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U N IVEd S ID,-iD AUT GNLfIiH IiiETRúPLL I T A N A IZTAPALAPA,
Casa ábier ta al t iempo
n1t-A. D. f . A B R I L 7 DE. 1982.
:.
_,-
'- PROYECTü:
DOOECILBENCENO
( cadena lineal )------
4 4 Grupo:
R I C H A R D !?/RUI?, RIARTINEZ
HUGO J A R Q U l N CALiALLERO -
JOSE L U I S ROjRiGUEZ SANDCiwAL. - I
I
i
El impulso permanente del hombre
ea buscar e l orden y la armonía
ocultos en lo heterogeneo y --- cambiante d e l mundo v i s i b l e
I
. :.
I N D , I C E. P A G I N A
I n t r o d u c c i ó n
Resumen y c o n c l u s i o n e s
Producto y sus caracter ís t ica
E s t u d i o de meicado
Traba jos d e i n v e s t i , a c i ó n y
resultados
Resultados d e l d i s e ñ o
( balances de masa y b a l a n c e s
de energ ia )
E q u i p o s i m p o r t a n t e s y diseño
E q u i p o s auxiliares
Bombas, tuberías y válvulas
C B i c u l o s e c o n ó m i c o s
( p e r s o n a l , t h c n i c o , o b r e r o s ,
e i n g e n i e r o s J inversiones
costos y u t i l i d a d e s ).
Recomendaciones
1
2
18
22
29
34
4 1
70
71
9.- 15
16
1
..
I n t r o d u c c i ó n : c
tl g r a d o d e c o n t a m i n a c i ó n arn;.iental es un prob lema m u n d i a l muy - - - - - i m p o r t a n t e , Los p r i n c i p a l e s c a u s a n t e s d e este hecno, i o r e p r e s e n t z n :
el c r e c i m i e n t o d e m o g r á f i c o y t e c n ó l o ~ i c o ; y uno d e los c o n t a m i n a n - -
p r i n c i p a l e s &o r e p r e s e n t a n , los d e t e r g e n t e s s i n t é t i c o s d e b i d o a s u - e s t r u c t u r a d e f f c i l d e d e s i n t e g r a r .
El hecho de q u e los d e t e r g e n t e s , s i n t é t i c o , no se puedan d e s i n t e g r a r
f á c i l m e n t e , se d e b e a q u e e l r a d i c a l ( dodecano j que se e n c u e n t r a -
ligado a l benceno, es un r a d i c a l r a m i f i c a d o , l o q u e provoca, que - - - los d e t e r g e n t e s e l a b o r a d o s a p a r t i r d e l d o d e c i l b e n c e n o ( ccldena - - - ramificada ), no puedan s e r d e s i n t e g r a o o s p o r e l medio,
A l t i p o d e d e t e r g e n t e s a n t e s mencionúdos, se l e s conoce como de te r - -
gentes no biodegradL1bleso La c o n t a m i n a c i ó n d e b i d a a e l lo s , se ha --
v e n i d o i n c r e m e n t a n d o c o n s i d e r a b l e m e n t e , e n los d l t i m o s d i e z a 'os , - ya que e l consumo d e l o s mismos, a c t u a l m e n t e , se ha v i s t o aumentado
a p r e c i a b l e m e n t e , y si aunamos a e s t o l a f a l t a d e c o n t r o l sobre su - uso, es d e esperarse q u e los r e s u l t a d o s sean c o n s i d e r a b l e s ,
Debido a l o a l a r m a n t e q u e se p r e s e n t a el prob lema d e c o n t a m i n e c i ó n ,
m o t i v ó l a r e a l i z a c i ó n de un e s t u d i o a l respecto, con el f i n d e - - - - encontrar mater ias p r i m a s , que p e r m i t a n l a f a b r - c a c i ó n d e d e t e r - - -
g e n t e s b i o d e g r a d a b l e s , a es te e s t u d i o se le denominó: PRCYECTO
DCDECILBEfGCENC ( c a d e n a l i n e a l ),
'' Resumen y c o n c l u s i o n e s : c
tí d 8 S ó r r O l l o de l a i n d u s t r i a . de l o s d e t r g e n t e n fjléxico, es -- b a s t a n t e amplio. E l v o l J n e n de p r o d u c c i ó n se ha i n c r e m e n t a d o a - - - p a s o s a s i g a n t a d o s e n los ú l t i m o s ufios. Sin embargo, se ha d e s c u i - -
d z d o e l punto c o n t a m i n a c i ó n a m b i e n t a l < I , e s p o r e l l o que se rea-
l i z a este e s t u d i o .
los d e t e r g e n t e s s u l f o n a d o s que s e p roducen a c t u a l m e n t e , p a r t e n del
d o d e c i l b e n c e n o ( r a m i f i c a d o ), e l c u a l es o b t e n i d o POT medio de - - benceno y t e t r á n e r o de p r o p i l e n o ,
E l tetrámcro d 8 p r o p i l e n o , q u e es una c a d e n a ramificada , c o n s t i t u y e
el p r i n c i p a l o o s t á c u l o , para que los d e t e r g e n t e s que se e l a b o r a n - - p a r t i e n d o d e l d o d e c i l b e n c e n o ( cadeno r a m i f i c a d a ), sean biodegra--
d a b l e s .
Como a n t e s se mencionó, l a c o n t a m i n a c i ó n a m b i e n t a l debida a l uso de
l o s d e t e r g e n t e s s i n t é t i c o , es a l a r m a n t e . Es to y e l volumen conside-
rable que se consume, a n i v e l munciial, h-. s i d o motivo de a i d l t i p l e s
i n v e s t i g a c i o n e s , con e l f f n de t r a t a r de f r enc i r la c o n t a m i n a c i o n ,
8s d e c i r , i n i c i a r la búsqueda de matirias p r i m a s , nuevas, que per-
mitan l a e l a u o r a c i ó n d e d e t e r g e n t e s que sean b i o d e g r a d a b l e s ,
Despuss de muchas i n b e s t i g a c i o n e s , se l l e g ó a l a c o n c l u s i o n , de que
los detergentes pueden ser b i o d e g r a d a b l e s , s i e m p r e y cuando l a cade-
na l i g a d a al benceno se l i n e a l .
.-.
I
Lo a n t e r i o r , e s la m L t a l j r i n c l p a l de n u e s t r o p r o y e c t o , o sea, tra--
tar de producir D o d e c i l o e n c e n o " c a d e n a l i n E a l , I
Como a n t e s se h i z o mención, el l o g r a r q u e los d e t e r G e n t e s s i n t e t i c o a
s e a n b i o d e g r a d a b l e s o no, depcnoen , de si 513 p u t d e o no fijar l a - c a d e n a lineal a l benceno, y ésto, f u 6 n u t s t r a p r i m e r a presunta,
R e a l i z a n d o un2 serie de i n v e s r i g a c i o n e s bibliográficas, llegamos a
e n c o n t r a r , q u e se p o d l a l i g a r la c z d e n a l i n e a l a l benceno, o b t e n i - -
e n d o d e e s G a manera el d o d e c i l b e n c e n o ( c a d e n a l i n e a l ). Por t a n t o ,
procedimos a la búsqueda de Ins pslsibles v í a s de o b t e n c i ó n .
La p r i m e r a a l t e r n a t i v a q u ~ se p r c s e n t ó , f u e la o b t e n c i ó n d e l dode--
c i l u e n c e n o ( c a d e n a l i n e a l ) p a r t i e n d o de grasas o ace i t e s ver,eta--
l e s , los cuales m e d i a n t e un p r o c e s o s i m p l e , podfan c o n v e r t i r s e e n - ac ido dodecanó ico , el cua l seria e n r ea l idad n u e s t r a matria pr ima,
Una ves o b t e n i d o e l Bc ido dooacanóico ( l i n e a l ), p r o c e d e r f a m o s a - formar e l c l o r u r o d e ácido y m e d i a n t e u n a a l q u i l a c i b n d e Friedel;
Crafts, s e g u i d a de una r e d u c c i ó n o b t e n d r i a m o s el dodecilbenceno --- ( c a d e n a l i n e a l 1.
- E s t a proposición, f u á d e s h e c h a d a , p u e s t o quc a l realizar un a n á l i -
sis econ6mico, se pudo o b s e r v a r qus e l proceso no era r e n t a b l e , --- p u e s t o que los cos tos de e l a b o r a c i ó n r e s u l t a b a n extrem:Ldamente a l to@,
4
... Nuvamente n o s vimos e n l a n e u e s i d a g , d e i n v e s t i g a r o t r a v í a d e - - - - s i n t e s i s , l o c r a l n o s c o n d u j o a l a s i g u i e n t e a l t e r n a t i v a s
Después d e u n a i n v e s t i g a c i ó n , encont rarnos q u e la nueva v i a de - - - - - s í n t e s i s c o n s i s t l a en : P a r t i e n C o del 1-dodeceno, u n a v e z o b t e n i d o - a
és t e , se p r o c e d l a a r e a l i z a r una h i d r o c l o r a c i h , e n p r e s e n c i a d e --- p e r ó x i d o c , c o n e l f i n d e r e a l i z a r una r e a c c i ó n An t imarkovn ikof f , - - o c t e n i e n a o as&, e l l -c loro-dod,cano , e s t e r e a c t i v o se u n i r í a a l - - - benceno , r e a l i z a n d o una a l q u i l a c i ó n F i r e d e l - Craf ts , Des e s t a mane-
ra o c t s n l a m o j e l d o d e c i l b e n c e n o ( c a d e n a l i n e a l ).
Esta p r o p o s i c i ó n parecla prometodora y más s e n c i l l a , p u e s t o q u e no
se t e n d r f a q u e h a c e r una e x t r a c c i ó n p r e v i a , como e n el casL a r i t e r i o r
q u e se t e n f a que hacer u n a e x t r a c c i ó n p r e v i i y p o s t e r i o r m e n t e formar
el ó c i d o d o d e c a n ó i c o , s i n o que e n e s t e caso, se c o m p r a r l a e l 1- dode-
c e n o d i r e c t a m e n t e a Pemex, sin embargo, se t o p 6 cpn e l p rob lema de
que el c o n s e g u i r el 1- dodeceno, era un t a n t o c u a n t o i m p o s i b l e , pues
to q u e el e l f r a c c i o n a m i e n t o del petróleo no hacen cor tes de t a l - 0 -
manera que nos p r o p o r c i o n a r a n e l 1-dodeceno, Seguimos buscando la - p o s i b i l i d a d d e r e a l i z a r es ta a l t e r n a t i v a , buscando recursos en el - - á m b i t o i n - e r n ü c i o n a l , s i n embargo e l L d o d e c e n o se vende a f i i v e l -- reactivo a n a l i t l c o a p r e c i o s e l e v a d o s , l o q u e p r o v o c ó q u e el aríáli-
sis económico, h i c i e r a d e es ta a l t e r n a t i v a un f racaso
-
Los r e s u l t a d o s a n t e r i o r e s nos o r i l l a r o n a l a bdsqueda de otra --- a l t e r n a t i v a , que n o s d i e r a medores r e s u l t a d o s , I
L a otra a l t e r n a t i v a q u e SB e s t u d i ó , f u e p a r t i r d e l d o d e c a n o ( l i n e a l ),
p o s t d r i o r m e n t e una c l o r a c i ó n c o n cloro ( g a s e o s o ) y l u z u i t r a v i o i s t a ,
y e n s e g u i d a u n a a l q u i l a c i ó n F r i e d e l - C r a f t s . Esta a l t e r n a t i v a , en . - - I
I i
p r i n c i p i o pcr i recía v i a b l e , p e r o sí? t o p ó c o n e l mismo p r o b l i m a del - - -
L d o d e c e n o , es decir, que e l n-dodecano no s e distribuye a n i v a n - - - i n d u s t r i a l y su c o s t o a n i d a l r c a c t i v o a n a l i i i c o , p r o v D c 6 que e s t a - a l t e r n a t i v a s e a n u l a r a . P o r l o t a n t o saguimos i n v e s t i g a n d o ,
Tuvfmos que s e g u i r l a busquoda de de o t r a a l t e r n a t i v a , l l e g a n d o a - - e n c o n t r a r la s i g u i e n t e p r o p u e s t a : Corno n o d i s p o n í a m o s d e n-dodGcanp
p u r o , se i n v e s t i g ó 4 se e n c , n t r ó que e l k e r o s e n c o n t e n í a u n a buena - f r a c c i ó n de n - p a r a f i n a s ( C6-0 L) y p o r t a n t o era n u e s t r o nueva -- pospec to p a r a la o b t e n c i ó n d e l d o d e c i l b e n c e n o ( cadena l i n e a l ).
I
El d e t e r m i n a r l a f r a c c i ó n d e l a n - p a r a f i n a s c o n L e n i d a s e n el k e r o s e n ,
no r e s u l t a b a nada f á c i l , por lo t a n t o acud imos al IRIP, donde las d A
t o s q u e noso t ros n e c e s i t á b a m o s . E l a n á l i s i s d e l k e r o s é n empleo - - - - t é c n i c a s c r o m a t o g f a f icas s o f i s t i c a d a s y u n p r o c e d i m i e n t o de copara- -
I
c i o n d e mallas m o l e c u l a r e s , p a r a d e t e r m i n a r la f r a c c i ó n d e sus - - - - - c omp o n e n t e r . Una vez que se c o n o c i ó l a c o m p o s i c i á n d e l k e r o s é n , desc id i rno= qua - - l a v l u d e s í n t e s i s serid: p r i m e r o c l o r a r l a s p a r a f i n a s n o r m a l e s d e l -
kerosén, m e d i a n t e c loro ( g a s e o s o ) e n p r o s e n c i s de l u z u l t r a g i o l e s - -
t a y p o s t e r i o r m e n t e unci a l q u i l a c i ó n F r i e d e l - C r a f t s , Desde l d e g o q u e
se t u v o que i n v e s t i g a r que e l cloro no atacarla a l o s demás compu---
estos d e l k e r o s é n , p a r a no t e n e r u n a mezcla de p r o d u c t o s q u e seffan
d i f í c i l e s de s e p a r a r ,
6
Dado que no t e n i a m o s m & s c a l t e r n a t i v a s , e s t u d i a m o s las p o s i b i l i d a d e s
d e e s t a v i a de s i n t e s i s y l l e g a m o s a la c o n c l u s i ó n de q u e a n i v e l - - lkboratorio, era f a c t i b l e , y d n i c a m e n t e f a l t a b a hacer un balance - - eco n6inico.
Despues de efectuar el b a l a n c e econÓi:<ico, e n c o n t r a m o s que el proce-
so, e f e c t i v a m e n t e , era rer i table , C la ro qua c a b e menc iona r que d i c h a
r e n t a b i l i d a d era minima, poro la e l e c c i ó n de es ta a l t e r n a t i v a f u 6 -- j u s t i f i c a d a , p o r q u o m e d i a n t e e l l a , se t r a t a r á d e d i s m i n u i r l a c o n t a -
m i n a c i ó n a m b i e n t a l c a u s a d a por d e t e r g e n t e s s i n t h t i c o s ,
Las r e a c c i o n e s i m p o r t a n t a n t e s de e s t a v i a d e s f n t e s i s , s o n l a s --+---
s i g u i e n t e s :
Primera. + noparafina8
Segunda. C1-paraf i n a s
C1- p a r a f i n a s + HC1, u2 ---lJ+
Benceno D o d e c i l b e n c e n o $- HC1. A 1 C 1 3
Los rendimientos de e s t a s reacciones fueron & t e n i d o s e n laboratorio
y se e n c u e n t r a n r e p o r t a d o s en el e s p a c i o d e resultados.
7
2. , 1'
D e s c r i p c i ó n b r e v e d e l p r ó d u c o t ,
i Usos p r i n c i p a l e s :
E l u s o p r i n c i p a l que t i e n e nuestro producto , ------ ( d o d e c i l b e n c e n o c a d e n a l i n e d l ) e s para l a f a b 2 i c a c i ó n d e deter---
gentes b i o d e g r a d a b l e s.
Consumidores p r i c i p a l e s :
Procter and Gamble S. A.
I
" Uoluinen a c t u a l y p o t e n c i a l d e l mercado ( en pesos y u n i d a d e s ).
Udurnen a c t u a l d e l mercado: 94, 508 Ton/aAo en 1979 .
Volumen p o t e n c i a l d e l --- mercado. 121 545 Ton/aRe en 1985,
E l r e s u l t a d o e n pesos es8 641 294 400.00 e n 1979,
P a r a e l d e t a l l e d e l o s voldimsnes actuales y p o t e n c i a l e s , v e r - -
e s t u d i o d e mercado , e n la sección de:El producbo y SUS - - - - - - - c arac tefi s t i c ds.
(r
I 8
materias primas:
Benceno.
Cloro ( gascoso ).
Kerosh.
C l o r u r o de Alumin io .
I
Su bp ro d u c to s :
ibcidos c lorh idr ico .
Compuestos complejos de a l u m i n i o ,
Reacciones i m p o r t a n t e s :
Cloraro de kerosén+ HC1, --?3---- t Cloro (gas ) + Keroc6n
Cloruro d s Kerosh Benceno --------- A l q u i l a d o s + HC1, i Irla3
Capacidad a instala:
Con e l f i n se satisfacer l a demanda total d e l ---- d o d e c i l benceno, la p l a n t a quedará d i s e ñ a d a para poder p r o d u c i r - 127 545 Ton/año.
9
ülonto de, l a i n v e r s i b n . c
I n v e r s i ó n por compra d e reactores, c e n t r í f u g a s , boabas, equipos d e
s e p a r a c i ó n gte., es: fs 662 195 453.90
En base a l dato anterior y empleado l a s recomeridaciones d e l ---- * Peters, se h i c i e r o n los s i g u i e n t v s c á l c u l o s :
Instalación d e e q u i p o $ 311 231 863.30
C o n t r o l e i n s t r u m e n t a c i ó n $ 119 195 181.70
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& 119 1% 181.70 E d i f i c i o s i n c l u y e n d o sus s e r v i c i o s . h
Cercado d e l terreno s 5 000 000.00
Servicios;
Zonas verdes2
Gafe ter ía y comedor
Equipo se s e g u r i d a d y e q u i p o d e trans- .
porte ( 10 p i p a s ). 463 536 817.70
erren no n e c e s a r i o ( 4.7 ñetáreas ) & 9 400.000.00
Total d e cos to fijo $ 2 t% i2!!34’b9QiiWJ
10 1
5
C á l c u l o del c a p i t a l d e t r a b a j o :
El c a p i t a l d e tabaJo, se c a l c u l ó e n b a s e a l monto d e l a i n v e r s i ó n
fija.
Capital d e trabja o c i r c u l a n t e s 569 4 8 8 090.40
C d l c u l o d e l o s gastos por e n a g l a :
E n e r g l a e léc tr i ca % 492 430.00
Costo d e a g u a necesaria 155 S 2 O o O O
En cuanto a l c o m b u s t i b l e , no lo incluimos, ya Se e n c u e n t r a in-----
c l u í d o en e l cos to d e compara d e materias primas, es d e c i r , usa--.
renos CQmO c o m b u s t i b l e l o s pesados que se separan e n l a torre d e - d e s t i l a c i 6 n .
\
CBlculo d e l número d e obreos, empleados y tkcnicos, con sus -------- r e s p e c t i v o s ' s u e l d o s .
NO. Empl80 S u e l d o mensual r) Sueldo anual, $
I i
i
90 obreros 12 QCIO.00 12 960 000.00
7 j e fes de área '58 000.00 4 ZOo--000.00
3 s u p e r v i s o r e s 8 4 000.00 3 024 000,OO
1236 000.00
I. 1
1
1
2:
5
10
1
8
0
0
ll
2
l!
2
G e r e n t e general E 138 000.00
j e f e d e s e g u r i -
dad i n d u s t r i a l 7s 000.00
a u x i l i a r e s d e s e g u r i d a d
i n d u s t r i a l 37 000.00
l a b o r a t o r i s t a s 33 000.00
t 6 c n i c o s d e -0-
c o n t r o l 33 000.00
P e r s o n a l a d m i n i s t r a t i v o ,
c o n t a d o s g e n e r a l 86 000000
a u x i l i a r e s d e -- -con t a b i l i d a d 31 000.00
-secretarias ej. 21 000.00
-secretarias b i -
- 1 i n g ü e s 30 000000
Departamento d e f i n a n z a s . ( compra-venta )
j e fe de compras 62 000000
a u x i l i a r e s d e - compras 32 000.00
je fe d e ventas 65 00Do00
a u x i l i a r e s d e - ventas. 32 000.00
1 656 000.00
900 000.00
888 OOOeOO
1 980 000000
3 960 000000
1 032' 000.00
2 976 000.00
2 016 000000
2 880 000.00
744 000.00
768 000.00
780 000.00
768 OOO.O@
10 Conductores para
las pipas ,
12
33 000,00
I
I
1 5 960 ooo.oa
Nota: a l g u n o s cá lculos se realizaron, tornando como referencia
el PETER * S S E C C I O N DE C O S T O S pago 180
I
I
1 I
c 1 3
Costos d é produccibn. ( materias primas ).
I ‘ 1
material. $/ton. Kg. mol/hr, Kg/hro Costos 1 ( necesarios ) (necesarios )
Cloro 7 5 O O o O Q 51.74 3 668.88 27 516.60
Keros6n 1 875.00 5 1 , 7 4 11 013.38 $ 20 595.02 7
U C 1 3 30 500.00 5,17 689.32 $ 21 024.14 2
Benceno 7 500.00 51 * 74. 4 038,82 $ 30 291.15
C o s t o d e p r o d u c t o p r i n c i p a l y subproductose
Dod ec il-
benceno 6 850.00 51,74
HC1. 5 000.00 103.48
15 000.00 $ 102 750.00
. 3 773.92 $ 18 869.58
En base a l o s datos a n t e r i o r e s , y tomando en cuenta que tenemos ----- que producix 127 545 T o n e l a d a s por ano, entonces , e l costo d e l a s ---. materias primós es:
S. 859 O48 502.40 ( anual ).
Ingresos por ----- Ventas ----------o$ 1 050 820 4 7 4 0 0 0 ( a n u a l ).
cont¿nt3a0
14
C á l c u l d d e l c o s t o d e p r o d u c c i ó n .
C o s t o d e materias primas.
¿octo e n e r i f a eléctrica.
Nano de o b r a d i r e c t a .
Agua.
Cargos i n d i r e c t o s :
Gastos d e o f i c i n a ,
C o m b u s t i b l e d e v e h f c u l o s y v a r i o s .
859 048 502.40 3
3
B s
41 492 930.02
47 028 O O O e O O
1 5 5 520.00
B 48 O 0 0 . 0 0 0 ~ 0 0
Los c á c u l o s a n t e r i o r e s fueron r e a l i z a d o s en base a n u a l ,
Por l o t a n t o e l c o s t o d e p r o d u c c i ó n para p r o d u c c i ó n mBxima será:
Para c a p a c i d a d media será:
& 888 944 336.20
Para c a p a c i d a d minima será:
& 822 797 601.50
P r o d u c c i ó n a n u a l . Ton/añra 1 2 7 545.00
‘.
15
Ut i l i 'dadec b r u t a s para cap. ( mino media y msx. )
1 I
precio n a c i n a l d e l p r e c i o i n t e r n a c i o n a l d e I I d o d e c i l b e n c e n o d o d e c i l b e n c e n o ,
67 247 340.00
82 013 781-80
95 885 985.50
4 336 4 4 8 799.00
4 739 324 464.01L
5 395 184 669.0a
s
El i m p u e s t o f e d e e a l es e l 4 2 %. E n t e n c e s c a l c u l d e m o s l a s u t i l i d a d e s
n e t a s , p a r a l a s c a p a c i d a d e s mino, media y mfixiina.
2 515 1 4 0 303.00
2 748 808 184.00
3 129 207 108.00
Usando una tasa de r e t o r n o d e 10 a n u a l , l a s g a n a n c i a s a ser -------.-- d i s t r i b u i d a s entre l o s p r o p i e t a r i o s de l a p l a n t a será:
Para p r o d u c c i ó n mínima: 35 103 111.48 * 2 263 626 273.00 ** Para p r o d u c c i b n m e L 42 811 194.10 2 473 927 366.00 ** Para prcjducción máx. 50 052 484.49 * 2 816 286 397.00 **
- 1 I I
Donde s i g n i f i c a p r e c i o n a c i o n a l d e l producto.
** s i g n i f i c a precio i n t e r n a c i o n a l d e l p roduc to .
1 6
Recomendaciones : c
E s t u d i o s a d i c i o n a l e s :
Como p r i m e r a recomendación , sugerimos que e n e l p a s o de c l o r a c i ó n ,
se emplee un c a t a l i z a d o r , q u e a n u l e el e f e c t o d e las lámparas d e - l u z u l t r a v i o l e t a , ya que el empleo d e e&es, i m p l i c a un aumento -- e n e l c a p i t a l f i j o . E l c a p i t a l puede ser un c o m p l e j o de i odo ,
Para e l paso ae a l q u i l a c i b n , se r ecomienda , l a b6squeda de u n ---- c a t a l i z a d o r más b a r a t o , o bien q u e pueda ser r e g e n e r a d o ; es tos - - - pueden ser: arc i l las , intercambiadores de c a t i o n e s t i p o e s m e g t i t a ,
que t e n g a n una d i s p o s i c i ó n t r i o c t a h é d r i c a 2:l con metal a b s o r b i d o -
que pueden ser c a t i o n e s ( a l u m i n i o , I n d i o o Cromo ), o b i e n -*---
z e o l i t a s t i p o ZSül4. *.
Para el proceso, se puede t ra ta r de s u s t i t u i r la to r re d e a b s o r c f o n
( 2 ) p o r u n a p l a n t a r e g e n e r a d o r a de do1Ce producido*. p a r t i e n d a - d e l á c i d o c l o r h i d r i c o que se es ta o b t e n i e n d o . como s u b p r o d u c t o ,
\
Con r e s p e c t s a l a o p o r t u n i d a d de la p l a n t a , ,podemos d e c i r q u s dade
el tamaño de la m i s m a , serfa c o n v e n i e n t e i n s t a h r una p l a n t a - - - - - s u l f u n a d o r a , p a r a la. o b t e n c i ó n de d e t e r g e n t e s ( d i r e c t a m e n t e )
con el f n de abatir los c o s t o s dm l o s mismo.,
--
Por o t r a parte, d e s p u é s de un a h a l i s i s de c o s t o s de p r o d u c c i ó n y --
A
17
c o s t o s d e v e n t a s , se observó que l a p l a n t a r e s u l t a , b a s t a n t e - - - - r e n t a b l e , s i tomarnos como r e f e r e n c i a e l p r e c i o i n t e r n a c i o n a l d e -
nuestro p r o d u c t o , pero si tomamos el praaio n ó c i o n a l , l a utilidades
disminuyen c o n s i d e r a b l e m e n t e , aunque no se d e j a n d e o b t e n e r ,
.-. E l pr*oducto y sus caractéfieticaa:
propiedades f f s i c a s y químicas d e l dodecilbenceno ( cadena l inea l )
6onductividad TQrmica ---------4------ 0.088 Btu/ft hr F
Precesos de obtencidn:
Grasas o acei te8 vegetales sa saponificon dando G O ~ O resultado,
g i ico leu y e l ácido dodecanÓico,
Acido dodecandico+ Cloruro do Tion i lo Li )Cloruro de ácido,
Cloruro de ácido .+z benceno&reducci6n ) -p
_ _ r
/
próducte ( aiquiiación ) 1 ( dodecilbenceno
’ cadena l i n e a l )
.
c claro e s t á que antes d e l a r e d u c c i h l a alquilación es --..ogo-o-~
iriedel- Crof t8 )e
2 0
Otra a l t e r n a t i v a q u e 5 2 e s t u d i ó , f u e l a s i g u i e n t e : I
P a r t i e n d o d e l d o d e c e n o ( 1-dodecrno) ,
e n presencia de p e r ó x i d o s para obtener e l 1-c loro-dodecano y des-. I
se rttaliza una h f d r o c l o r a c i o n ! I
p u e s una a l q u i l a c i h F r i e d e l - C r a f t s , se o b t e n f a e l p r o d u c t o , e s --- decir e l dodecilbenceno ( cadrina l i n o a l ).
1-dodeceno + H C l I 1-c lo ro -dodecano peróxidos
1-c lo ro -doJecano + benceno - d o d e c i l b e n c e n a e H f : l * Al Cl3 ( cadena l i n e a l )
Otra a l t e r n a t i v a q u e se t u v o a l a i c ~ ~ n c ~ , fué algo similar a lo -.- alterior, solo que se partía del n-dodecano, d e s p u p e s una cloración
en p r e s e n c i a d e l u z ultravioleta, seguida d e una a l q u i l a c i ó n - - - - - - F r i e d e l - C r a f t s , * A
El mecanismo de reacción era por r a d i c a l e s l i b r e s ,
n -dodecano+ c loro - 1 - c l o r o dodecano + mi, l u z u l t r a v i o l e t a
1-c loro-dodecano f benceno d o d e c i l b e n c e n o c a d e n a l i n e d Al C1 + Ha.
Otra a l t e r n a t i v a que se p r e s e n t ó fa6 : P a r t i e n d o d e l keroshn, se - c l o r a b a n sus p a r a f i n a s nor malt)^. La c l o r a c i ó n se r e l i z a b a come en
el caso a n t e r i o r , es decir, mediante r a d i c a l e s l i b r e s . Una v e z q u e
se t e n f a n las parafinas c l o x a d a s , se r e a l i z ü b a una a l q u i l a c i ó n o-= I
F r i e d e l - Crafts. I
..
L a reacción es la s i s u i é n t e :
Despuda d e retalizar un estudio económico de todas l a s a l t e r n a t i v a s ,
se 11~96 a l a conclusión d e trabajar sobre l a cdiltima, p u e s t o que,
come a n t e s se mencionb, r e s u l t a b a la más rentable.
DIAGRAIllA DE FLUJO .. . - .
(se anexa copia heliográffca ).
Plans NO. 1
'..
J
?
22
.%
Estudio de mercado: i
Antecedentes y proyecciones.
Volúmenes de producci6n reportados en el período
A972 a 1979
Año
1972
1973
1974
1975
1976
1877
1978
1979
Proyección 1980 a 1985
La0
. . 1980
1981
1982
1983.
1904
1985 ..
producción en Ton/aiSo.
53 326
49 116
64 I 205
75 317
68 002
89 003
7'1 638 , I
Ten/año
97 97q -
103 885
109 800
115 715
121 630
127 54s
23
.. La e c u a c i ó n d e r e g r e s i ó n f l i n e a l empleada ,para c a l c u l a r l a proyeccio-
n e s es l a s i g u i e n t e :
Y= 5915,036(X) - 11 613 801.18
C o e f i c i e n t e d e c o r r e l a c i ó n P 0.909
S i g n i f i c a d a d e las v a r i a b l e s d e l a e c u a c i ó n anterfort
x= año
Y= volumen d e p r o d u c c i h en ton./aiia.
Usos del products, d o d e c i l b e n c e n o ( cadena l i n e a l ).
E l p r i n c i p a l usa que t i e n e e l d o d e c i l b e n c e n e ( c a d e n a l i n e a l ) , - - - - - -
es come i n t e r m e d i a r i o ( materia prima ) p a r a 1s fabricación d e ---o-
d e t e r g e n t e 8 b i o d e g r a d a b l e s , d e lss s i g u i e n t e s t ipos:
Tipo uno
Tipo do8
D e t e r g e n t e s LAS
D e t e r g e n t e 8 ABS
Usuaries ( consumidore8 ).
Tepeyac S.A.
Procter and Gamble S.A.
Colgate p a l m o l i v e S.& 1
29
:. Sus t i t u tos y aucedáneos,
Oade que este proyecto t i e n e como obdet ive mejorar el dadecilbenceno,
(que actualmente 88 produce e n CnBxico), ( a part ir d e l t e t r b e r e d e - propi leno), cuyos d e t e r g e n t e s preparados a p a r t i r de él no son ------ biodegradables , podemos d e c i r que no ex i s ten , hasta e l momento, --.- s u s t i t u t o s n i a l te rna t ivos , que puedan competft con el dodecilbenceno
1
I
t 1
i
(cadena l i n e a l ) , excepto que se importara, pero dSte es otro punto - - que trata nuestro proyecto, e sea prod-.cir todo 10 que se consume an
Pll6xic0, con el Pin de evitar fugas de d iv isas.
!
Capacidad de la planta y ubicacibn.
Dalo que el í n d i c e de crec imiento del consumo i n t e r n o de d o d e c i l -.-- bencencp( cadena ramificada ) ha venido aumentando en los b1th.s ---- 4508, ( se puede c u a n t i f i c a r a l observar l o s datos a c t u a l e a y pro----
yeccionea ) y como nuest ra i n tenc ión e8 s u s t i t u i r todo el dodecil-.--
bencene ( cadena ramificada) pmr el dedscilbencene (cadena l i n e a l ),
nos vemos en la necesidad de instalar una p l a n t e d e t a l manera que se
pueda obtener una p r o d u c c i h dnud de 427 545 Ton/&a, cen 10 qua 89
satisface la demande i n t e r n a de dodecilbenceno y 8e ev i tan l a s fmper-
taciones, a l a ves que se crea un cen t re de trabaje parca un buen ----
n
i . I
- 1
ndmero de gentea. I
Cabe mencionar que en nuestro proceso, e x i s t e n subproductoa que son
altamente contaminantes, como 1s es el H C 1 , por lo que 88 tratará de
poder absorver toda , con el f í n de que no aeamo8 nuevo8 contaminantes
d e l medie ambiente, que 8 f i n de cuentas @S lo que eatam08 tratandm
25
U b i c a c i ó n de l a p l a n t a .
Obedeciendo a l P l a n d e D e s a r r o l l o Urbano , d e r e d u c i r l a p r o d u c c i d i ~
i n d u s t r i a l en el v a l l e d e l 6 x i c o , y a l P l a n I n d u s t r i a l , cuyo &Se--
t i v a es el mismo, queda d e s c a r t a d . l a p o s i b i l i d a d de i n s t a l a r l a -- p l a n t a e n l a zona m e t r o p o l i t a n s , ya que pensábamos ubicarla e n &E--
0 . F e , d e b i d o a q u e ahf n o s p o d h m o s a b a s t e c e r de -- f h t c a p o z a l c o
n u e s t r a s matrias prirnaa. I . -
Coma e l coeficiente de e x p a n s i d n I n d u s t r i a l ha v e n i d o c r e c i e n d a 01
los d l t i r n e s años, el P l a n de Deaarrdle Urbano, +propone las 8 i g u i -
e n t e s zonas &nde quedar6 i n s t a l a d a e l grueso de l a i n d u s t r i a a n -- e l f u t u r e .
Zonas p r i o r i t a r i a a t
S a l i n a Cruz Oaxaca.
Ldzaro Cárdenas.
Clara está, que ae i n c l u y a n s u s r e g i o n e s r e s p e c t i v a 8 de i n f l u e n c i a .
Como las p r i n c i p a l e s Pumntes de materia8 primas p a r a nuestro ------ p r e d u c t o se e n c u e n t r a n u b i c a d a 8 en l a s zonas antea.-, l u e g o entOnCe8
ten8tn08 la n s c e s i d a d . d e ubicar n u e s t r a p l an ta d e n t r o de una de la.,
r e g i o n e s a n t e a a e n c i s n a d a s .
- 1 J
.I
.___ - ____-, - .-.- -..- _ _
.. Por gtra p a r t e , a l rsntrir a l P l a n d e Desarrelle Urbano, no8 v e m ~ s -
b e n e f i c i a d o s por l o s i g u i e n t e :
Las b e n e f i c i o s que se pueden o b t e n e r a& instalar una nueva em.l----o
presa, r e s p e t a n d o e l objetivo d e l Plan d e D e s a r r o l l e Urbano, es =--
d e c i r , i n s t a l a r la empresa e n a l g u n a s de l a s ton5is antes menciona-
das, se r e f l e j a n e n estfaiulos d e l g o b i e r n o federal, Estos e s t í m u l o s
pueden ser:
\
4.- S u b s i d i o s por e l consuma d e energ6ticos ( hiero----
carburas y e n e r g í a e l6t t r ica) .
b).-Subsidfos en l a facturación para e1 mercad@ Nsl.
c).- E s t h u l e s f iscales; é s t o s llegan h a s t a un 30% =--
d e p e n d i e n d o de l a zona d e u b i c a c i h ,
d).- Dependiende de l a c a n t i d a d de d i n e r e i n u e r t i d a ,
- e1 g o b i e r n e otorgara c r d d i t o s ( s u b s i d i e s ) d e un
'25g s o b r e los h p u s t o s f iscales,
e).- También o t o r g a r á , e l g o b i e r n o f e d e r a l , c r e d i t a s -- cobre impuestos f e d e r a l e s d e l 5% en l a compra d o - m a q u i n a r i a nueva p a r a la i n d u s t r i a ,
D s s p u h d e haber e s t u d i a d a la8 zona8 recomendada., se d e s c i d l b , 0 -
ubicar la p l a n t a en l i n a t i t l á n V e r , , d e b i d s a que a l l1 em donde sa
e n c u e n t r a n n u e s t r o s p r o v e e d o r e s d e materias pr ima8,
Por otra p r t e , e1 hecho
es con e l f i n d e a p r o v e c h a r , q u e en Coattacoaldos Ver. exis te un
p u e r t o i n d u s t r i a l , que efi el f u t u r o , ne8 servir4 p a r a n u e s t r a 8 0-
p o n i b l e s eRpor t ac ione8 .
y- -
de i n s t a l a r l a p l a n t a e n m i n a t i t l 6 n , =-=
I
. I 1
i
i
. . .. . . .. ..
ZONAS P R L R I T A R I A S .
. . *-
~ , . .
003 AUYUChN O 3 9 COATZACOALCOS 060 CHINAMECA O 6 1 L A S CHOAPAS 040 COSOLEACAOlE OTO HIDALQOTITLAN 07s HUEYAPAN DE OCAüPO 082 IXHUATLAW DEL SURESTE 080 NIALTIPAN DE MORELOS I O 4 MECAYAPUI I O @ NINATITL*W I I I ' MOLOACA)) , . I 1 6 OLUTA .
A R E A D L I U f L U E N C I A
&., . . > . . t: . .
. - . > _ . .i . .
.
OESCRlPCIOW DE LAS ZONAS PRIORITARIAS, .
.
Los trabajes de i n v e s t i g b c i . h , objesivoa y resultados. c -
Bases d e l diseiio, r e n d i m i e n t o s .
L a primera etapa que t r a t a o s d e superar, fu6 la d e t e r m i n a c i ó n d e l
r e n d i m i e n t o del pase de c l o r a c i b n , de l a s parafinas n o r m a l e s d e l -. kerosén.
U r e a l i z a r esta experiencia, sesul t6 un t a n t e C u a n t o d i f i c i l , ya - que nm se c o n t a b a con e l cloro n e c e s a r i o para efectuaz la expari---
P e n t ac i én .
Como c o n s e c u e n c i a d e l a anterim, no8 vimos e n la n e c e s i d a d , prime-.
ramento, de p r o d u c i r el c l a r o .
La p r o d u c c i é n del cloro, ne fué muy fac i l , p u e s t e que ai e f e c t u a r - i a reaccidn ( HC1 concentr8do y Permanganatm de potasio ), e x i s t í a
p r o d u c c i b d e agua, la c u a l era arracrtrada por e1 c l o r o gaseeso que
80 desprendga . Por t a n t o t u v i m o s que idear un sistema que nos ----- p e r m i t i e r a o b t e n e r el clor. seco, p u e s t e que con humedad, causaría o
proble ina8 a i t ra tar de efectuar is c l e r a c i ó n , Esto qued6 resuelta --
\
.
do la d g u h n t e manera: so coiocarorr t ran ipa8 en e l t r a y e c t e do 18 -=
corriente d e l clora, a t e m p e r a t u r a s d s -SO%, con el f i n d e atrapar ~
el a g u a q u e arrastrara 01 clor~).
Para poder recolmctar el cloro, c o l o c ~ o l í una trampa d e - l o o k de - - 1
I h i e l o seice ( COO) - a c e t o n r , de esta manera pudhas obtener e l cloro
an fase lftquida.
i Una vez, que be c u n t 6 con e l cloro, procedimos i n m e d i a t a m e n t e a l a 0
' r e a l i z a c i ó n do l a e x p e r b e n t a c i é n .
. I _ _ 2
-
.30 .-.
E x p e r i e n c i a , c o n d i c i o n e ; y r e n d i m i e n t o s .
Las r e a c c i o n e s de c l o r a c i ó n f u e r o n r e a l i z a d a s a u n a t e m p e r a t u r a
d e 30%, entre l a s cadenas l i n e a l e s
E l c l o r o fui5 b u r b u j e a d o l e n t a m e n t e e n l a masa d e ke rosbn , l a cua l
estalSa s i e n d o a g i t a d a ( l a a g i t a c i ó n se i n t r o d u j o a l procese c o n -
- y c l o r o ( g a s ).
e l f i n de hornogenizar l a mezc la de r e a c c i ó n ).
La r e l a c i ó n de c a d e n a s l i n e a l e s , c o n t e n i d L s e n e l k e r o s 6 n (25% e n - peas ), a c l o r o q u e se h i z o r e a c c i o n a r , f u e de 5/1 molar , d e t a l - manera q u e l e p r o b a b i l i d a d d e que se produ ' je ran p o l i c l o r a c i o n e 8 ,
e n una m i s m a m o l é c u l a , sea pequeña.
Como e l mecanismo de r e a c c i ó n d e este t i p o d e rea. c i o n e s ea per --- radicales l ib res , se empleó una 1Qtngara d e l u z u l t r a v i o l e t i de ---- 275 u a t t s , ya que era 01 d n i c o medio, por e l cual se p o d i e n formar
los radicales l i b r e s d e l c l o r o y p o d e r e f e C t u a r l a r e a c c i ó n , Cabe - mencioncr que 108 radicales l i b r e s también p u d i e r o n ser e b t e n i d e s - a t e m p e r a t u r a s a l r e d e d o r de 4OO0C, p e r o es ta p o s i b i l i d a d f u e des---
c a r t a d a , p o r q u e a esa t e m p e r a t u r a , l a s p a r a f i n a s s u f r e n d e g r e d s c i o -
nes, cosa q u e complicaba e l expe r imen to ,
Los r e n d i m i e n t o s de la8 r e a c c i o n e s , f u e r o n d e t e r m i n a d o 8 e n f u n c i o n
d e l Qciao b b t e n i d o ( HCl ).
La forma de d e t e c t a r e1 á c i d o , fu6 c o l o c a n d o u n a t r ampa de NaOH, .- r e a l i z a n d o p a s t e r i e r m e n t e un a n b l i S i 8 c u a n t i t a t i v o vo lum6t r i co .
U t i empo de residencia, tamaien fu6 o b t e n i d o # detectando e1 -o--
cambio del pH. p r o d u c i d o p e r e l H C 1 en una e a h ú i 6 d de NaOH. No6
a p d b o s con un pHmetro, pqrr p o d e r real izar l o a n t e r i o r ,
.
En l a s i g u i e n t e t a b l a se p r e s e n t a n l o s resultados de l a corridas
e fec tuadas ,
Corrida
1
2
3
4
5
Tabla d e r e s u l t a d o s ,
Ke.1 / Cl Tiempo (rain )
511 30
R e n d i m i e n t o %
m
m
60
15 * .
30
97.5
1 O O . O O
72eOO
98.00
99.00
En base a estos resultados, 8 e procedió, a l a realización de todo
e l equipo que se necesitaba pdra efectuar e l proceso, de cloración
de l a paraf inas normales del kerosén. -
,32
.-. Reaccidn d e A l q u i l a c i ó n : .
E x p e r i e n c i a , c o n d i c i o n e s y r e n d i m i e n t o s .
La r e a c c i d n d e a l q u i l a c i o n e s fue realizada a una t e m p e r a t u r a
6a'C, en p r e s e n c i a d e u n ca t a l i zador , q u e en e s t e caso f u e --e----
t r i c l o r u r o d e a l u m i n i o .
de
,/
La carga de r e a c c i ó n , se mantuvo, siempre, e n a g i t a c i ó n c o n t i n u a - c o n l a f i n a l i d a d de q u e e x i s t i e r a hornogenidad e n l a rnecla d e ref--
a c c i ó n , y al mismo t iemps p r o v o c a r u n buen c o n t a c t o e n t r e e1 cata-
l i zador y 10s r e a c t i v o s , ya q u e e s to b l t imo es n e c e s a r i o p a r a laa
r e a c c i o n e s q u e se e n c u e n t r a n c a t a l i z a d a s por u n a tercera s u s t a n c h
La re lac ión de b o n c e n o - p a r a f i n a s c l o r a d a s que se emple6 en la - -0-
e x p e r i m e n t a c i ó n , f u e de 3 Q 1 (3/1) ésto'-fUé c o n e l proposito 0 -
La manera de d e t e r m i n a r e1 r e n d i r n i e n t e y e l tiempo de reacción, e-
e s t u v o , como e n el caso de l a r e a c c i ó n d e c l o r a c i ó n , e n f u n c i ó n -- d e l H C 1 q u e se produce . E l p r o c e d i m i e n t o fue el mismo q u e 89 des-
c r i b i ó en e l caso d e la cloracih. .
MOTA: El hecho de q u e se empleara el d t o d o a n t e r i o r p a r a hacer -- l a d e t e r m i n a c i ó n del r e n d i m i e n t a , estriba en que como la r e a c c i ó n
86 mol a mol, por cada mol de d o d e c i l b e n c e n o formado se forma una
mol de HC1, por l e q u e al d e t e r m i n a r el HC1, podemos i n f e r i r so--
- el r e n d i m i e n t o de l a reacción.
c
, 36
.-. En l a s i g u i e n t e t a b l a 8s r e p o r t a n los r e s u l t a d o 8 d e l a c o r r i d a s --- e f e c t u a z a s
Corrida
L
z
3 '
Tabla d e r e s u l t a d o s .
Bencsno/PARAFINAS Tiempo ( min ) CLORaDSA
3kl 60
23
2Q
300.00
99.00
98.80
Coni0 se puede a p r e c i a r , f u e r o n poca8 l a s e x p e r i e n c i a 8 realizadau, - pocas parafinas ciorada8, es de-- eso fu6 c o n s e c U e n c i a de e x i s t i r
I
I cir, no se pudo p r o d u c i r una buena cant idad debido a que l a pro--- I
duccien d e l c loro , para clorar n-parafinas, era muy l a b o r i o s o y a
la vez p e l i g r o s o , 8a llegó a tener un a c c i d e n t e ( i n t o x i c a c í o n ). ,
. I
Anexa ( Contiene l a s diferente8
diagrama de f l u j o
Planos Ne. 0 y 2
ccsrrien 4 8 del
36
Corriente
1
2
3.
4.
6.
a. 8.
9
lo
11
13
14
15
16
11
18
19
20
c
Resu l tados del Balance de masa.
f l u j o másico ( Ton/hr, )
47,176
'89. O 98
79,090
3.81'1
3,817
82.915
80 , 935
1 , 931 0,288
80 935
4,212
25,272
25027i2
106.207
104,524
1,971
O e Q 3
103,701
21.060
35
Carriente
21
a 3
23
24
zs' 26
27
28
(continba 1
F.1u jo t Ton/hr).
.
c
36
.%
Fracciones en pepa de las cerrientes del proceso.
( $ 1
Corriente. .. L I11 u. U u1 V I 1 V I 1 1
0.. 25. o
. . o
1
o 0.75 1 o L o 1
2 O
6
71
8
9
10
11
12
' U
0,508
0.416
0046 0,446 I 0.456
0 .
o
0.456
0
o
i
.. 0,128
O O
o 0 o
- 1
o
0,416 O
o o
o o
o O
14 1
15 O 0238
0,201
o o
16 o r.
- 1 17 o
o
o - - 00120 0.350
0.189
18 0,lSq I
00293 19
20
O0322
- 0,404
o e 950 0.950
am201
1 i
0
o
21
22
o o
0.050
23 0,050. o
I
. 3'1 I
.I ( c o n t i n u a c i 6 n ) ?
Corriente r' 11
Notar
L r
I1 u . .
. .
. .
. . U Í 1)-
Cadenas eleradab
üenceno
W I 3 T r í c l o r u r s de a lumin io
V I i I = Otro8 ( pesados ).
U 1 u11 V I E ,
I
1
.
Corriente
R e s u l t a d o s d e balances d e energía en Reactorea.
Reactor de Cleracih I
i ( f e t a l d@
r e a c t o r e u ) I
I Suministrar Q ( Keal/hr ) Extraer Q i(Kcal/hr ) . .
( T o t a l de reactores )
Reactor do A l q u i l a c f h '.
. Notar Como podemos notar, an ambos equfpos se t i e n e que extaer calor,
esto e8 r e s u l t a d o , do que amba8 r e a c c i o n e 8 ( cloracíén y elquí-
laci6n) son ~xotérmicas.
La tenipareturk de operación de l o s equipos aon: 30'C y 60'C respec---- I
tiuamentrr, para psdec lograr mantener estas temperaturas, es necemarfa
.-.
suministrar las siguíeites cantidades de agua de enfriamiento)
Para e l reactor d e cloración:
Para e l reactor d e alquilación:
28 386.00 Kg/hr,
76 336.00 Kg/hr,
- -
.
.-. I .
Resu l tados d e l balance de etnezgla paro l a s corriente8
de proceso.
1m. 15 1 554 005 o
2dOe 19 1 995 207 .. 38É. Zl 8 532 402 O
4*o. 25 339 885 0
cc
2do. 22 o 992 064
383. 23 0 4 030 791
4;ta. 28 O 1 5 3 005
N
o
La corr ientes de proceses se encuentran indicadas en el diagrama
de f l u j e ( se anexa copia h e l i o g r 6 f i e r ) O
O Caientad~re8b 8& z No. de corriente. CZ I Condensadores. - I = Calar a suministrar
Ii= Calor a extraer (Kcal/hr.)
( Kcal/hr. )
iII= Vapor a s u m i n i s t r a r ( I(BT./hr.)
I V t Agur de enfriamiento a sumini8trar ( kgr./hr.)
.-.
I Eqpipos importantes e n la l ínea d e proceso.
1.- Tanque d e ~ m a c e n m i e n t o de kerosén ( g e n e r a l ).
2.. Tanque de almacenamiento d e cloro ( especial ).
3.- Tancpe d e almacenamiento d e bencena.
4*- Banca de reactores de c l o r a c i 6 n .
S,.- Tanques de proceso ( clorure d e aluminio, clorure de paraf%---- 1 I
nas normales y benceno ). f
1
6.- Calentador ( i n t e r c a m b h d o r )
7.- Bance d e reactores d e a i q u i l a c i ó n .
8.0 Sanco de centrl$~gas.
11.- C a l e n t a d o l ( intercaisbiador )
12.- Taxre de d e s t i l a c i 6 n . ( ‘con r e c a l e n t a d e r y condenuador de reflujo )
?&f..- Condensador en la l f n e a de recilculación de keras6n ( l i n e a l ) . , 14.0 Almacenamiento d e l producto ( tanque ). v
15.- Condensador en l a l i a r a a l tanqpe de almacenamiento de ----------- producto.
.
... ?
r
L a s i t u a c i t h dm les e q u i p o s antes mencionado8
se e s p e c i f i c a n en l a copia h e l i g r á f i c a ----=-
anexa,
Plano No, 2 e isom6trfcos 1 y 2 \.
.
* 42
:. Diseño. de e q v i p k ?
Diseño de l o s tanques de almacenamiento.
En v i s t a de la necesidad de almacenar reac t i vos y productos, p o r
seguridad se proponen los s igu ien tes tanques;
Tanqpe de almacenamiento para keros6n.- Consumo d i a r i e de keros6n
1 382 564.16 lt./dfa. E l tanque f'U6 c a l c u l a d o d e t a l manera que -- tengamos reserua durante un-. semana, por l e t a n t a l a capacidad d e l
tanque es8 9 6?7 949.12 It. qua equivale a 65 O00 bar r i les ,
Capcidad d e l tanque de almacenamiento para benceno: 5 063.99 b a r r i -
les.
Capacidad del tanque de almccenamiento d r a lqu i lados ( con segurl.
B%a de almacenamiento de t r e s dia8 ) 8 117.52 b a r r i l e s . -.. Tanque de almacenamiente para C~OIB.- Como debe ser un tanque Q -- prssibn, se t i e n e que usar una )iresibn de 10 af;lP8. de presión -a--
interna, p0r le t a n t o se neces i ta un tanque con un espesos de pared
de una pulgada.
El volumen e s d a 257 532.53 I t a . ( seguridad para una semana ).
Para tanques de proceso.-
necesaria es de 3 382.03 f't3
Para el almacenamiento de Ke C1 l a cap.
I
Para benceno, la cap, necesaria es de
Para U C 1 3 cap. 1 004..96 ft3
1 015.20 ft'
.*
Disrña del reactor d e c l b r a c i ó n .
L a r e a c c i ó n de c l o r a c i b n se l l e v a a cabo en fase l i q u i d a ,
el c l o r e
d e entrar a l r e a c t o r .
[ gaseoso ) será d i s u e l t o e n l a masa d e k e o o s h
Se desea que la r e a c c i ó n se l leve a cabo e n f a s e l i q u i d a ,
pues
antes --- i
i p u e s ---- I I se t e n d r í a n muchos probPemas de d i s e n o Si se t r a b a j a r a n c o n las ---
d o s fases, Esea r e a c c i h se efectuará e n un reacotr de t a n q u e --o-
agitado, p u s t o q u e n o s COnVi8na t e n e r un mezclado c o m p l e t e p a r 8 -- t r a t a r de e v i t a r p o l i c l o r a c i o n e a , a d e m h q u e pima e s t o d l t i m o se - r e s p e t a una re lac ibr , molar,
Para e l diseño d e l reactor, no ae c o n t d con la e c u c i ó n de c i n é t i c a
de l a r e a c c i ó n , p e r o e x p e r i m e n t a l m e n t e se o b s e r v ó q u e con una r e l e
cián molar d e 5/1 de c a d e n a s l i n e a l s u a C l o T e . e1 tiempo do ---- r e a c c i b n de la r e a c c i d n o b s e r v a d o es d e 31 m i n u t a s , y el r e n d i d -
e n t e de 9q.5 $. estas dates f u e r o n l a base d e l d f s e ñ o de,l reactor.
l
La t e m p e r a t u r a de la r e a c c i 6 n ( 8 la cual se h i c i e r o n la prueba8
en laboratario ) fue de 30 C. y ia presión d e eperaci6n
una atmósfera.
fu6 do -0
/ ,
I
44 I
.-
La v e l o c i d a d voíurn6trica’: ( I$
La v e l o c i d a d u o l u m 6 t r i c a ( V t ) es de 401,886
) es de 372,689 l t / s eg . d e HCl.
l t / s e g de l i q ,
Por 10 tanto el vol6rnen d e l ‘ r e a c t o r 8 t e ó r i c o , es de 747 507.96 It. I
Como puede verse e l volumen d e l reactor requerido, ser4 muy g r a n d e , I
por l o que se harán un número d e reactores que cumplan con este --- volbrnen, considerando ademas un 20% de s e g u r i d a d y dos reactores - taba par
U t o t 3 747508 I t ( 1 0.2) IR 89 710 It.
cada reactcpr de 89 701 Its.
c o n t i n u a ,
Considerande que son reactores c i l l n d r i c o s con una L/B = 1 e n t o n c e s
l a dimensibn d e cada reactor srá d e 4.85 fl t a n t o de d i 6 r a e t r o come
d e s p e r f e c t o s en el sistema,
e s to a r ro ja un volumen de - pos: ser d i e z r e a c t o r e s en operación --
d e l o n g i t u d , .ir
Per ot ra p a r t e l a a g i t a c i ó n
500 rpm. con un agitador de un c e n t í m e t r 6 d e l o n g i t u d ,
La v i s c o s i d a d de la mezcla se estimó ponderadamente y fub d4; 1.109cp.
con un
que se us6 e x p e r i m e n t a l m e n t e fue de -0
I
R e = 613 como es t e P e y n o l s est6 en la r e g i ó n de transis ión
se f o r z a r á al diseño a tener un Reybol8 mayor de 10 000. Pero se - p r o v o c a r 6 v ó r t i c e que se d e s t r u i r a con c u a t r o maippárao con un an*,
cno d e 1/10 d e diániatro d e l reactor. -
E l agitador sera una t u r b i n a que t e n d r á un d i b e t r o en t re 0.3 y
0.6 del d i h e t r c e del tanque.
Uti l%zandm un ndmero de Ra para r g i t a c i d n y un rango de operación - dm la turb ina de 15 8 400 rpm. se busca un Re mayer a 10 000.
.3
Con lo a n t e r i o r se obtiene que ea necesario tener una agitación -- p r o v o c a d a por l a turbina a 75 rpra, y d i c h a t u r b i n a t i e n e un d i & - - -
metro de 1.46 B. con sus c u a t r o mamp8ras d e 8.49 fñ. de ancho --- deb idamen te d i s t r i b u i d a s , e n el r e a c t o r ,
En base a la e x p e r i e n c i a s d e l a b o r a t o r i o se d e t e r m i ara e l númere
,
d e l h p a r a s u l t r a v i o l e t a q u e ser& n e c e s a r i a s p a r a cada reacter.
Se observó q u e la l h p a r a d e 235 matts. d e i n t e n s i d a d i l u m i n a b a - s a t i s f a c t o r i a m e n t e un volumen apa?oximads d e 3 m,, d e b i d o a que --- e x i s t e n en el mercado d e 500 watts, p roced imos a h a c e r e l cálculo
e n base a ellas. Dade que e l volumen d e l reactsr es d e 89.7 d., i m p l i c a r í a la n e c e s i d a d d e 15 l á m p a r a s para c a d a r e a c t o r ,
Par& p r o t e g e r l a s de la8 c o r r i e n t e s t u r b u l e n t a 8 que e x i s t e n en -.. se c o l o c a r á n en p a r t e s i g u a l e s e n l a8 caras d e las mampáras, con
6ste 88 p u e d e d e c i r que nece8~ttaInos 1 6 16Inparas de u l t r a v i o l e t 8 --
P
de 560 watts p o r reacter. %I
A& r e s p e c t o de l a p o t e n c i a para la t u r b i n a , 80 u t i l i z a n t a b l a a -- r e p o r t a d a s que i n f i e r e n a l r e s p e c t o , más b i e n gr6fica8, Los
aetros necesariss para p o d e r utilizar d i c h a 8 g r á f i c a 8 sons
E1 número de p o t e n c i a ( a P / P N 90) El ndrnero de Re ( Da Np//r) .
*
a s 2
pari--
La c u r v a usada es: t u r b i n a s a b i e r t a s con 8eia aspa. recta8 v e r t i -
cales, con O a i U i = 8
Por is t a n t s se r e q u i e r e un motor de una p o t e n c f a de 36HP.
*
46
.I
f La r e a c c i ó n
e x o t 6 r m i c a , por l o t a n t o se p r o c e d i ó
d e cloración, :como a n t e s sa hizo el c á l c u l o , e3 ------ al d l c u l o de un s e r p e n t í n --
I
11 de enfriamiento, usando el método s i g u i e n t e s
Q = AxU(AX)
d e donde tenemos que c a l c u l a r u ( c o e f i c i e n t e d e t r a n f e r e n c i a g l o b d
de calor ).
El c 6 l c u l o de tí se c a l c u l ó m e d i a n t e le s i g u i e n t e ecuac ión :
donde se t i e n e n que c a l c u l a r l o s p a r b e t r o s n e c e s a r i o s para poder
obtener U. Una v e z c a l c u l a d o U, se c a i c u l ó : d i m e n s i o n e s del ser----
p e n t i n y flujo d e agua n e c e s a r i o s , o b t e n i e n d o l o s u i g u i e n t e s -.--- r e s u 1 t ad o s :
<5r
Flujo de agua d8 e n f r i a m i e n t o :
Dimens iones d e l s e r p e n t i n : E8piral de 3 II de d i á m e t r o -- 28 386 Kg./hk.
con 355 v u e l t a s , COR una s e p a r a c i e n d e l a espira de d a s om. y 0-0-
d ihe t ro del tubo d e 6.27 cw. de d i á m e t r o hterne.
DiseRo del reactor d e A l q u i l a c i ó n .
U p r o c e d i m i e n t o que 88 s i g u i ó para el diseño del a l q u i l a d o r , ?u6 - e x a c t a m e n t e el m i s m a que para el clorador, excepto que no 80 tuvo - t u v e q u e realizar el c4lculo de l a s lbparos de luz u l t r a v i o l e t a ,
I
.-.
Diseño de intercaobiador&~., rn
Como l a r e a c c i ó n d e a l q u i l a c i ó n se l l e v a a cabo a W'C, entonces ,
la corriente 15 cpe e n t r a a l reactor de a l q u i l a c i ó n , se preca-----
l i e n t a con e l f i n d e alimentar l a mezcla de r e a c c i ó n a l a tempe---
' r a t u r a d8 operación.
E l d i s e ñ o se real ize d e l a s i g u i e n t e manera:
Balance d e energifar I-
t
C o r r i e n t e 15 T2
Como dentro del rango d e temperaturas d e operac ión e 1 2 m d e la -- mezcla permanece c o n s t a n t e , e l balance da e n e r g í a queda d e l a ---- s i g u i e n t e maneras - -
sa
.
--r - - - - - I -
48
:. Lo a n t e r i o r i m p l i c a que deb@ agregar, a la corriente 15,
1 554 885 Kcal/hr, para p o d e r i n c r e m e n t a r la temperatura de la
-------- I
P a r a t a l propósito, se u t i l i z a vapor a 75'C y 9.4 Kg/cm., ahra'----
b i e n i n f i r i e n d o e n las tablas d e vapor, encon t ramos que -= - - - - - - - -
= 554 Kcal/Kg por t a n t o i ( v a p . ) 3 2 806.85 Kg/hr.
Datos: 4
T e m p e r a t u r a de vapor : 348'B.
T e m p e r a t u r a baja de la m e z c l a e n la c o r r i e n t e 15 P 303 IC. 3 0
I t ) It " = 333 )rY 6o II: uta la n U*
FILDT i 27.33
Ahora b i e n , pare p o d e r calcular e l área de tranferencia, 8a u86 --- 1
-.. ' la s i g u i e n t e e c u a c i ó n :
d o n d d U ( c o e f i c i e n t e global de t r a n f e r n c i a de calor ) repostado - para este t i p o de sisteaia8, e8 decir cuanda a l sistema est6 =----
c o n s t i t u í d a por vap. d e agua en t u b a 8 y l l q u i d o s o r g á n i c o s en 18 - coraza . U O 293 Kcal / Q hr K
En base a los datos a n t e r i o r e s se c a l c u l ó e1 &rea de t ransf 'erencfa.
49
:. C á l c u l o d e l área' t r a n s v e f s a l p a r a el f l u j o d e vapor e n t u b o s ,
V e l o c i d a d p e r m i t i d a denvap. en tubos ( recomendada ) 32 400 ai/hr,
ec. empleada para el c á l c u l o 7 k I
i% = a;rvdp de donde a = 0.357 IR. 2 ,
donde 5 = 2 806.85 Kg/hr y ? = 0,2421 Kg/m.
Usando t u b o s d e (3/4) = 0,019 Po ( I
d e d i á m e t r o e x t e r n o , e n c o n t r a m o s
q u e e l área t r a n s v e r s a l por t u b o es d e 0.000ia5 m, 2
. C ó l c u l s d e l nbmere de tubos.
No. de tubos = Area t r a n s v e r s a l t o t a l
Área t r a n s v e r s a l por tubo
S u s t i t u y e n d o da tos , e n c o n t r a m o s q u e Ne. de t u b o s = 1 2 5 3
- C I l c u l e de l a l o n g i t u d de t ubos :
L = k e a de t ransferencia / No, de t u b o s P i x O
DI ( coraza ) P 0.96 I, con a r reg lo t r i a n g u l a r , de 0.023 I. Para el c & l c u l o de las demás i n t e r c a m b i a d o r e 8 se t rabajd similar----
men te 8 este. .
, 50
--. Diseño del tanque "f lashn
I c
E l d i s e ñ o se r e a l i z a 6 tom-mdo en cuenta que la mezcla se compor-..
ta como una solución regular.
El primer paso para e l d i s e ñ o , es tener una ecuación de l o s COO---
Q i c i e n t e s d e a c t i v i d a d en funci6n d e la concentraciones en equili-
b r i o .
La ecuación usada es:
tos componentes pt ssparer son el benceno y el kerosbn,
gtt bya.twt) 5 (4-9 G 4 . k e r o s h (1) 164. 7.5 125.8 'C
Benceno (2) 89 9.2 80.3 'c De estos dato8 sa o b t i e n e :
\. In VI= 0.666 [ 89 X2 89)(2 )L
164x1
I n vz= 0.362 164 X 1 164x1 89x2
y se sabe que:
Py2 = x2 Pup2 0) Pyl 3 x 1 Pvp l (2)
I 5 1
... ? Sumando 1 y 2 88 t i e n 8 8
061631
s u s t l t u y e n d o y i , & asi timo Pvpl y Pup2 llegamos a un8 ecuacibn ---- que queda en f u n c i 6 n d e X2 y T y por medio de iteraciones, se ---- e n c u e n t r a X2.
Resultados.
T = 85% X2 0.75 x 1 = 0.25
T P 95'C x2 z 0.089 X 1 = 0,911
T P 105'C x2 = 0.215 X 1 I 0.785
Las c a m p s i c i o n e s del vapor para cada una de la temperaturas spn:
Y 1 I: 0,089 Y2 = 0.911
Y 1 0,756 Y2 = 0.244
Con les datos y las CondiLiones: X2= O y2t0 y X2r1 Y2=1
se ajustan l o s datos o una ecuación de orden 4, t 3 4
Y 2 = a +bX2 4 cX2 + dX2 =b 0x2
on dondet
-0
b d 1369- - cz-8 61 97.
dt8.7609
8s-J 02781
I
52
.?.
D e i gba l manera se obt iéne un5 ecuación para Y&: r
3 v o Y 1 P 4 o 1 3 6 9 X l - 8o6197X1+ 8 . 7 6 0 9 X l 0 3.2782Xl
El balance de masa en el tanque f lash " es: psz )rzv + X 2 t
t 2 = ( ( : V , + 1 ) Y 2 . r EK2 ü2. Donde K1= Y l / X 2 .
y ademas Y 2 r ' K l K 2 K7 . K 1 K2
F$bmb&Z&e- s e obt iene como resultado E6 siguiente:
X 2 3 0.385
Y2 = a.74
X l = 0.615 T t-100 c
Y 1 = 0.2s
D e les resultades se obtuvieron l o s resultades
nee d e l tanque, que son:
d e las d i m e n s i o -
2 m de diámetro
2 R d e altura
I
con un tiempo d e r e s i d e n c i s d e 3 minutos.
c
53
...
DibeRe de la torre d e abs'orción.
Se d i s p u s o d e d a t o s -de e q u i l i b r i o de H C l ( gas ) - s o l u c i o n a c u o s a --- de H C 1 a 125 C y 1 a-. de p r e s i á n .
La c u r v a d e e q u i l i b r i o está d a d a por:
G a m U - Y2 ) 3 Ln x 1 x2 - 1 - Y 1-Y2 1 0 x 1 L - a2
Donde:
C1rnrvelocidad no rma l b a s a d a e n l a p e c c i o n t ransversal de la -- t o r r e c o r r i e n t e gaseosa l i b r e d e s o l u t o .
#
Lmrve loc iddd d e f l u j o molar d e l liquido l i b r e d e so lu to ,
Como tenemos H C 1 (gas ) c o n c e n t r a d o , fi jamos que l o tenernos a l 90 5 en peso c o n aire. Come deseames tener una s o l u c i ó n d e HC1 a l 36 $
en peso , l a re laci6n minima de
'X2 s-6 X 1 = 0.26
lores a n t e r i o r e s se e n c u e n t r a q u e Lm/Gm = 22
r e q u i e r e , un mlnirno d e a g u a de 4,818 Kg/hr. de agua.
El c á l c u l e d e l d i L m t r o de lL. torre 88 efectúa f i j a n d o la velocidad
0
se mbtendrg a l t e n e r : -ti GIB'
Y2 = I 1.7 x 10
Y 1 / E = s i e n d a estas f r a c c i o n e s m O l R r e 8 . Con les va- ------.r--- - - - -
Y- -- L -
I @ __-__-- --- -
per lo tank, SIB
d e l gas coma l a m i t a d de l a de i n u n d a c i ó n , e n t o n c s s 88 e n c u e n t r a que'
'12 {l/p,) P 0,038 &Y Usando a n i l l o s R a s c h i n g ( c e r h i c a de 1 x l p u l g a d a c o a o * r b l 3 e n o , -0
dates tomadss d e 0 O p e r a c i o n e s Bdsicarr-.de la Ing. Qrilinica a
b ( iQc Cabe-Smith)
- Cy = 7095 Kg/&hr.
C0QO la velocid@ d e l gar, ea la mita8 dm la de i n u n d a c i ó n ,
.
.
:. ,54
e n t o n c e s 5 3 2190
es d e D 3 0.89 Ute
= 'b.555rirc par tanto e l diámetro d e l a torre 3439512
Cálculo de l a l a t u t a da l a torre.
Despejando
X = 0.044
composic idn en el e q u i l i b r i o con Y y que 38 u t i l i z a en la eco 0 - - - -
para e l cálculo d e l a a l t u r a . 1'
X de l a curvet de op~racl6ni
Y/f&-Y) - 1 . 7 x 1 4 qua nos permitirá c a l c u l a r l a y/ 1 - Y ) - 1.7 X l U
( composicibn d e l vapor 1. y*
donde (l-Y&s un promedio logaritma entre, ( I - Y ) y (1 -Y ).
-s ieríde Y l a c o w p o s i c i 6 n en el vapor.
mediante una i n t s g r a c i h gráfica se e n c o n t r d que e l valer de la ---- i n t e g r a l es de 22.04
Y.
ti00 = Hq) f Ham (
IP se c a l c u l a r á en base a l a f i g . 1 4 . 1 2 ' d e l Perry
Como X 2 P O ,
C a l c u l o d e HG..
H a =
( Sta. e d i c i ó n ). 1 4 .-_,
se o b t i e n e que & t 4,637 x 10 La
* 3120
55 I
.-.
He = %Sa
Ahora c a l c u l a r 6 m o s ti d e l f q u i d o , HI
-..
por 10 tanto Z = 32.7 IR^ . _--
*
, 5 6 I
:. Debido a que se dise56 cad'a torre d e a b s o r c i ó n pura operar isotdrrni-
camente, tenemos que e l i m i n a r todo e l calor p r o d u c i d o en l a opera---
c i ó n .
La d i s o l u c i ó n d e H C 1 gaseose a 2 5 % en un g r a n volumen de agua a l a
misma tomperatura, v a acompanada p o r un gran d e s p r e n d i m i e n t o d e c a l a I I
I ( 17 800 Kea1 / WD~.). E l calor d e d i s o l u c i ó n d e HC1 en agua e s t a -- dado por #hd 4% I por mol de H C 1 ,
T a b l a de c o ~ ~ p a s i c i o n e s y calor d e c p r e n d i d e .
Compos ic idn
Hc1 : 1 600. agua
8 7 90Q 8
200 a
100 " 50 "
= > R :
25
20 a
881 :
n i :
Cal/mol d e HC1,
90
181
24 9
343
4 83
730
850
1 050
1 250
1 460
2 760
4 470
I
' I I
, 57
4
U calor d e d i s o l u c i ó n d l i rn inado a l d i s o l v e r 1971 Kg de H C 1 en ---- - e n peso está dado por -----
R e s o l v i e n d e g r á f i c a m e n t e la i n t e g r a l se o b t i e n e s
Q = 1.21 x 10 6 Kcal / hr, e l cual se t i e n e q u e e l i m i n a r ,
Se p r o p o n e ' e l uso de un s e x p e n t l n i n t e r n o en la t o r r e d e r e l l e n a , - - -
Para rea l izar esta o p e r a c i ó n . se necesita agua de enfriamiento. S e
c u e n t a con agua a 20'C. se desea que su AT = 5 % . para evitar que
s u media a l o l a r g o de la
l a d e s e a d a e n la torre empacada,
El calsr g e n e r a d o sera obsorbido por un minimo de a g u a i5
2.4 x 10 Kg/hr.
l o n g i t u d d e l - - s d p e n t f n , no *abrepase ----
i g u a l 8 --
Se propone el uso d e des s e r p e n t i n e 8 p a r a evitar tener v e l o c i d a d e a - muy g r a n d e s a s imismo se propone , en ambos a e r p e n t í n e s , t e n s a n las
dimensiones del s e r p e n t í n d e l alquilador. .ir
E s p e s o r de la p a r e d = 0.54 cm.
E1 área de, la sección t r a n s v e r s a l zz ,0049 8 . y La v e l o c i d a d es de
v P 6.8 ruiCi/~ege
C d l c u l o d e l área d e t r a n s f e r e n c i a n e c e s a r i a : d
A = Q/ U A T
como e i agua donde de v a a absorber ei tic1 e n t r a a- 20.c la tempera-
tura promedio d e l agua de e n f r i a m i e n t o será d e 22.25 C y se desea 0 -
que la t e m p e r a t u r a
27. C e n t o n c e s T 4 . C .
/ &
I
promedio de IC soluciÚn de HC1 no pase de --o--
1
- 1
i
58 I I I
I I
.-i
Se encontrd r e p o r t a d e U 1 c o e f i c i e n t e global de t r a n s f e r e n c i a d e
calor ) pra s o l u c i o n e s a c u o s a s e n f r i a d a s por agua e l fue - - - - - - I
I U = 1220 Kcal/ hr. mR*C
por l e t a n t e A de t r a n f e r n a c i a es : A = 196.7 ik. , por lo Zanto - se n e c e s i t a una l o n g i t u d d e 695 (R d e l s e r p e n t í n . Usando un ser,--
p e n t i n de 100 cm. d e diámetro , e n t o n c e s n e c e s i t a m o s t e n e r 3,142n.
d e l a espira .
Si se dispone de 10 CUI, d e s e p a r a c i ó n cada uno en 32.7 m. se --- pueden acomodar 540.42 t u , , e l resto d e l área n e c e s a r i a se cubrirá
con e l otre s e r p e n t l n 3
El volumen p r e v i o de lL torre era de 29.378 R.
* -
3 E l volumen ocupado por e l s e r p e n t í n 88 d e 6.994 a ,
manteniendo c o n s t a n t e e l empaque, e l d idmetro d e l a torre crecer4
8 1.19ia. b
c
. 5 9
.-. c c h c u l o de la torre d e d e s t i l a c i ó n .
O
,
Por no tener datos de e q u i l i b r i o , se p r o c e d i ó a estimcrlos, empleac
d o un metedo num6rico, se comprobó que S U Comportamiento e s i d e a l
Se t i e n e que diseñar, p o r f a c i l i d a d , se d i v i d e en d o s partes ----- En l a primera só lo se c o n s i d e r a n Ke y a l q u i l a d o s y en l a segunda-
a l q u i l a d o s y pesados( donde el Ke se refiere a c a d e n a s l i n e a l e s ).
Las presiones de vapar para las c a d e n a s l i n e a l e s , a l q u i l a d o s y -- pesados son:
Pvlt exp ( 16.1358 3892,91/f*98..98)
P v 2 ~ exp ( 16.1089 4096$50/T 103 1 P v ~ = gxp (16.1510 429435LT 124 )
Se sabe que:
Y 1 = PvleX1 7
Y 2 = Pv2.W x2 SP -Pvl P * \ Pv2cPvl
lo a n t e r i e r corresponde a l a primera parte, para la segunda -e--
Ahora bien, con (1) y (2) 88 genera la c u r v a d e e q u i l i b r i a ,
\ *
Dates para l a curva d e e q u i l i b r i o ,
( a i g u i e n t e Hoja ).
. . . . . __
:.
TEROPERATURA
510 515 . a I 4 ? T -
520
525
530
535
540
545
550
555
560
565
570
575
U
0.066
0.294
0,498
0.680
0.844
O o 992
00838
o'. 682
0.541
0.413
0.297
0.291
0,093
00006
Y 2
O 0037
O 0184
0.928
0.624
-0 .O 96
DATOS PARA LA CURVA DE E Q U I L I B R I O .
O o O O 9 1 I
' I I
I
61 Y
:.
Con l o s balances de rnasa'se trazan c u r v e s de epekhcL6n. dondes-----
Uimentacibn que entrar el 0 . U
Y = D y a P
d e l a primera parte.
Para l a segunda secciónr
0.15 en XI t O y se puede saber e l ndmero d e paltos---- - v
D p = 0.22 y l a otra es 0.11 en x2 = O , y a p l i c a n d o la efeC----
t i v i d a d de morphee, se obt ienen 30 pla tos , i n c l u y e n d e e l teca----- I
l entados 0
: Con los resultados anteriores y los diseños y a ex is tentes , para -0 -
separar hidrocarburas, ( Perry 88 t i e n e que lasi d imsns iones son;
DiBmetra 3 1.53 m.
Altura = 22.8 m 1
Espacio d8 p l a t o s 3 0.76 I. =..
Temperatura de operacidn P 287
La t o t r e consta de S8 casquetes en forma t r f á n g u l a r ,
?
I 62
.. Sistema de s e p a r a c i ó n d e l catalizader empleado en e l reactor de .- a i q u i l a c i ó n .
Debido a l a magn i tud d e l f l u j o que se t i ene q u e manejar ( 104,524
Kg/hr,) se recomienda el uso de una c e n t r f f u g a d e c a n t a d o r a con--
t i n u a c o n trnasportador helbcoidal; Este aparato c o n s i s t e de un - r e c i p i e n t e de pared s ó l i d a c o n un e j e r o t a t o r i o h o r i z o n t a l o ver-
t i ca l , El r f x i p i e n t 8 puede Ser c ó n i c o o c i l f n d r i c e 0 , de una f o r -
ma combinada de las dos anteriores..
La a l i m e n t a c i ó n se i n t r o d u c e a t rav684, de un t u b o c o n c é n t r i c o -.- a un p u n t o a p r o p i a d o d e l r e c i p i e n t e , La fase l i q u i d e b u s c a l a --- p o r t i l l a c o l o c a d a a un n i v e l d e radio mayor y p o r ahf se d e s c a r g a
c o n t i n u a m e n t e . Los s d l i d o s pesados que han sed imen tado c o n t r a la - pared, del r e c i p i e n t e , se t r a n s p o r t a n c o n t i n u á m e n t e al o t r o extre-
mo de l r e c i p i e n t e mediante un t r a n s p o r t a d o r d e c u e r d a h e l i c o i d a l - -
que se e x t i e n d e a i o largo de todo e l r e c i p i e n t e ,
En l a t a b l a , que a c o n t h u a c i b n se e s c r i b e , se p r e s e n t a n las------
características y e s p e c i f i c a c i o n e s de funv ionumien to de l a s Gen--
tr/Pugarr.F
CWO tenemos una g r a n var iedad
cumpla con n u e s t r o s r e q u e r i m i e n t o s ,
de c a p a c i d a d e s , se escoge, l a que
Se desea m a n e j a r una corrida de 104,524 Toa/hr,, con l a s s i g u i e n - -
tes f r a c c i o n e s en peso.
Cadenas l i n e a l e a 0.322 P Eenceno 0.201 ” A l q u i l a d o s 0,184 ”
0,003 “
Otoro 0.29 81
*%
‘I - 1
I I
I
I 63
.s
Estimande la densidad d e la mezcla, encontramos que t
Por lo tan to , tenemos que'separar
De l a t a b l a vemos q u e e l t i p o d e centr í fuga m5s noc c o n v i e n e usar,
O. 839 r h . 0.31 Ton/hr, de sól idos.
I es , a q u e l l a que cumplr con l o s requesitos necesarios enumerados a
continuoción,
Diámetro del r e c i p i e n t e P 14 pulgadas, por lo tanto necesitames - 8 centrlfugas ( acero f n o x i d s b l e ).
I
e
64
:. E s p e c i f i c a c i o n e s : y caracteristicas d e l a c e n t r í f u g a s
T a
I, 11
- 6 8 O00
14 4 om 18 3 SOR
25 ' 3 , O M
32 1 800
40 1 600
54 + 1 000
b 1 a.
111
.5 500
3 180
3 130
3 190
1 47a
1' 450
770
1.- DiAmetro d e recipiente en p u l g a d a s
11.- Veloc idad en rpm.
111.- iüaxima fuerza c e m t r í f u g a par gravedad.
1U.- d i s p o n i b l e ( l l q u i d o s gal /min )
v.- C a p . d i s p o n i b l e ( S & l i d o s T o n / h r )
Ui.- Tamaño t í p i c o d e l motor ( HP ).
VI
5i.
20
15
150
60
100.
150
I
I
c
65 =
...
Equipes d e d i ~ h i s ~ d i i e n s i o n e s y costa.
C o s t o , Clave Equipa. Diniensioneo
Tanque de almace- T 1
namiento. D=29m. h=14..5 m, 12 562 620,OO
Tanque d e almace-
namiento a a l t a . - p r e s i ó n . ( e s f d r i c o ) ~ = 4 m.
Tanque de proceso .
Tanque de procesa .
Tanque de a1mace.L
b2.5 81. L=5 WI.
D=2.637~1 h S . 2 7 RI.
29 446 184.92
I 730 400.00
1 128 000.00
T.3
T4
T 5
1 920 000.00
namiento, Os13 ID. L4.50 m. 2 100 ooo,oo -.. Tanque d e altaace-
namien te. DP3.SOR. t 7 . O a i . 1 O80 000.00
Tanque d e almace-
namiento. 0110 LsS.00 2 400 000,OO
1 I
Doce reactores -- v i d r i a d o s , con ob;
serpsantln, ag i ta¿ -
dor y banca de --
. Dn4.85 üi. L=S060 I.
(cada uno ) - I
244 O00 000,OO l u z u l t r a v i o l e t a . Tetal d e equ ipo
continba.
C l a v e
R 2
C E
liF
TD ,
H 1
... ? Equipo Dimens iones
Doce reactores -- v i d r i a d o s con --- k 4 . 4 5 111. l~4.48 m.
serpent ín y a g i t a - ( cada uno )
doro
Juego d e centrf-
f u g a s , e q u i p o --- cornpl eto 3,01~aX4,5mLX1,40mh,
Torre d e d e s t i l a -
ción con recalen-
t a d o r y condensa-
dor. H 4 y C 2 D ~ l . 5 2 ~ r ~ . Lz22.8 RI.
C a l e n t a d o r D I d e l a coraza d e
0.96m. con 1 253 L-
t u b o s con arreglo
t r i a n g u l a r d e ----- O0023 í s o L ~ 2 o 6 0 1ü0
H2 L a l e n t ador
H3 C a l e n t a d o r
D i d e l a coraza de
0.90m. con 1 O81 - t u b e con a r r e g l o - t r i á n g i l a r #aL=Sm.
D I d e la coraza de
Costoso
94 060 000000
88 320 000000
9 600 000000
26 000,000000
1 172 745,OO
3 O00 0 0 0 ~ 0 0
0,801~. con 880 --- t u b o s con a r r e g l o
t r i á n g u l a r d e --- 0.020 In. LE 4..70a0 9 144 000.00
- 67
... Clave Equipe ..í I , >
U L Condensador
C3 Condensador
c.4 Csndens ador
Dimensiones . -
DA. de la coraza de
0.38111, con arregla
en cuadro de 0,0254
IR. 129 tubos de -0-
0.801n, de longi tud,
D I de la corása de
0,280 m. con arreglo
t r i á n g u l a r de 0.0254.
. -
66s tubos 3.2%. d e a
longi tud,
DI de la coraza do
0.2541n. con arreglo
t r i á n g u l a r de 0.0254m.
. -
51 tubos dm 2oZOrne''de
longi tud.
espeso de la pared
2.5 CID, inc luyen -- empaq,ue y serpentín,
costos
103 275.00
1 0 3 0 000.00
61 680 000.M
,
- I I I I I
c
:. , 6 8
Equipo
Tanque de almacenamiento de
kerosén,
Tanque de almacenamiento de
cloro.
Tanque de almwamamianto de
cloruro de kei osen.
Tanque de almacenamiento de
benceno proceso )
Tanque de a l s g ~ e n a a i b t o de
cloruro de aluminio.
Tanque de aleaesnamienta ds,
benceno ( general)
Tanque de almacenamienta de
ácido clorhidrico.
fanque de almacenamiento de
material
Acero a a l t o carbón.
Acero tipo 304k resistente a corrosión
con una ef ic iencia de junta de.0.90
Acero al alte carbán,
Acero al a l t o carbón.
Acero al alta cBrb6n.
Acero t i p o 304i resistente a corrosfá. -
Acero al alto carbón,
Equipo . . material
S e r p e n t í n e s que se emplean en los
dos bancos de reactores y torres
de absorción. Acero t i p o 304L con r e s i s t e n c i a
a la corrosiá.
Todos los htercambiadoree.
T q u e mi flash " Hierro forj ;do.
Acero inoxidable.
.
. ."
. 70
Clave Equipo
Ca Caldera
L i s t a de e q u i p o s auxiliares,
Dimensiones
Incluye todo su equipo
el tamaño recomendado,
dada la capac idad que
necearia es de ----.-. 151n X 1 5 m .
-
Torre do enfriamiento Consta d e 51.94 & de
área d e e n f r i a m i e n t o y
d e un motor de 15,68HP, -..
C o s t o ,
24 O00 000,0@ .
I
Su localización se encuentra en el plano No. 2 o
isoaé tricos.
c
I 71
.-.
L i s t a d e bombad ( potencia y costo ). * - . .
Bombas Potencia Costo.
01 0.125 HP
82 0,125 HP
83 22000 HP
84
85
Bá
07
B 8
2.00 HP
36000 HP
36.00 HP
48.00 HP
47.00 HP
8 12 000.00
$ 12 000.00
$ 168 000000
$ 96 000.00
$ $16 000.00
$ 216 000000
$ 248 000.00
f 213 000.00
89 3’7.00 HP $ 204 000.00
810 15.00 HP S 138 000.00
Ell
&12
7000 HP
16.00 HP
s. 102 000.00
S 146 000.00 -. BA3 ( 4 bombas) 1065.00 HP $ 8546 400000
BL4 13.00 HP t 120 000.00
7 W 2 5 Hp S 38 000.00 - - +I
815
7.00 HP
12.00 HP
% 102 000.00
$ 114 000.00
10.00 HP $ 117 6 O O o O a
Notar l a s bombs8 ( 13 ) 8on cuatrs bomba8 conectada8 en serie ---.- para el sistema de engriamiento.
12 D
12
1
válvu las de c u n t r o i de (3/4)*
vá lvu la de compuerta de 7" . Reactor de cloraci6n. I
i
12 va l vu las d e c o n t r o l da ( l /Z )H Reactor de a lqu i lac ión,
1 vá lvu la de compuerta de 4U
f 1 vávulb de globo de 7"
1 vá lvu la de globo de 7H Tanque * 1 v á l v u l a de compuerta de Tanque de kerosén (proceso ).
L "I n h 8' 4 m Tanque de cloruro de aluminio,
1 n A n4 " 5 O Tanque de Rerosh.
1 a n m* w 7" Tanque de bencena..
Tanque de cloruro de kerosén ( proceso),
A bencenib u
8 vá lvu las de d id ragma de 1- Banco de centr l fugae,
3 O- n 8v 8" Ent re tanques'y alqui lador,
1 " a U U 4- Vpoar de Ud
1 ?O (k. rn n n Vapor de H2
1 O.
1 "
1 m
1 -
1 -
1 "
1 "
nl m Or 10p Vapor de H3
m ni I* l / Z A Vapor de H4 n- W O 6- Agua C1
I u u' 7" Agua C p
* U 141 Agua C3,
R a 4" Agua C4
W, I 8" P a r a E ,
I
,73
.-. 1 válvula de diafragms d's .qU Ref lu jo torre de destilacion.
l a- NI as a 1" Torres de absorción.
1 válvula de canpuerta de 3" Descarga de keroséfil
1 U U 0 2 1/20 Descarga de tanque siete.
12 válvulas d e d i a f r a g n a 3" Serpent íncs de Clorador.
12 II m N a U Alquilador,
1 * U n. (ESP.) 10- Linea de cloro.
1 * II U 7" para Kerosén,
'Relacién de tuber la ,
Cantidad (m.) -
55.
270
49
12
202
56
202
80
102
55
290
80
100
ñ)
255
Dimensiones (pulgadas ).
5
7
7
1
29
1
7
0
1
0
3
5
1 1/2
10
20
. I
,
La local ización d e l a s bombas se encuentra en e l plano Ne. 2
La local ización d e l equipo d e c o n t r o l se encuentra en el
plana 10.3
La local ización d e l a tuberia en el plano No. 2 ( se anexan
d ibu jos de disposicidn ). *.
I
I
I
. 7 4
.r
E s p a c i o n e c e s a r i o p a s a ins%alacd.bn d e l a p l a n t a :
- U b i c a c i ó n d e la p l a n t a s
Costo d e l t e r r e n o ;
N i n a t i t I h Ver.
9 400 000.00
47 000.00 a t
Personal necesario, puesto y sueldos: Los datos ai respecto, se 4 - 0 4
e n c u e n t r a n r e p o r t a d o s en e l e s p a c i o de : monte d e l a i n u e r s i á n ,
inversión total: s 2 759 742 409.00
Inversión f 3. ja: s 2 190 254 319.00
. i n v e r s i ó n C i r c u l a n t e : o 569 488 090.00
Ganancia anual: Cons iderando dxia ier capaaidad; \*
para p r e c i o s nacionales $ 50 O S 2 484.49
Para precios internacionalesr -? .
Pare l a s c a p a c i d a d e s , m e d i a y mínima. l o s d a t o s so encuentran -- - - - r e p o r t a d o s en e l espacio der C I l c u l o de u t i l i d a d e 8 .
". l_.ll_ . _. . ,
... B I B L I O G R A F I A , f .
- - - .
TITULO: PROCESS SYNTHESIS . . . - AUTüRCIS: RUD0;PüUIER S, Si R C LA.
DI'EOR&%L: PRENTlCE HALL 1973. _ . _ _ - , . . - - -
TITULO: PROPERTIES OF GASES AND LIQUIDS.
AUTORES:
U)ITORIAL: mc 'GROUI HILL '1977,
REID, PRAUSNITZ AND SHERUIOOD . TXIFULQ: SEPARATION PROCESSES,
AUTOR : COJO K I N G
EDITORIAL: Nc GR& HILL 3er. EDICIGN, . . _ _
TITULO: PLANT, DE,SING AND ECONGiICS FOR CHEQlICAL ENGINEERS.
AUTGRES: PÉTERS, T I~mERHAUS.!.JJF.~ \
E D I T O R I A L : @c'CRlil H I L L 381:. EDICIDN.
EQUIPMENT DESINC HAN6008 FOR REFINERIES AND CHEIIIICALS PCANTAS,
AUTORES: FRANK L o EVAS
EDITGRIAL: &LF P~EJLISHI~OG co. *
. TITULO: CHEMICAL EMGINEERXNG KINETIGS,
. . AUTOR : me GRLiPf HILL Zda. EDICION,
. -
I
.-. TiTULO: INGENIEHIA DE'LHS RLADCIONES QUIMICAS,
. . Ail TOR : OCTAVE LÉVENSP I E L
EDiTuRIAL: REUPRTE 1979.
TITULO: PRCDESOS DE TRANFERENCIA i)t C A L O R ,
ALiTOi - 9' t DONALD Q. KERN . .
EUiTORIAL: C.E,C.S,A.
TITULO: FEiJGiüENOS DE TRANSPORTE.
AUTCRES: BIRD, STEUtiRT Y LIGHTfOOT.
EDITOHPAL: UlILEY INTERNACIONAL EDIC IOPJ,196~.
TITULO: TERíklODINAElICA Q U I M I C A PARA INGENIEROS.
AUTORES: BALZHISER, SAMUELS Y ELIASSEN.
E D I T L R I A L : PRINTECE HALL INTERNWTIGNAL P974..
TITULO) OREACIONES EASICHS DE INGENIERIA QUImICA. . -
M T O R i Dllc CABE 0 S I I T H .
EDiTORiACr REVERTE i978.
TITULO: IYrANUAL; =I!. INGENIERO QUUJICOo . -
AUTOR: PERRY e
E D i T O R I A L t Igc GROU HILL p978, - 2 . .
i
TfTULO: DISE~O DE TUBÉRIAS PARA PLANTAS DE PROCESO. . . - . . f
AUTOR: HOUARO i o RAS€.- - -
E ü i T G R I A L t BLUOIE 1973, . .
TITULO3 CHEmICAL PROCESS ECUMONICS.
AUTOR: HAPPEL Y JORDAN.
TITULO: P R I N C I P I O S DE OPERACIONES UNITARIAS.
AUTORES:
E D ~ T O R I A L S C eEeC 0 SeAe
FOUST, IENZEL, L O U I S MAUS Y LoB. ANDERSEN.
.