trabajo final t pa

Proyecto: Planta de Producción de Ácido Tereftálico

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Índice

1. Marco Teórico y Análisis de Mercado ................................................................. 3

1.1. Información básica del producto ....................................................................... 4

1.2. Estudio de Mercado ......................................................................................... 7

1.2.1. Mercado Internacional ................................................................................... 7

1.2.2. Mercado Nacional ......................................................................................... 9

1.3. Métodos de obtención .................................................................................... 10

1.4. Programa del proyecto ................................................................................... 12

1.5. Diagrama de flujo ........................................................................................... 13

1.6. Condiciones de operación .............................................................................. 13

1.7. Propiedades físicas ........................................................................................ 14

2. Memorias de Cálculo ......................................................................................... 16

2.1. Reactor ........................................................................................................... 16

2.1.1. Volumen ...................................................................................................... 16

2.1.2. Dimensionamiento ....................................................................................... 20

2.1.3. Costo del reactor ......................................................................................... 23

2.1.4. Resumen de corrientes ............................................................................... 23

2.1.5. Calor de reacción ........................................................................................ 25

2.1.6. Chaqueta de enfriamiento, diseño y costo .................................................. 27

2.1.7. Sistema de agitación, diseño y costo .......................................................... 28

2.2. Equipos de proceso ........................................................................................ 30

2.2.1. Tanque de almacenamiento de p-xileno, diseño y costo ............................. 30

2.2.2. Tanque de almacenamiento de ácido acético, diseño y costo .................... 32

2.2.3. Tanque mezclador, diseño y costo .............................................................. 34

2.2.4. Cristalizador, diseño y costo ........................................................................ 38

2.2.5. Tanques de almacenamiento de agua ........................................................ 42


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2.2.6. Filtro, diseño y costo.................................................................................... 43

2.2.7. Secador, diseño y costo .............................................................................. 43

2.2.8. Torre de enfriamiento, diseño y costo ......................................................... 44

2.2.9. Bombas, potencia y costo ........................................................................... 44

2.2.10. Silo de almacenamiento de producto terminado ....................................... 46

2.3. Resumen de equipos...................................................................................... 49

2.4 Diagramas P&I ................................................................................................ 50

3. Análisis Económico ........................................................................................... 53

3.1. Inversión ......................................................................................................... 53

3.2. Costos de producción ..................................................................................... 54

3.2.1. Servicios Auxiliares anuales ........................................................................ 54

3.2.2. Materias primas ........................................................................................... 55

3.2.3. Sueldos ....................................................................................................... 55

3.2.4. Costo total de producción anual .................................................................. 56

3.3. Análisis del Valor Presente Neto .................................................................... 56

4. Conclusiones ..................................................................................................... 56

5. Bibliografía ........................................................................................................ 57


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Parte I. Marco Teórico y Análisis de Mercado


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1.1. Información básica del producto

Producto a elaborar

El ácido Tereftálico es un ácido di carboxílico aromático cuya fórmula molecular es

C8H6O4 y de estructura:

Éste es de gran utilización comercial, puesto que, al ser co-polimerizado con otros

compuestos, forma una gran variedad de polímeros de gran demanda.

Éste producto, también llamado TPA por sus siglas en ingles (Terephtalic Acid) ha

sido sintetizado mediante diferentes procesos a lo largo del tiempo, siendo el más

utilizado en la actualidad, menos riesgoso y más rentable, la oxidación de

p-Xileno.

Constantes físicas del ácido

Tereftálico

LÍQUIDO

Punto de Congelación, °C 427

Punto triple, °C 427

SÓLIDO

Calor de sublimación, KJ/mol 142

Punto de sublimación, °C 404

Calor espécífico, J/kg °K 1202

Densidad a 25 °C, g/L 1510

Calor de combustión, KJ/mol 3223

Calor de formación a 25 °C,

KJ/mol -816

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/10/Terephthalic-acid-2D-skeletal.svg


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Ficha de Seguridad del Ácido Tereftálico


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Datos Importantes


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Aplicaciones

Como se mencionó, el TPA es un compuesto muy utilizado en la industria de los

polímeros siendo sus aplicaciones más relevantes las siguientes:

Fibras de poliéster (Dacrón).

Fabricación de resinas.

Fabricación de envases (PET).

Como materia prima para productos utilizados en la industria de pigmentos,

pinturas, y una gran cantidad de plastificantes.

1.2. Estudio de mercado

1.2.1. Mercado Mundial

Actualmente la demanda mundial de ácido Tereftálico es de

aproximadamente 12 millones de toneladas anuales.

Distribución mundial de fabricantes de ácido

Tereftálico

Argentina 1 Japón 4

Brasil 2 Taiwán 2

Estados Unidos 2 Alemania 1

México 1 Bélgica 1

China 1 España 1

Corea del Sur 1 Inglaterra 1

India 1 Turquía 1

Distribución a nivel mundial de los fabricantes de ácido Tereftálico.


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En la siguiente lista aparecen todos los productores de PTA que hay a nivel

mundial


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1.2.2. Mercado Nacional

El único productor de ácido Tereftálico en México es PETROCEL, S.A.;

empresa perteneciente al Grupo Alfa. Uno de los consorcios más grandes a

nivel nacional que tiene como principales negocios la fabricación de ácido

Tereftálico, dimetiltereftalato, glicoles, fibras, poliéster, poliestireno, etc.

El mercado del ácido Tereftálico es muy variable, debido entre otros factores

a costos y el arranque de nuevas plantas. Actualmente en PETROCEL, S.A.

la utilización de la capacidad instalada es aproximadamente del 60%. Esta

situación puede atribuirse en gran parte al problema económico de México.

El ácido Tereftálico usualmente es vendido bajo contratos a largo plazo

PETROCEL, S.A. del total de su producción exporta el 70% y el 30%

restante es para satisfacer la demanda en el mercado nacional, la cual se

cubre al 100% ya que México no importa ácido Tereftálico.

Utilización de la capacidad instalada del ácido Tereftálico en PETROCEL

Miles de Toneladas

Capacidad

instalada Producción Utiliación de la capacidad

1989 1992 1995 1989 1992 1995 1989 1992 1995

Ácido 290 370 370 272.6 325.9 222 94.00% 88.10% 60.00%

Tereftálico

A pesar de contar con una empresa productora de TPA en esta región, la planta

que se está diseñando será ubicada en el corredor industrial de Cd. Altamira, Tam.

Las razones son las siguientes: ubicación cercana al puerto industrial de Altamira,

facilidad de transporte, abastecimiento de materias primas, oferta de trabajo y

porque la planta compensaría aun más la demanda de mercado de TPA en la

región, entre otras.


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Debido al volumen de producción que tienen otras compañías, se ha decidió

diseñar esta planta para una capacidad de 30,000 toneladas al año, suficientes

para satisfacer la demanda de nuestro producto a nivel nacional como objetivo

inmediato y proveer de materia a mercados internacionales en un futuro.

Consumidores

Los principales consumidores de ácido Tereftálico son las industrias químicas

donde se fabrican fibras sintéticas, plásticos y fibras de poliéster. Tomando como

ejemplo a Petrocel, S .A. sus principales clientes a nivel nacional son:

1. Nylon de México, S.A.

2. Fibras Químicas, S.A.

3. Fibras Sintéticas, S.A. de C.V.

1.3. Métodos de Obtención

El polímero fue fabricado a escala comercial por primera vez en Inglaterra por

Imperial Chemical Industries en 1949, y en EUA por Dupont en 1953. Ambas

compañías utilizaron p-xileno que probablemente era convertido en ácido

Tereftálico por un proceso originalmente desarrollado por ICI de oxidación con

ácido nítrico diluido.


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Tecnologías disponibles para la producción de ácido Tereftálico

TECNOLOGÍA MATERIAS PRIMAS PROCESO PRESIÓN TEMP CATALIZADOR

Bergwerksver- Band tolueno, formaldehido, 1) Clorometilación 20 atm

160-180 °C lecho fluidizado

HCl, Ca(OH)2, HNO3, 2) Saponificación

metanol (para DMT) 3) Oxidación de HNO3

4) Esterificación

( para DMT)

Raecke (Henkel) Ac. Benzoico, ac.

Ftálico, 1) Transposición a 10-15 atm 400-430 °C

Cd(Benzoato o Zn)

y otros ácidos carboxílicos tereftalatos por las sales

Sales alcalimetálicas

(KCO2) 2) Reactor con precipitación

3) Centrifugación y

recuperación

UBE LTD ácido benzoico, KOH,

CO2, 1) Producción De Benzoato 30 kg/cm2 400 °C No reportado

CO, ácido fórmico, NH3, de Potasio

H2SO4, Ca(OH)2 2) Conversión a tereftalatos

de Potasio

3) Dilución y separación

del catalizador

4)Recuperación y secado

THE LUMMUS CO.

p-xileno,aire,vapor, CO2, 1) Prod. de tereftalonitrilo

Lecho fluidizado

amoniaco 2) Hidrólisis a tereftalato de monoamonio

3) Descomposición térmica a TPA

EASTMAN KODAK Aire, p-xileno, activador 1)Oxidación de p-xileno Bajas a Moderadas Cobalto para

(acetaldehído), ácido 2)Separado por filtración Moderadas oxidación y no

acético 3)Secado reportado para

esterificación TORAY INDUSTRIES p-xileno, acetaldehído, 1) Oxidación por aire en

400-700 kPa

140-170 °C homogéneo

vapor, aire, metanol, fase líquida

(para esterificación a DMT)

2) Lavado con ácido acético

3) Esterificación (para DMT) DYNAMIT NOBEL p-xileno, metanol, aire,

1) Oxidación y esterificación

400-700 kPa

140-170 °C Cobalto

agua 2) Hidrólisis y separación de (homogéneo )

TPA

3) Cristalización


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TEIJIN p-xileno, aire, ac. Acético 1) Oxidación de p-xileno Bajas a Bajas a Cobalto

2) Purificación moderadas moderadas

3) Recuperación

MARUZEN OIL p-xileno, ac. Acético, aire 1) Oxidación de p-xileno Moderada Moderada Homogéneo

agua 2) Cristalización y separación

del licor madre

3) Lavado y secado

AMOCO p-xileno, solvente (al 1) Oxidación de p-xileno 1500-3000 kPa

175-230 °C Co, Mn

parecer ac. Acético), aire 2) Centrifgado., lavado y

secado

3) Purificación del licor

madre

UNI HULS Metanol, aire, p-xileno, 1) Oxidación de p-xileno a Moderada Moderada Homogéneo

ac. Acético. TPA

2) Producción de DMT

3) Purificación de DMT

HUELS AG DMT, agua 1) Hidrólisis de DMT a TPA

250-280 °C

No es necesario

2) Purificación de TPA

1.4. Programa del proyecto

Realizado en el software Project.

Teniendo un total de 17 semanas para realizar la programación de actividades

para concluir el proyecto.

Fecha de inicio: 7 de febrero

Fecha de finalización: 1 de Junio


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1.5. Diagrama de flujo

1.6. Condiciones de Operación

En la tabla que se muestra enseguida se resumen las condiciones elegidas de

entre las sugeridas por la bibliografía para la reacción de oxidación del p-xileno

con aire:

Condiciones de operación a manejar

Temperatura 200 °C

Presión 20 bar

Conversión 0.95

Tiempo de Residencia 1.5 hrs

Modelo cinético Primer orden

Tipo de reactor CSTR

Tipo de Reacción Oxidación

Tipo de Reacción Exotérmica


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1.7. Propiedades Físicas

En la siguiente tabla se hace un resumen de las principales propiedades físicas de

las sustancias involucradas en el proceso (se omiten las del agua por ser más

comunes).

Parámetro Unidades O2 P-XILENO ÁC.

TEREFTÁLICO ÁC.

ACÉTICO

MW

31.9988 106.1674 166.1332 60.0526

omega

0.0222 0.3218 1.0591 0.4665

TB °F -297.3316 281.0480 1037.9300 244.2200

TC °F -181.4260 649.4900 1543.7300 605.8400

PC Psi 731.4253 509.2275 572.8991 839.1883

VC ft^3/lbmol 1.1758 6.0550 6.7918 2.8785

ZC

0.288 0.259 0.181 0.211

densidad lb/ft3 1.0146 42.7896 94.4038 50.6461

kg/m3 16.2531 685.4235 1512.2038 811.2730


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Parte II. Memorias de Cálculo


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2.1. Reactor

2.1.1. Volumen

Producción anual

A partir de la producción anual determinaremos los flujos de reactivo necesarios

para la operación y definiremos los modelos para el diseño del reactor.

*Considerando el número de horas laborales.

Para determinar la constante de velocidad de reacción se realizará el diseño

suponiendo que la reacción se lleva a cabo en un reactor Batch con la finalidad de

determinar su valor para posteriormente aplicar la ecuación de diseño para un

reactor CSTR.

Ecuación de diseño para una reactor Batch

Balance Estequiométrico

La reacción llevada a cabo es:

+ 3O2 + 2H2O

Donde A es el p-xileno, B el oxígeno, C el ácido Tereftálico y D el agua.


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A volumen constante se tiene que:

Aplicando la ecuación (4) en la ecuación y derivando la expresión:

Sustituyendo (5) en la ecuación de diseño y reordenando:

De acuerdo a la reacción es de primer orden con respecto al p-xileno:

Sustituyendo el modelo cinético en la ecuación (6)

Integrando:


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Determinación de la constante de velocidad de reacción

Determinando la constante de velocidad de reacción despejando la ecuación (7):

Con los datos de la bibliografía, se tiene que para un tiempo de reacción de 90

minutos y conversión de 95% el valor de la constante de velocidad de reacción:

Ecuación de diseño para un CSTR

Debido a que la reacción efectuada es de primer orden, y de acuerdo al balance

estequiométrico la expresión de la ecuación (8) puede reescribirse:

Del balance estequiométrico para un reactor se tiene que:


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Determinando el flujo molar final de TPA a partir de la producción anual:

Determinando el flujo másico para obtener el flujo volumétrico de reactivo A:

Determinando el volumen de A con la ecuación de diseño del reactor CSTR:

Incrementando el volumen en un 20% para considerar al ácido acético utilizado:

Manejando un nivel de operación del 80% el volumen total del reactor es:


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2.1.2. Dimensionamiento del reactor

Diámetro y altura del reactor

Partiendo de la geometría del reactor:

a

DR HR


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Área Total

Espesor

Con S - máximo nivel de presión permitida y E – eficiencia. Sustituyendo en la

ecuación (12) los datos indicados:

De la figura 7.5 del Código ASME, Sección VIII, división I:


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Dado que PTvac=14.22 psig:

El espesor calculado es adecuado para manejar la presión, y por lo tanto no

requiere anillos de reforzamiento. A continuación se efectúa el cálculo del peso del

reactor vacío y lleno.

Peso total

Peso de la mezcla reactiva

Determinando el peso del p-xileno:

Determinando el peso de ácido acético:


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2.1.3. Costo del reactor

Se evalúa el costo del reactor de acuerdo a la masa necesaria de material (acero

inoxidable 316) para su elaboración, con un agregado que implica manufactura.

2.1.4. Resumen de corrientes del reactor

Se presentan las entradas y salidas del reactor para cada componente en base

molar, másica y volumétrica. Se consideró un exceso del 66% molar de oxígeno (2

moles) para garantizar la efectividad de la reacción.

Base molar

Entrada Salida

Componente Kmol/hr Fracción Kmol/hr Fracción

AA 9.9422 0.0652 9.9422 0.0765

O2 118.8015 0.7790 51.0846 0.3932

H2O 0.0000 0.0000 45.1446 0.3474

TPA 0.0000 0.0000 22.5723 0.1737

PX 23.7603 0.1558 1.1880 0.0091

TOTAL 152.5040 1.0000 129.9317 1.0000


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Base másica

Entrada Salida

Componente Kg/hr Fracción Kg/hr Fracción

AA 597.0546 0.0863 597.0546 0.0863

O2 3801.5054 0.5493 1634.6473 0.2362

H2O 0.0000 0.0000 813.2921 0.1175

TPA 0.0000 0.0000 3750.0068 0.5418

PX 2522.5693 0.3645 126.1285 0.0182

TOTAL 6921.1293 1.0000 6921.1293 1.0000

Base volumétrica

Entrada Salida

Componente m3/hr Fracción m3/hr Fracción

AA 0.7359 0.0031 0.7359 0.0070

O2 233.8945 0.9815 100.5746 0.9580

H2O 0.0000 0.0000 1.0133 0.0097

TPA 0.0000 0.0000 2.4798 0.0236

PX 3.6803 0.0154 0.1840 0.0018

TOTAL 238.3107 1.0000 104.9877 1.0000


Página 25

2.1.5. Calor de reacción

Balance de energía

Dado que la reacción es exotérmica se optó por el uso de una chaqueta de

enfriamiento para mantener el reactor a la temperatura correspondiente. Para ello

partimos del balance de energía correspondiente para un reactor semicontinuo:

Sabiendo que:

Sustituyendo en (11):

De “Jaw’s Handbook of Properties” se obtuvieron los calores de formación de los

reactivos a la temperatura de 200 °C para posteriormente determinar el calor de

reacción a dicha temperatura:

Compuesto A B C

p-xileno 4.5312x101 -1.0809x10-1 5.5295x105

TPA -6.9104x102 -1.0484x10-1 4.9517x10-5

Agua -238.41 -0.012256 2.7656x10-6


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La tabla anterior muestra las constantes para cada uno de los componentes. Con

la temperatura de reacción de 473.15 K:

Calor generado por la reacción


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2.1.6. Chaqueta de Enfriamiento, diseño y costo

Coeficiente Global de Transferencia de Calor

En la tabla 8 de Kern, se obtiene el valor de U aproximado para un enfriador que

opera con solución orgánica como fluido caliente y agua como fluido frío:

Área de transferencia de chaqueta

Se calcula la MLDT con respecto a las temperaturas de entrada y salida de los

fluidos caliente y frío respectivamente:

Costo de la chaqueta


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Flujo de agua de enfriamiento

Se calcula el flujo de agua necesario para la chaqueta de enfriamiento de acuerdo

al calor generado por la reacción. Se toma como límite de calentamiento de dicha

agua 40 °C (104 °F) debido a que esta pasará posteriormente a una torre de

enfriamiento para reutilizarse.

2.1.7. Sistema de Agitación, diseño y costos

Del software de Aspen Plus y Aspen Hysys se obtienen las siguientes propiedades

de la mezcla reactiva:


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Cálculo de la potencia del agitador del reactor:

Se selecciona una velocidad del impulsor de 56 rpm debido a que es una de las

velocidades comerciales más altas para fluidos de baja densidad y viscosidad.

De acuerdo a la tabla para número de impulsores del capítulo 10 de Perry, debido

a que la mezcla es de baja viscosidad y a que la relación es de 2 se

requieren dos impulsores para la agitación. Por lo tanto:


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2.2. Equipos de proceso

2.2.1. Tanque de almacenamiento de p-xileno, diseño y

costo

Volumen de tanque del p-xileno

Determinando el volumen adecuado para llenarlo 36 veces al año. Nivel de

operación: 81.78%

12.5 m

10 m


Página 31

Espesor del tanque del p-xileno

Área del tanque de p-xileno

Peso del tanque de p-xileno

Costo del tanque de p-xileno


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2.2.2. Tanque de almacenamiento de ácido acético,

diseño y costo

Volumen de tanque del ácido acético

Determinando el volumen adecuado para llenarlo 24 veces al año. Nivel de

operación: 81.66%

10 m

6 m


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Espesor del tanque del ácido acético

Área del tanque de ácido acético

Peso del tanque de ácido acético

Costo del tanque de ácido acético


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2.2.3. Tanque mezclador, diseño y costo

Volumen del mezclador

Consideramos el flujo de reactivos necesario para la reacción, así como el tiempo

de 2.5 horas, recomendado por la bibliografía, para la operación de calentamiento

y agitación de la mezcla reactiva.

Nivel de operación: 73.6%.

Dimensiones

a

DR HR


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Área Total

Espesor



Peso total

Se evalúa el costo del mezclador de acuerdo a la masa necesaria de material

(acero inoxidable 316) para su elaboración, con un agregado que implica

manufactura.


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Flujo de vapor de calentamiento

Simulando el sistema de calentamiento para el mezclador en ASPEN Plus:

Obtenemos el flujo de vapor necesario para calentar la mezcla:

Sistema de Agitación del Mezclador


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Potencia del agitador

Debido a que la mezcla reactiva no es una solución sino una suspensión se

determinó que para el agitador del mezclador se requiere una velocidad mayor. Se

eligió de entre las opciones comerciales 100 rpm.

De acuerdo a la tabla del capítulo 10 de Perry, debido a que la mezcla es de baja

viscosidad y a que la relación H/D es de 2 se requieren dos impulsores. Por lo

tanto:


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2.2.4. Cristalizador, diseño y costo

Parámetros de nucleación del cristalizador

La operación consiste básicamente en someter el magma caliente (es decir, el

ácido Tereftálico en solución acuosa de ácido acético), a un descenso de

temperatura (de 200 °C a 80 °C) para propiciar la formación de los cristales.

De la bibliografía se obtiene el modelo de velocidad de formación de los cristales

de TPA a partir de datos experimentales:

Para una solución acuosa de ácido acético, los autores consultados determinaron

las siguientes constantes:

Estos parámetros fueron empleados para determinar el tiempo de la operación de

cristalización de 4 horas. Con este modelo y el análisis experimental realizado por

los autores se determina también que los cristales obtenidos tienen un tamaño de

partícula de entre 200 y 300 mallas (0.054 – 0.074 mm).

Volumen del cristalizador

Consideramos el flujo de productos de la reacción, así como el tiempo de 4 horas,

recomendado por la bibliografía, para la operación de formación de los cristales de

ácido Tereftálico.


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Nivel de operación: 88.26%.

Dimensiones

a

DR HR


Página 40

Área Total

Espesor



Peso total


Página 41

Flujo de agua de enfriamiento para la chaqueta

Se optó por el uso de una chaqueta de enfriamiento para el equipo. Utilizando

ASPEN Plus se obtiene el calor a remover:

Se hace la misma consideración para el agua de enfriamiento, con un límite

máximo de 40 °C de calentamiento para poder ser tratada en una torre de

enfriamiento.


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2.2.5. Tanques de almacenamiento de agua

Para el almacenamiento del agua que pasará por la torre de enfriamiento y el agua

fría para las chaquetas de enfriamiento se emplearán dos tanques de 150 m3.


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2.2.6. Filtro, diseño y costo

Para la filtración de los cristales obtenidos en la solución acuosa de ácido acético

se emplea un filtro rotatorio de vacío con dimensiones de 8 ft X 12 ft.

Cálculo de la bomba de vacío del filtro

De acuerdo a la bibliografía consultada, la potencia necesaria para la operación

del filtro rotatorio es:

El costo aproximado de acuerdo a la bibliografía es de:

2.2.7. Secador, diseño y costo

De acuerdo a la bibliografía de proveedores de equipos secadores, para un equipo

con dimensiones de 1.5 m de diámetro y 15 m de longitud, dimensiones

adecuadas debido a que los cristales a manejar son pequeños tiene las siguientes

características.

Potencia necesaria para remover la humedad de los cristales de ácido Tereftálico,

considerando la potencia del soplador de aire que entra al secador:

El costo establecido por el proveedor es de:


Página 44

2.2.8. Torre de enfriamiento, diseño y costo

El agua empleada para el control de la temperatura en el reactor y el cristalizador:

Dimensiones y parámetros típicos obtenidos de la bibliografía:

Parámetros de la torre de enfriamiento

Medidas de los paneles 9.75 m x 9.75 m

No. de ventiladores 4

Diámetro de los ventiladores 3.66

Relación aire/agua 1.25

Velocidad del aire 2.13 m/s

Potencia de ventiladores (todos) 20 HP

Costo 50,000 dls

2.2.9. Bombas y compresores, potencia y costo

Potencia de la bomba del p-xileno


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Potencia de la bomba del ácido acético

Potencia de la bomba de descarga de mezclador

Flujo a la salida del mezclador: 4.4162 m3/h

Potencia de la bomba de descarga del reactor

Flujo a la salida del mezclador: 4.413 m3/h

Potencia de la bomba del agua caliente


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Potencia de la bomba del agua fría

Compresor para el mezclador

Para mantener la presión de 20 bar en el tanque mezclador se ocupa un

compresor cuya potencia calculada en el Simulador ASPEN Plus:

Compresor para el reactor

Para inyectar el aire al reactor se utiliza un compresor de aire cuya potencia

calculada en el Simulador ASPEN Plus:

2.2.10. Tanque de almacenamiento de producto terminado

Para el almacenamiento de TPA terminado se considera el uso de un silo, que

dado que se descargará 24 veces al año (en promedio 2 veces mes) arroja el

siguiente volumen:


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Nivel de operación: 82.66%

Espesor



Área del Silo


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Peso del silo


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2.3. Resumen de equipos

Equipo Tag Volumen Potencia Costo

Reactor R-01 55 m3 60 HP 167572 dls

Chaqueta --- --- --- 84945 dls

Tanque p-xileno T-01 1000 m3 --- 898049 dls

Tanque Ac. acético

T-02 300 m3 --- 251160 dls

Mezclador T-04 15 m3 10 HP 64562 dls

Cristalizador CR-01 20 m3 --- 59645 dls

Filtro F-01 --- 50 HP 30000 dls

Secador D-01 --- 40 HP 29000 dls

Torre de enfriamiento

RWS-01 --- 20 HP 50000 dls

Tanque de agua fría

T-06 150 m3 --- 164094 dls

Tanque de agua caliente

T-07 150 m3 --- 164094 dls

Silo T-05 --- --- 2024700 dls

Total 3987821

Bombas Tag Potencia Costo

p-xileno P-01 5 HP* 5000 dls*

Ac. acético P-02 3 HP* 3000 dls*

Mezclador P-04 1 HP* 1000 dls*

Reactor P-05 1 HP* 1000 dls*

Tanque agua caliente

P-07 3 HP* 3000 dls*

Tanque agua fria P-03 1 HP* 1000 dls*

Diesel P-08 5 HP 5000 dls

Total 28000

Compresores Tag Potencia Costo

Reactor C-01 300 HP 225000 dls

Mezclador T-04 60 HP 44981 dls

Total 269981

*se duplica el costo ya que hay relevo

Total= 573 HP Costo total= 4285802 dls


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2.4. Diagramas de P&I


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Página 52

Parte III. Análisis Económico


Página 53

3.1. Inversión

Cantidad Concepto Total

1 Terreno 2,331,767

1 Edificio 1,295,426

1 Reactor 167,572

2 Tanques materias primas 1,149,209

1 Sistema de agitación del reactor 60,000

1 Mezclador 64,562

1 Sistema de agitación del mezclador 10,000

2 Bombas 5000.00 c/u 10,000

1 Chaqueta 84,945

1 Tanque de producto terminado 2,024,700

2 Tanques de agua de enfriamiento 328,188

1 Cristalizador 59,645

1 Secador 29,000

1 Torre de enfriamiento 50,000

2 Compresor 269,981

Equipo de control y automatización 1,500,000

Total 9,434,995


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3.2. Costos de producción

3.2.1. Servicios auxiliares anuales

Electricidad

Vapor

Agua de enfriamiento


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3.2.2. Materia prima

3.2.3. Sueldos

No. Puesto Sueldo mensual individual

3 Directores $6,000.00

1 Gerente administrativo y recursos humanos

$3,000.00

1 Gerente de ventas $3,000.00

1 Gerente de finanzas y contabilidad

$3,000.00

1 Gerente de producción $3,000.00

1 Jefe de Seguridad industrial $1,500.00

2 Capacitadores $800.00

7 Secretarias $500.00

1 Auxiliar contable $500.00

2 Recepcionista $500.00

2 Supervisor de control de calidad $1,000.00

4 Ingeniero de proceso $1,200.00

2 Ingeniero de sistema $1,200.00

1 Contador $1,000.00

5 Mantenimiento e Intendencia $400.00

3 Vigilante $400.00

Sueldos mensuales $51,500.00

Sueldos anuales $618,000.00


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3.2.4. Costo total de producción anual

Año

Venta de

Producto

(ton/año)

Precio

Producto

(dls/Ton)

Venta (dls/año)

Costo producción

anual

(dls/año)

Utilidad

Neta (dls/año)

VPN

1 28,000 $900 $25,200,000.00 2,101,643.28 23,098,356.72 20085527.6

2 28,500 $968 $27,573,750.00 2,206,725.44 25,367,024.56 19181115

3 29,000 $1,040 $30,161,812.50 2,317,061.72 27,844,750.78 18308375.6

4 29,500 $1,118 $32,982,982.03 2,432,914.80 30,550,067.23 17467100.1

5 30,000 $1,202 $36,057,666.80 2,554,560.54 33,503,106.25 16656965

4. Conclusión

Con esto demostramos que el proyecto es factible y redituable a 5 años con una

tasa de interés anual del 15%.

Producir TPA es un buen negocio que satisface las necesidades de la región y al

mismo tiempo, genera crecimiento económico y empleos para la comunidad.


Página 57

5. Bibliografía

Procesos de Transferencia de calor, Donald Q. Kern, Edit. CECSA, trigésima

primera reimpresión, México, 1999.

The Yaws handbook of thermodynamic properties for hydrocarbons and

chemicals

Bird Fenómenos de transporte, R.B. Bird, W. E. Stewart, E.N. Lightfoot, Edit.

Reverté, segunda impresión, Mexico, 1987.

Introducción a la termodinámica, Smith, Van Ness, Abbott, Edit. Mc Graw Hill,

séptima edición, México, 2009.

Operaciones unitarias en Ingeniería Química, Warren L. McCabe, Julian C.

Smith, Peter Harriott, Edit. Mc Graw Hill, cuarta edición, México, 1991.

Elements of Chemical Reaction Engineering, H. Scott Fogler, Edit. Prentice

Hall, tercera edición, Mexico, 1999.

Manual del ingeniero químico, Robert H. Perry, Edit. Mc Graw Hill, tercera

edición en español, México,

BOMBAS, Selección, uso y mantenimiento, Kenneth J. Edit. Mc Graw Hill,

México.

ASME Code, sección 8, división 1

Páginas de internet consultadas

http://www.construmatica.com/

http://training.itcilo.it/actrav_cdrom2/es/osh/ic/100210.htm

http://www.grupoprevenir.es/fichas-seguridad-sustancias-quimicas/0086.htm

http://html.rincondelvago.com/diseno-de-una-columna-de-destilacion-con-

costos.html

http://w3.metrogas.cl/industria/userfiles/file/FOLLETO4.pdf

http://www.alcion.es/download/ArticulosPDF/iq/gratis/06articulo.pdf

http://www.asturcons.org/docsnormativa/3578_252.pdf

http://www.soloarquitectura.com/foros/showthread.php?20003-Precio-kg-acero-

inoxidable


Página 58

http://www.aguamarket.com/sql/cotizacionesAM/detalle_cotizacion.asp?MAIL=

&idOferta=25461&idcotizacion=&producto=ACERO+AL+CARBONO

http://www.icis.com/v2/chemicals/9076460/terephthalic-acid/pricing.html

http://www.shopmania.es/articulos-medicales/p-xileno-rect-prs-20791612

http://spanish.alibaba.com/product-free/purified-terephthalic-acid-

101218225.html

http://spanish.alibaba.com/product-gs/vacuum-rotary-drum-filter-

228668558.html

Software Utilizado

ASPEN Plus

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Project

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trabajo final t pa

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