS DE MAUINARIA # EUI"OS
Equipos Costo ($)
eactor !"#!
%ntercam&iador '##
*ezcladores ++
V,l-ula de separación #+'
otal "'/!
Para el c)lculo de la inversi'n ,i=a @FB
F D 4 W A
10., Ca3ita5 de Ta=aPo I:
4l ca&ital circulante se relaciona con la inversi'n inicial debido a 2ue es
necesario realizar una &rimera inversi'n en di,erentes costes de materiales
como materias &rimas 8 servicios &ara comenzar la &roducci'n# 4ste dinero esdestinado a di,erentes &agos &ara &oder hacer el ciclo &roductivo 8 ,inalmente
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vender el &roducto; des&ués de em&ezar la actividad econ'mica; también es
necesario este ca&ital &ara &oder hacer ,rente a los &agos de car)cter
inmediato#
Para &oder establecer un valor del ca&ital en circulaci'n; este se a&ro1ima a unrango de entre el $?>-? de las ventas# 4n una &rimera a&ro1imaci'n este
valor de las ventas &uede ser desconocido; se acaba a&licando 2ue el ca&ital
circulante es del $?>-? del inmovilizado; el valor est)ndar es del (?#
10./ CALCULO DEL COSTO DE INVERSION:
D F W
Costo ad
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9a utilidad bruta se obtiene restando el costo de e2ui&os au1iliares;
costos de &roducci'n a las ventas#
R D * CA * CP D a5o
I
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N4RS+N4S FJAS en MS
%4SCRPC+N %A M
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0ateria &rima C $6?3/ "$(?- /"--/ /"--/ /"--/
Catalizador C -$/$;. "..;( $"?6 $"?6 $"?6
7arril C /.( ("(3 .($? .($? .($?
4ti2uetas C-$/;"./-
/"";3."$
.$"(;6.$
$"(;6.$
$"(;6.$
(#> 0AN+ %4 +7RA /(-($;3 $$(3$(;/ $.(?. $.(?. $.(?.
Gerente de &roduccion CF $(6?" $(6?" $(6?" $(6?" $(6?"
+&erarios de &lanta CF "..6$ "..6$ "..6$ "..6$ "..6$
Personal eventual C $"$.";3 .".-3;/ 6"6(/ 6"6(/ 6"6(/
-#> GAS
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ingreso &or ventas ."$#3 .3.#-.6 .66#-"( .?#6$. "$?#???
PMNC @7ase m&onibleB >$3-$-( $3"" ".-3 >$/66 $((3($ $-/3"(
$- de >C >($(?6 (""" $(.?6 >(.36 $".$ $/?("
ACM0M9A%+ >($(?6 .6./ $6$"" $.3// -?3(/ ./3"-
A ? .6./ $(.?6 >(.36 -?3(/ $/?("
CA9CM9+ %4 0PM4S
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recu&eracion de E traba=o ? ? ? ? ? (?????
4GR4S+S $3-$-( -($/$3 .(6.6? "$"".6 .(66?/ "?$-36
inversiones totales $3-$-( .???? /???? /?"?? ? ?
costo de o&eraci'n ? ($(?.- (//$? .$"/(/ -3/?- -6$-./
im&uestos ? 366- "/"3? $($ "3$" $-??$
F9MJ+ N4$3-$-( $(//( -3/66 >-/$" 3-??" -$?($
,actor @$@$WiBnBD $ ?;?? ?;/(3." ?;6"$-$ ?;3/-?$ ?;3(?(
C+S
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F9MJ+@4C4%4N.3$? ""?$ -?(-66
F9MJ+ ACM0M9A%+ >3-$-( "//-3 /66 .$3? 36/$ -$"/
R4N
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Procesos de trans,erencia de calorX %onald EernX 0c Graf Hill; MSA Procesos de trans&orte 8 o&eraciones unitarias Christie J# G4ANE+P9S
tercera edici'n 04C+; $/
Fogler; H Scott# 4lementos de ingeniería de las reacciones 2uímicas#4ditorial Prentice Hall . edici'n
$$#( Sitios de internet
htt&rodin#uca#es1mluihandle$?./36/?brofse
valueDCiclohe1anoQt8&eDsub=ect fff#bnamericas#com###&lanta>de>&roduccion>de>aromaticos>benceno htt&mcgrouco#uVresearchesc8clohe1ane>c1 htt&fff#reuters#comarticle(?$(?$$6idMS$$/.?3W$6>Jan>
(?$(W7(?$(?$$6 htt&fff#smarte1&ort#comesCiclohe1ano#(?($$#html htt&fff#&lastemart#comu&loadliteraturestead8>e1&ansion>global>
benzene ca&acit8>Asia>0iddle>4ast>forld>consum&tion>benzene#as& htt&fff#elcon,idencial2uimico#com(??/33el>&recio>del>benceno>
se>mantiene>&or>la>senda>alcista>en>(?$->8>sube>3>eurotm catarina#udlam1uZdlZatalesdocumentosl&ro###e###ca&itulo.#&d,
fff#di2uima#u&m#esoldZdi2uimadocencia###docsciclohe1ano(#&d, 01atos Económicos2%ndustriales3 ; Artículo &ublicado &or el N4 en
Febrero del (?$?; re,# ("/>C7# 41&eriencias de 7olivia sobre la ndustrializaci'n de los Recursos
Naturales 7olivia %ecreto Su&remo N (-$66; $( de =unio de $(
PRODUCCIÓN DE CICLOHEXANO
http://rodin.uca.es/xmlui/handle/10498/6780/browse?value=Ciclohexano&type=subjecthttp://rodin.uca.es/xmlui/handle/10498/6780/browse?value=Ciclohexano&type=subjecthttp://mcgroup.co.uk/researches/cyclohexane-cxhttp://www.reuters.com/article/2012/01/17/idUS118406+17-Jan-2012+BW20120117http://www.reuters.com/article/2012/01/17/idUS118406+17-Jan-2012+BW20120117http://www.smartexport.com/es/Ciclohexano.290211.htmlhttp://www.plastemart.com/upload/literature/steady-expansion-global-benzenehttp://www.plastemart.com/upload/literature/steady-expansion-global-benzenehttp://www.elconfidencialquimico.com/2/0/0/866/el-precio-del-benceno-se-mantiene-por-la-senda-alcista-en-2013-y-sube-69-eurotmhttp://www.elconfidencialquimico.com/2/0/0/866/el-precio-del-benceno-se-mantiene-por-la-senda-alcista-en-2013-y-sube-69-eurotmhttp://rodin.uca.es/xmlui/handle/10498/6780/browse?value=Ciclohexano&type=subjecthttp://rodin.uca.es/xmlui/handle/10498/6780/browse?value=Ciclohexano&type=subjecthttp://mcgroup.co.uk/researches/cyclohexane-cxhttp://www.reuters.com/article/2012/01/17/idUS118406+17-Jan-2012+BW20120117http://www.reuters.com/article/2012/01/17/idUS118406+17-Jan-2012+BW20120117http://www.smartexport.com/es/Ciclohexano.290211.htmlhttp://www.plastemart.com/upload/literature/steady-expansion-global-benzenehttp://www.plastemart.com/upload/literature/steady-expansion-global-benzenehttp://www.elconfidencialquimico.com/2/0/0/866/el-precio-del-benceno-se-mantiene-por-la-senda-alcista-en-2013-y-sube-69-eurotmhttp://www.elconfidencialquimico.com/2/0/0/866/el-precio-del-benceno-se-mantiene-por-la-senda-alcista-en-2013-y-sube-69-eurotm
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