Problema 2

El cloruro de vinilo representa un compuesto importante al ser un precursor de diversos polímeros, el más importante de ellos siendo el Poli cloruro de vinilo (PVC) el cual tiene una gran demanda por su amplia gama de aplicaciones. La demanda global de PVC en el mundo en el año 2000, era de 20.7 toneladas anuales, en 2009 era de 29 millones de toneladas anuales y continúa en aumento. En México la demanda desde los 90’s es de alrededor de 500mil toneladas.

Existen diversas formas de producir el cloruro de vinilo, para discernir entre ellas será necesario tomar en consideración datos de rentabilidad económica, y condiciones de proceso.

Existen principalmente 4 mecanismos de producción

1.- Cloración directa.

CH2=CH2+Cl2→C2H3Cl+HCl

Esta reacción es espontánea, y se lleva a cabo a temperaturas mayores a 200°C, produce un bajo rendimiento y además produce productos diclorados indeseados

2.- Hidrocloración de Acetileno

CH≡CH+HCl→CH2=CHCl

Esta reacción es altamente exotérmica , llegando a 150°C y conduce a 98% de rendimiento, pero requiere catálisis por cloruro de mercurio impregnado en carbón activado.

3.- Craqueo Térmico del EDC de la cloración de etileno

CH2=CH2 +Cl2→C2H3Cl+HCl

La conversión de etileno a EDC a través de una reacción exotérmica a 90°C y 1atm con el catalizador de Friedel-Crafts (FeCl3). Luego el EDC se convierte a clorovinilo por una reacción endotérmica a 500°C con una conversión del 65%

4.- Craqueo térmico de EDC de la oxicloración del etileno

CH≡CH+HCl+1/2O2→CH2=CHCl +H2O

Este proceso tiene la ventaja de evitar la formación de HCl por medio de una oxicloración exotérmica con una conversión del 95% en presencia de cloruro de cobre II, a 250°C

De acuerdo a los precios reportados por el Chemical Marketing Reporter, el proceso con mayor beneficio bruto es el número 3, por lo que éste es el que se analizará

CH2=CH2 +Cl2→C2H3Cl+HCl

Compuesto Ton/Ton de productoCH2=CH2 -.45

Cl2 -1.13C2H3Cl 1.00

HCl 0.5

Compuesto Costo en dlls/tonCH2=CH2 602.02

Cl2 367.90HCl 602.02

Ajuste de la inversión por efecto del tiempo.

indice1999 261.2

It1 1.60 106

indice2011 590.9

It2 It1indice2011indice1999

It2 3.62 106

Ajuste de la inversión por efecto de la capacidad.

Q1 65 106

I1 It2

Q2 150106

m 0.6

I2 I1Q2Q1

m

I2 5.978 106

Cálculo de utilidad neta considerando beneficio extra=0

i 0.035

P i I2

P 2.092 105

Cálculo de costos de operacoón

Tomando aI+dMO (A) como un 5% de la inversión fija.

A 0.05 I2

A 2.989 105

El gasto por la energía viene dado por cE

cE 54 Q2

cE 8.1 109

Para calcular la materia prima, primero se debe de hacer un análisis estequiométrico, el cual es de 1:1, sin embargo, a nivel industrial, la reacción tiene un redimiento del 65%

Q2 1.5 108

PMprod 62

MolprodQ2

PMprod

Molprod 2.419 106

MolreactMolprod0.65

Molreact 3.722 106

Ahora calcularemos el gasto por la materia prima (bMP).

Qclorurodehidrogeno Molreact 36

Qetileno Molreact 28.05

Qclorurodehidrogeno 1.34 108

Qetileno 1.044 108

Qcloro Molreact 70.9

Qcloro 2.639 108

costodeletileno 602.02 .45( ) Q2

costodeletileno 4.064 1010

costodelcloro 367.90 1.13( ) Q2

costodelcloro 6.236 1010

bMP costodeletileno costodelcloro

bMP 1.03 1011

Costo de los subproductos

pSP 602.02.5 Q2

pSP 4.515 1010

Calculando costo de operación.

C A bMP cE pSP

C 6.594 1010

Con estos datos se calculan las ventas anuales

t 0.5

e 0.1

d e 0.1

SP C 1 t( ) I2 e d t( )

1 t

S 6.595 1010

Dividiendo lo ganado en ventas anuales entre la producción anual obtenemos el

precio minimo al que debemos vender nuestro producto.

preciocloroviniloSQ2

precioclorovinilo 439.635dllston

ROIPI2

ROI 0.035

Referencias

Asociación Nacional de la Industria Química. (s.f.). www.cre.gob.mx. Recuperado el 19 de Febrero de 2013, de http://www.cre.gob.mx/documento/1230.pdf

elmaky.com. (1993). Obtención del Cloruro de Vinilo. Recuperado el 18 de Febrero de 2013, de http://www.slideshare.net/francescperez/obtencin-del-cloruro-de-vinilo

INEGI. (Septiembre de 2010). Balanza Comercial de México. Recuperado el 18 de Febrero de 2013, de http://www.inegi.org.mx/prod_serv/contenidos/espanol/bvinegi/productos/continuas/economicas/exterior/mensual/bcm/bcm.pdf

U-Cursos. (2004). Síntesis de Cloruro de Vinilo. Recuperado el 17 de Febrero de 2013