j diseÑo de una planta para la fabricación de …148.206.53.84/tesiuami/uam3597.pdf · 4.5...

J "DISEÑO DE UNA PLANTA PARA LA FABRICACIóN DE ANHÍDRIDO MALÉICO VIA N-BUTANO - -

AUTORES:

OUSTAMANTE RODRÍGUEZ AFLWELI CAÑADA JAIME HÉCTOR MADUEÑA MENDOZA FELIPE DE JESúS MEDRAN0 URBANO JUAN CARLOS

ASESOR:

DR. LÓPEZ ISUNZA FELIPE

INDICE

1 . Introducción ..................................................................... 2 2 2 5 9 5 7

2 . Estudio de mercado ............................................................ 3 2.1 Zonas geogriificas de consumo ................................. 3

2.3 Distribución (Mercado nacional e internacional) ...... 4 2.4 Oferta y capacidad instalada .................................... 5.6. 7

2.6 D i s p d & € i b a d de &ria prima ............................... 8 2.7 Proyección de la demanda de AM .............................. 9

2.2 Regiones de eonsame .............................................. 3

2.5 Demanda e importaciones ........................................ 7

28 Capacidad de prdaccih .......................................... 10

3 . Localización de la planta ..................................................... 10. 11

4 . Proceso .............................................................................. 12 4.1 Materia prima ............................................................ 12 4.2 Reaccio-s importantes ............................................. 12 4.3 Proceso de obtención del AM ...................................... 12 4.4 DesdpcGn ged del pmeeso .................................. 1 3 4.5 Procesos industriales conocidos ................................. 14,15 , 16 4.6 Proceso Propllesto ...................................................... 17 4.7 Capacidad a instalar, monto de la inversión

y ~4~pifal de trabajo ..................................................... 18 4.8 Person al ..................................................................... 19, 20 4.9 Costos de pK<Hi...ra ................................................ 240, 2 1 4 .10 Croquis de la planta ................................................... 21 4.1 Z Ganaacia/año ............................................................ 22

5 . Trabajos de investigación(objetivos y resultados) ................... 23 5 . 1 Bases de aiseiio .............................................................. 23

6 . Resultados del diseño 6.1 CaraeterMkas del equipo uti€ieade e m e l

6.2 Lista de equipos @wacteristicas de equipos y costos) ........ 28 proceso ............................................................................. 24.25.26. 27

6.3 Caracteristicas de los equipos y costo ............................... 29 7.0 .Apém€kes ......................................................................... 30

Apéndice A Los compuestos y sus características (Propiedades fisicas y químicag) Apéndice B seguridad Apéndice C difeiio de expips Apéndice D costo de equipos y valor presente Bibliografia

1

La función principal de la industria petroquímica es convertir el petróleo crudo y el gas natural en materias primas para cientos de productos químicm de consumo final o empleados en la elaboración de plásticos, hule sintético, fibras, pinturas, adhesivos, fertilizantes, pesticidas, solventes y un sin número de artículos de consumo diario. Los precursores petroquímicos o intermedios son las olefinas, etileno, propileno, butilenos y butadieno, los aromáticos (Benceno , tolueno, etc.) y el metano1 entre otros, que constituyen la base para la elaboracicjn de dichos productos.

EI anhídrido maléico es uno de los más importantes productos intermediarios de la industria petroquímica, en la actualidad se sigue produciendo vía benceno o como subproducto en la oxidación de naftaleno, no obstante su fabricación a partir de la oxidacibn parcial de butanos ha venido cobrando importancia y a desplazado paulatinamente al benceno como materia prima. Este hecho se debe fundamentahente a aspectos de caActer econtjmico y ambiental .

Su primera aplicación significativa fue la manufactura de diversos productos orgánicos, especialmente resinas dquidálicas para recubrir superficies y darles un acabado satisfactorio, se aplica también en la modificación de aceites secantes. Su alta reactividad, debida a su estructura química, lo hacen particularmente valioso para diversas síntesis orgánicas, un ejemplo de ellas es la obtención de anhldridos Essen-di carboxílims para la reacción de DIELS ALDER, además, es básico en la fabricación de productos diversos tales como aceites secantes, aditivos de petróleo, barnices, celoofán, detergentes, pinturas, ciertos productos farmacéuticos, plásticos, etc.

Puede apreciarse entonces, que el anhidrido maléico es un químico ampliamente demandado en un sin número de industrias del ramo, sin embargo, lo que le da mayor importancia y lo hace un recurso sumamente necesario, es ser la materia prima básica tanto de la industria del plástico como de la industria de los polímeros. En este contexto, Wxico no puede qttedarse al margen en la búsqueda de tecnologías y alternativas de proceso que aseguren no solo satisfacer la demanda nacional y sustituir las importaciones, sino que además resulten atractivas desde el punto de vista económico y ambiental. El presente trabajo tiene como objetivo, el diserio de una planta para la produccibn de Anhídrido maléico a través de n-butano como materia prima y el desarrollo de un proceso alterno de obtención basado principalmente en el uso de un nuevo solvente para la recuperación del producto, que resulte rentable, seguro y amigable con el medio ambiente. Incluye una evaluación económica y de aspectos de riesgo y medio ambiente entre el uso de benceno y n-butano asi como cuestiones de ubicación, capacidad y disefio de la planta.

2

2. ESTUDIO DE MERCADO.

El Anhídrido Maleic0 en México se emplea en la fabricación de los siguientes productos:

Resinas Poliéster Insaturadas Encolantes Ácido Fumárico fertilizantes Aditivo para Lubricantes Resinas Alquidálicas (barniz y tintas) Maleatos

Por tanto, los principales consumidores, provienen de la industria del plástico, las resinas y las pinturas.

El anhídrido maleico es un producto, que como tal, no tiene hasta estos momentos ningún sustituto cercano.

Analizaremos el mercado del anhídrido maleico, para lo cual dividiremos el estudio en dos partes: en mercado nacional y en mercado internacional, estudiando en cada uno de ellos los puntos de mayor relevancia. Esto es con el objeto de conocer las expectativas futuras que se tengan, en los respectivos mercados.

2.1 Zonas geogr&ficas de consumo.

Regiones de consumo:

Las zonas de mayor consumo del producto están constituidas de la siguiente manera:

Zona Metropolitana México D.F. Estado de México Zona Occidente

Puebla, Tlaxcala San Luis Potosí Zona Centro Guanajuato, Jalisco , Michoacán

Zona Norte Nuevo León J

3

2.3 Distribucih

Mercado nacional

ZONA PARTICIPACIÓN METROPOLlTANA

1 1 .S% OCCCIDENTE 74.5%

NORTE 4% CENTRO 10%

Mercado internacional

Los principales productores y al mismo tiempo consumidores de anhídrido maléico en el mudo son: Debido a que una parte considerable de la producción se destinará al mercado de la exportación, tenemos que nuestros principales consumidores y potenciales clientes son:

o Estados Unidos de América o Canadá o Argentina o Países europeos

2.4 Oferta y capacidad instalada

En el presente, las principales industrias que ofertan este químico son de carácter privado, y entre las principales, podemos mencionar las siguientes:

0 Abastecedora de Productos Vallejo S.A. de C.V

0 Grupo IDESA S.A. de C.V.

0 Hunstman de México S.A. de C.V.

0 Paraquímica industrial S.A. de C.V.

El resto de la demanda es cubierto por las importaciones, principalmente de Estados Unidos y Alemania

A continuación, en el siguiente grdico, podemos apreciar la producción de anhídrido maléico en el país en los últimos años, en relación directa con la capacidad instalada de producción.

miles de ton

96 97 98 99 2000

M 0

Gnífico 1: Producción interna de AIM en el mercado nacional

De la gráfka anterior se aprecia claramente, que a partir de 1998 la producción se ha mantenido constante, esto debido a que se ha llegado al límite de la capacidad instalada en el país, situación que se ha mantenido constante en los últimos años, tal y como se muestra en el siguiente gridico.

5

miles de ton.

At70

Gráfico 2: Capacidad instalada para la producción de Anhídrido Maléico en el país

Con respecto a las importaciones, estas se han venido incrementando como consecuencia de la falta de inversión y al aumento en la demanda del químico, dicha tendencia puede apreciarse mejor en la gráfka mostrada a continuación:

8 I

(OAM

96 97 98 99 Año

Gráfico 3: Importaciones de AM

6

Es importante sefialar, que aunque la capacidad i n s t d d a se vio rebasada hasta el año de 1997, en los años anteriores se cubrió el total de la demanda, también con importaciones, lo que habla claramente de falta de inversión y rezago tecnológico en los procesos empleados en la fabricación del maléico como en la industria petroquímica nacional.

2.5 Demanda e importaciones

El consumo de Anhídrido maléico en el mercado según sus usos en los últimos años se ha distribuido de la siguiente manera :

MERCADO Yo DE CONSUMO Industria de Resinas Poliéster

Insaturadas 54%

13% Encolantes Ácido Fumárico 13%

Industria Agrícola 8% Aditivo para Lubricantes 8 Yo

Resinas Alquidálicas 2% Maleatos 1 Yo

otros 1 Yo Total 100%

Tabla 1

Las expectativas de demanda esperadas en los próximos años, tomando como referencia el comportamiento actual de las principales industrias consumidoras son:

Industria de Resinas Insaturadas y Poliéster - Se espera un crecimiento de la demanda por maleic0 debido a un aumento en sus aplicaciones en la industria automotriz, la de veleros y barcos sobre todo en Europa y USA.

Maleatos - Se estima un ligero decremento en la demanda del anhídrido maléico en este sector.

Encolantes - Se estima que para los próximos años, habrá un aumento de la demanda de este sector debido principalmente al crecimiento de la Industria del envase y del embalaje, al igual que la del papel.

Aditivos para lubricates - Se estima un aumento e n la demanda de anhídrido maléico en este sector (sector automotriz).

Industria Agricola - Se espera un crecimiento significativo de la demanda, sobre todo de pesticidas y herbicidas.

Resinas Alquidálicas - En este sector del mercado se estima un aumento en la demanda, derivado de las diversas aplicaciones del barniz y las tintas.

7

2.6 Disponibilidad de materia prima r’

Actualmente el n-butano es procesado y distribuido por PEMEX, principalmente a travéq de los complejos instalados en Veracruz (Pajaritos, Morelos, etc.). Por otro lado Estados Unidos y Europa Occidental disponen de n-butano en grandes cantidades y cuentan además con procesos de separación eficientes como el proceso extractivo Kurpp/Koppers, que ofrece importantes ventajas económicas y de alta pureza en la separacibn de n-butano de los demás hidrocarburos. Los precios .del n-butano, han registrado aumentos significativos durante los últimos años debido principalmente al fenómeno inflacionario que vive México, y al hecho de que -PEMEX otorga precios conforme al mercado internacional, no obstante, estos precios se mantienen por debajo del principal competidor como materia prima que es el benceno. En conclusión, ya sea vía PEMEX o a traves de importaciones, existe disponibilidad de materia prima.

miles de ton

95 96 97 98 Aiio

1

Gráfica 4 Producción de butano en el mercado nacional en los z í Z l 2 m ~ s años

La disponibilidad de benceno y n-butano así como el comportamiento de sus precios están naturalmente ligados a la producción y a los precios internacionales del petróleo que han mostrado la siguiente tendencia en los últimos años:

AñO

25--30 12--15 12-15 13 27.45 28 28.8 bbl

1995 1988 1987 1986 1985 1984 1983 Precis $ /

Tabla 2

8

La siguiente proyección, está hecha basada en una estimación lineal que obedece entre otras cosas al comportamiento observado de 1996 a 1997 donde se observó un crecimiento constante en la demanda, paralelamente a un crecimiento en la industria del poliéster y el plástico. La curva de demanda no necesariamente debe corresponder a una línea recta, pues existen factores de carácter económico y social que afectan directamente la oferta y la demanda de este producto.

30

25

20

2 : 1s

2 CI a,

10

S

0

-Producción

+Demanda

Gráfico 5: Proyemkín de demanda vs producción a 5 arios de AM

Cabe señalarse, que la capacidad instalada no prevé un incremento en la producciím del anhidrido maléico en el pais hasta el año 2005, donde industrias como IDESA planean la construcción de nuevas plantas, no obstante, se prevé que la demanda de maléico siga incrementándose proporcionalmente a las necesidades de la industria del plástico y del poliister .

2.8 Caprcidrd de prodtacci¿n de la planta

9

Para estivar la prduccibn se tornaron en cuenta los siguientes criteriss:

0 La situación actual de demanda del producto en el mercado nacional

0 Una proyección de demanda vs. producción en 10 años 0 Disponibilidad de materia prima 0 La exportación a otros países como EUA y Canadá 0 La capacidad instalada en €os paises de mayor exportacibn de anhidrido

incluyendo importaciones.

maleico.

Así, se ha planteado el diseño una planta con una capacidad de producción de 30,000 ton/ año.

Dada la cantidad de materia prima a utilizar, así como a la infraestructura requerida ya sea para la compra parcial de n-butano a PEMEX o bien para la importación de este, así como la exportación del producto, se ha pensado en la necesidad de ubicar la planta en un lugar estratégico como el Puerto de Veracruz que ofrece las siguientes características, a través de sus parques industriales:

Complejo Industrial Coatzacoalcos:

Equipamiento industrial .............................................................................................................................................................................

Energía eléctrica (kVA/ ha)

Subestación eléctrica SI

: 38.32 :Drenaje Pluvial (l/seg/ha) , 1 ............................................................................................................................................................................................

'Drenaje sanitario Ifl/seg/ha) 0.8

...........................................................................................................................................................................................

Red de gas ; SI .Descargas industriales ;(l/seg/ha) 0.8

.........................................................................................................................................................................................

.Planta de tratamiento

.de agua :Espuela de ferrocarril S I

1

Urbanización .........................................................................................................................................

Camino de Nomenclatura acceso (m) ! l2Oo0 :de NO

Guarnición (?!) 100 señalización SI .................................................................................................................

Banquetas (YO) : 20 :urbano .Mobiliario NO ................................................................................................................................

Pavimentación ; (%)

i 100 :Áreas verdes SI ...........................................................................................................................................................

10

.....................................

VERACRUZ

. . . . . . ............... . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Alumbrado i Público

. .

; SI :

................................................................................................................

... .......................................................................................................................................................................

INFRAESTRUCTURA ZONA ! ÁREA(HECTÁREAS) INDUSTRIAL

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

29 PUERTOS PUERTO 57.8 MARITIMOS COMP/EXP

..................................................................................................................................................................

RED CARRETERA PARQUE 202 1ND.MORELOS i

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Otras ventajas que ofrece son:

o Fuerza laboral joven, estable y altamente calificada. o Parque Industria totalmente equipado. o Carreteras pavimentadas y vías fkrreas que facilitan el acceso hacia el

o Costas en el Golfo de México facilitan el transporte marítimo. interior del país y a los Estados Unidos.

1 1

4. PROCESO

4.1 Reacciones importantes

Las reacciones más importantes para la obtención del anhídrido maleico son a partir de la oxidación parcial de benceno y n-butano, cuyas expresiones se presentan a continuación.

. .

Estequiometría de las reacciones principales (Bsnceno)

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

C6H6 + 41/2 0 2 ----> C4H203 + 2 C 0 2 + 2H20

C6H6 + 61/2 0 2 ----> 4 C 0 2 + 5 H 2 0

C6H6 + 41/2 0 2 ----> 4CO + 5 H 2 0

Estequiometria de las teacciones - principales (=-Butano)

C4H10 + 31/2 0 2 ----> C4H203 + 4 H 2 0

C4H10 + 61/2 0 2 ----> 4 C 0 2 + 5 H 2 0

C4H10 + 41/2 0 2 ----> 4CO + 5 H 2 0

Como se observa los productos importantes son anhídrido maleico, agua y gases como C 0 2 , CO y aire, la diferencia radica en que la producción de anhídrido maleico por la vía del benceno, produce más gases como el C 0 2 , además de consumir más oxigeno.

4.3 Obtencibn del anhidrid0 mal¿ico

El anhídrido maléico se obtiene por la oxidación parcial del butano y benceno, dos compuestos que tienen diferente selectividad y rendimiento, de ellos el benceno presenta un rendimiento del 70% y una selectividad del 90%, mientras tanto el butano tiene un 60% y 90% de rendimiento y selectividad respectivamente, la diferencia en el rendimiento a primera instancia parecería favorecer la producción de maléico por la vía del benceno; un estudio detallado del potencial económico, y del impacto ambiental fueron determinantes para seleccionar el proceso que generará las máximas utilidades y menor influencia sobre el medio ambiente.

El proceso de fabricación puede ser descrito de manera general, no obstante las distintas variedades tanto en sistemas de reacción, como en trenes de separación

12

(Oxidacion parcial de benceno o n-butano )

0 El n-butano o benceno entran a un evaporador y posteriormente se mezclan con una corriente de aire comprimido antes de entrar al reactor (lecho fijo).

0 Los vapores de AM que salen del reactor entran a un condensador del cual se obtiene AM {crudo) que se envía a un tanque de almacenamiento, los vapores no condensados de AM son enviados a un escurridor en el cual pasa agua para obtener ácido maléico, el va a una torre de deshidratación en donde se recupera AM (liq.) el cual se manda al mismo tanque de almacenamiento

0 Como parte final del proceso esta mezcla es enviada a una torre purificadora en donde es obtenido AM (liquido a una temperatura de 60°C)

NOTA : Los vapores no recuperados del escurridor son enviados a un incinerador de gases.

13

A continuación se presentan dos de . los procesos más conocidos para la fabricación de Anhídrido Maléico a saber:

El Proceso Alussuise , que incorpora a la tecnología de lecho fijo un sistema de recuperación por solvente que permite una máxima recuperación de AM y se obtiene un producto alta pureza.

Fig.2 Esquema del proceso Aluissise

14

El Proceso Halcon, en su forma general es muy parecido a otros que se reportan en la literatura como el de Bayer, emplea una tecnologia ya conocida, basada en recuperación de AM con agua, con altos consumos del líquido y de energía.

Fig.3 Esquema del proceso Halcon para producir Anhidrido Maléico

15

El Prooeso L e a r n , recurre ya ala tecndogia de lecho fluidizado, la cual redit& en un proceso relativamente más económico comparado con los otros, pero que implica una tecnología más elaborada y compleja.

LONZA MAlEIC ANHYDRIDE PROCESS lex n-butane fixed bed - salvent rrrmeryj

STRlPRR

Fig. 4 Esquema del proceso Lonza para producir Anhídrido Maléico

16

4.6 Pmcerro propuesto.

El proceso que a continuación se propone, está basado en la recuperación de AM a través de un solvente orgánico conocido como la acetona (220 g r / 100ml) y el empleo de una tecnología bien conocida, sustentada en un reactor de lecho fijo.

AIRE

NBUTNVO

Ju.tificaci¿n: La acetona es un excelente disolvente de AM, esto impactará directamente, en el tamaño de los equipos y sus requerimientos energéticos así como en la calidad de producto. La tecnología de lecho fijo es bien conocida y se puede aprovechar para la generación de energía eléctrica, con el fin de operar algunos equipos o bien para servicio auxiliares, lo que finalmente redituará en el consumo de agua y energía elictrica, para finalmente verse reflejado en los costos y en la recuperación de la inversión

17

La planta esta diseñada para producir 30,000 ton/afio pensando en cubrir la demaqda del pais y exportar en caso necesario.

.............................................................................................................................................................................

i Monto de inversión: 17,000,000 de Dólares i j Inversión fija : 27,000,000 de Dólares ...................... .......................................................................................................................................................

j Capital & trabajo 10,000,OOO de D d a r e s / i Inversión Total: 37,000,000 de Dólares i

La tasa interna de retorno esta dada por:

Tasa de retorno = ganancia por alio

irzversion tdtr2

32,000,000 37000,000

Tasa de retorno =

Tasa de rxiomo = O ,864

estos es indicativo que la inversión se recuperará en poco tiempo ( calculado más adelante).

18

Personal Actividad Personal ~~

.- Alimentar al reactor y supervisar la temperatura y la presión así como el

.- Supervisar los intercambiadores de calor (flujo, presión, temperatura, bombas y compresores del proceso

Obreros flujo

Técnicos

.-Supervisas las columnas de lavado, adsorción y destilacitjn .-Supervisar condiciones del reactor y producto terminado

Mantenimiento y espacio de la planta .-Limpieza de oficinas

.-Limpieza del equipo de la planta

Número de empkados en la planta

mantenimiento Ingeniero de IO87 1 1. .6 297.84 3 3 1

turno Administrativos 95125.65 260.6 1 3 1 3

Vigilante 2

502791.15 , 42 Importe total 40766.85 1 1 1.69 3 1 3 Secretarias 27177.9 6 74.46 3

19

Cantidad Ganancia Precio Producrto

31,710,000 1,057 30,000 Anhidrido maléico $/año $/ton Ton/año

Tabla 4

5. Tnbqjos de investigaci4n

Simulación:

Consideraciones:

J Se elige una tecnología de lecho fijo, lo que equivale a plantear un modelo matemático y / o empírico del reactor con una cinética de oxidación parcial

J Se propone un modelo Redox con cinética de primer orden para resolver el problema

J Para este trabajo, se propone como una primera aproximación un modelo de reactor pseudo homogéneo sin dispersión axial y con resistencias a la transferencia de calor y masa radiales agrupadas en la pared del mismo.

Objetivo:

J El objetivo es la simulación numérica del modelo del reactor, que equivale a resolver los balances de materia y energía tipicos usando un método numérico (Runge-Kutta de 4" orden) y obtener los parámetros cinéticos y termodinámicos adecuados ,así como las condiciones de operación óptimas, que permitan reproducir los valores de las variables de diseño que han sido propuestas y que han sido reportadas en la literatura con valores característicos para este proceso

22

Los costos de servicios se calcularon como un porcentaje del costo total de instalación para cada uno de los equipos, por lo que sumando los costos de cada equipo se obtiene el total siguiente.

............................. .................................................................................. ~. ~ ........................................................

:; .:---- Costos de servicios 8 ,; ............................................................................... :: f i Cserv=268 ? 666 !f : j

............................................................................

................................................ .............................. , .................................................................................

sumando los costos de mano de obra .................................................................................. ................................................................................... i: Costos de mano de obra ? ii Cmano=54 ? ........................... O00 ji ::- ........................... .......................................................... :.~.~.~...~...........~.~.~... ................................ !. ................................................... ..................................................................................

se tiene un valor de producción de:

4.10 Croquis de la planta

TERRENO DE 12000 M2

ZONA DE SEGURIDAD

SOH ~

% -1 '

I I

IICIIHC,.

2 2 5 9 8 7

DFICINAS

L J

21

La organización de la compañía se presenta a continuación

Organigrama de la . p l a n t a

I Gerente general

Fi"-1~' Gerente de vantas Gerente de personal Ingeniero de planta

Agente de ventas

Agente de compras

Secretaria

ti____7 Contador

I I I

9 Mantenimiento I

- Técnicos

Obreros

Secretria

-

-

- Ayudantegeneral ,

- Labratorista

4.9 Costos de produccih

los costos de la producción se cuantifican sumando los costos anuales del n- butano, catalizador N la acetona; el valor de 3 1.2 ton/dia solo corresponde al primer día de trabajo, subsecuentemente solo se repondrá alimentada. El total corresponde a todo un año de trabajo.

el 10% de la acetona

el primer día de trabajo

Tabla 3

20

Resultados:

El modelo propuesto, arroja resultados razonables con respecto a los perfiles de concentración y temperatura a lo largo del mismo y que se ubican en los valores reportados en la literatura 50 - 60 YO de conversión y con temperaturas máximas que oscilan entre 400 y 450 "C.

Ver detalles en apéndice del diseño del reactor

Nota: se anexan programas y corridas reportadas en Excel

5.1 BuSr, de dirrsio 9r LI ,, Para la oxidación parcial de n- butano hacia AM se establecieron las siguientes

bases de diseño a partir de valores reportados en la literatura para el proceso y en base a los resultados arrojados por la simulación del modelo del reactor, a saber:

g g ....................................................................................................................

Conversión : 50-60940 c: ,I ................................................................................................................................................... zc- r?l -:; -7 : '

Selectividad hacia maleico: 60-70% b 7 -_ i: r - Q in (i: I ~"

F'ureza del producto: 99.97-99.99 Yo CJ :: C .

t : t: c

Ver a p h i i c e sobre el diseño del reactor. -1

r! I -.

23

6.1 CARACTERfSTICAS DEL EQUIPO UTILIZADO EN EL PROCESO

Intercambiadores de calor vertical de tubo y coraza con condensación dentro de los tubos

Estos intercambiadores generalmente se diseñan de manera que el vapor y el liquido fluyan en contracorriente paralela y en descendente.

En general los condensadores de tubos verticales se diseñan para aplicaciones de reflujo en reactores y para columnas de destilación.

Este tipo de intercambiador de tubos y coraza opera con un solo paso de fluido en el lado de la coraza y un solo paso de fluido en el lado de los tubos. Tiene placas deflectoras que consisten en discos circulares de un plancha metálica a los que se ha cortado un cierto segmento de altura igual a la cuarta parte del diámetro interior de la coraza y estas placas del 25%. Las placas están perforadas para recibir los tubos. Para que las fugas sean mínimas , las holguras entre las placas y la coraza, así como entre las placas y los tubos , deben ser pequeñas. Las placas deflectoras están soportadas por una o más varillas -guía , que se fijan entre las placas tubulares mediante tornillos de presión. Para el montaje de un intercambiador de este tipo es preciso instalar primeramente las placas tubulares , varillas de soporte, espaciadores y placas deflectoras, y colocar después los tubos.

Las longitudes normales para la construcción de cambiadores de calor son 8, 12,16 y 20 pies. Los tubos se disponen en una ordenación triangular o cuadrada. Excepto cuando el lado de la coraza tiene gran tendencia a ensuciarse, se utiliza la disposición triangular, debido a que se puede conseguir una mayor área de transmisión de calor. Los tubos en disposición triangular no se pueden limpiar pasando un cepillo entre las hileras de tubos puesto que no hay espacio. Los diámetros de las corazas están especificados.

Calderas

Las calderas son dispositivos en los cuales el agua puede absorber calor de los productos calientes de la combustión, con o sin radiación directa del combustible quemado, entre las que se encuentran las calderas de vapor que son aparatos utilizados para producir vapor , calentando el agua líquida.

Condensadores

Como el nombre lo indica un condensador de vapor es un dispositivo en el cual el vapor es condensado. El calor latente que cede el vapor en el proceso de condensación, lo recibe el refrigerante, constituido por agua. El vapor que entra en un condensador sale en forma de condensado, mientras que la temperatura

24

del agua refrigerante que pasa a través de 1 condensador es mayor a la salida que a la entrada.

El aire contenido en le vapor, se separa con la condensación y es extraído del condensador con bombas o eyectores.

Columna de Absorción

La absorción es el proceso de separación en el que interviene la transferencia de uno o mas materiales desde la fase gaseosa hasta un solvente líquido. El (los) material (es), con la transferencia neta de la fase gaseosa a la fase líquida se conoce (n), como soluto (S). La absorción es un fenómeno fisico y no involucra cambios en las especies químicas presentes en el sistema. Puede implicar el uso de una porción determinada del solvente solo una vez. No se separa del solvente y este se recircular al proceso.

Algunos diseños para la absorción que dependen del contacto intimo entre la fase gaseosa y líquida son:

0 Columna de platos Columna empacada

0 Columna spray

La columna empacada o de relleno, contiene cuerpos sólidos de extrañas formas que se echan al azar en la columna o se distribuyen de manera ordenada . Estos cuerpos se interceptan y retardan las corrientes del gas y del líquido que pasan por la torre, dándoles un curso tortuoso a través del relleno. Así se acrecenta la superficie de contacto entre las corrientes y también aumenta la turbulencia de las corrientes parciales. El primer requisito del relleno es que suministre gran superficie efectiva de contacto entre la fase gaseosa y la fase líquida .

25

Columna de destilad&

El objetivo general de la destilación es la separación de las sustancia que tienen diferentes presiones de vapor a una temperatura dada la palabra destilación hace referencia a la separación de una mezcla de do o más fracciones que tienen puntos de ebullición diferentes.

una columna de destilación consiste en una serie de platos o bandejas. en operación normal hay una cierta cantidad de líquidos en cada plato y se hace algún arreglo para que los vapores que hacienden pasen a través del líquido y hagan contacto con el, el líquido descendente fluye hacia abajo desde el plato de arriba a través de un bajante, atraviesa el plato siguiente luego sobre un vertedero y después sobre otra bandeja hacia el plato inferior tal como se muestra en la figura 2.

Condensador V Y

f \ I

1

L X plato de alimentación F X

26

Tanques de almacenamiento

Son receptáculos empleados para retener transportar o almacenar liquidos y gases. por lo común, se obtiene el costo minimo con una forma cilindrica vertical y el fondo relativamente plano al nivel del terreno.

El diseño preliminar de un talque de almacenamiento es directo y elemental solo se necesita saber su tamaño, temperatura, presión y condiciones de exposición. a causa de sus grandes superficies, los tanques de almacenamiento no pueden sostener diferencias de presión apreciables, la presión se libera automáticamente en los tanques que tienen techos flotantes los cuales pueden moverse libremente.

Los tanque elevados pueden proporcionar un flujo grande cuando se requiere pero las capacidades de bombeo no deben de ser de más del flujo promedio. en esta forma es posible ahorrar en inversiones de bombas y tuberías. un medio eficiente de evitar las perdidas por ventilación es el utilizar un tanque de volumen variable.

Bombas

La mayoría de los procesos en las industrias de procesos químicos incluyen la conducción de líquidos o transferencia de un valor de presión o de energía estática a otro, la bomba es el medio mecánico para obtener esta conducción o transferencia. Las ventajas primordiales en el uso de bombas centrífugas son: la simplicidad, el bajo costo inicial, el flujo uniforme ( sin pulsaciones), el pequeño espacio necesario para su instalación, los costos de mantenimiento y su capacidad de adaptación para su uso con impulsor de motor o turbina.

27

6.2 LISTA DE EQUIPOS DEL PROCESO

Calentador

Bombas

Reactor

Enfriadores

Absorbedor

Agotador

I Torre de destilación

almacenamiento

i Caldera

l"---- Condensador

I

cantidad 2

6

5

1

4

1

2

1

4

2

Función Circulación de aire atmosférico a una

presión de 2 atmósferas elevar la temperatura de la mezcla reaccionante alimentar agua a los intercambiadores de

calor oxidación parcial del butano para obtener

maleico controlar la temperatura

de las corrientes de alimentación al reactor y

al absorbedor absorber el maleico de la

corriente gaseosa purificación de la corriente que lleva

maleico separar la corriente en dos fases una rica en el zomponente más volátil y otra en el menos volátil

almacenar, butano, maleico, agua y acetona proporcionar corrientes

de vapor remover calor para

condensar el componente más volátil

28

6.3 Características de los equipos y costo

Equipos Material I cantidad ~~

compresor i - acero al carbón calentador acero comercial

1 acero al carbón reactor 5 acero comercial bombas centrifugas 6

Enfiiadores

empaque de empacado 1 acero al carbón absorbedor 2 acero comercial

agotadores acero al carbón 2 porcelana

recubiertos con S.S.

torre de destilación 1 acero al carbón

tanques de 2 acero al carbón almacenamiento

caldera 2 acero al carbón Condensador 1 acero al carbón

Dimensiones Costos(usd) 1270 Kw. 7,100,000

varios

D = 4m 2,000,000

D = l m agotadorl; L =3m, 1354800 D = l m ; agotador2 I

L =5m, D = l m L =8m 2,000,000

D = l S m 1 15 etapas

varios 2,379,777

29

APENDICE A

Los compuestos y sus características

Aire: Desempeña un papel muy importante en la naturaleza; es indispensable para la vida de todos los seres , permite la combustión y la respiración; es el vehículo del sonido. Lo utiliza la industria tanto como en materia prima para muchas reacciones, tal como la oxidación parcial del butano como benceno.

El aire cuyo peso molecular cuyo peso molecular e s 28.97 g/mol es un fluido transparente, inodoro, insípido y elástico, mal conductor del calor y la electricidad especialmente cuando esta ionizado. El aire esta compuesto básicamente por:

Dióxido de carbono:

El Dióxido de carbono se puede preparar por la oxidación total de cualquier compuesto orgánico; por calentamiento de algunos carbonatos, por la acción de un ácido sobre un carbonato etc.

E s un gas incoloro, inodoro e insípido, e s moderadamente soluble en agua ; 100 g H 2 0 disuelven O. 154 g de CO" a 25 "C

PM (g/mol) 217.5 P. f. 1°C v 5.2 atml 4 4 . 0 1

~ ~~

&&a a (OK) '

393.6 Calor de formación(kj/mol) a 25oC 1.99 Calor de fusión (kcal/mol g) 72.9 Presión critica (atm)

304.2 Temperatura crítica (OK) 195

Peso especifico (aire) 1 .53 Densidad del gas(0"C y 1 atm) 1.976

Densidad del líquido (25OC y 1 atm) 914

30

El C02 no es inflamable ni mantiene combustión, es muy estable pero se puede descomponer a 2000 "C o más y reacciona hasta cierto punto con agua para formar ácido carbónico. En presencia de luz solar y de un catalizador (clorofila) , se combina con el agua para formar almidón o celulosa.

Se usa como agente refrigerante y de congelamiento de helados , carnes y otros alimentos ; es importante como material extintor de incendios ; en síntesis químicas en estado gaseoso tal como la fabricación de ácido salicílico, en industrias de bebidas, etc. La concentración máxima permisible es de 5000 pmm en aire.

Acetona 2 2 5 9 8 1 Es un líquido incoloro, de olor caracteristico agradable, volátil , altamente inflamable y sus vapores son más pesados que el aire.

Es un subproducto en la fermentación por medio de la cual se obtiene alcohol butilico. También se obtiene por oxidación de isopropanol; por ruptura de hidroperóxido de cumeno en la cual se obtiene, además, fenol; por destilación de acetato de calcio; por destilación destructiva de madera y oxidación por cracking de propano. Es utilizada como disolvente de grasas, aceites, ceras, hules, plásticos, lacas y barnices. Se usa en la manufactura de algunos explosivos, rayón, películas fotográfkas, elaboración de removedores de pinturas y barnices, purificación de parafinas, en la deshidratación y endurecimiento de tejidos, en la

extracción de algunos productos vegetales y animales y como materia prima en una gran variedad de síntesis en química orgánica. Con hielo y dióxido de carbono sólido, se puede utilizar para enfriar a temperaturas muy bajas.

-Peligroso por su inflamabilidad, aun diluido en agua.

-Productos de descomposición: Monóxido y Dióxido de Carbono.

-Se ha informado de reacciones de oxidación.

-Reacciona con sustancias colorantes produciendo cetonas halógenas que son muy tóxicas.

31

............. .................................................

Formula C3H6B .....................

. . . .

58.08 "

178.2

............................................................................................ .......................

P. ebullición (OK) 329.2

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

: Temperatura critica (OK) 508. o

Presión critica (atm) 47.0

: Calor de fusión (kj/mol g)l 5.69

Peso especifico (aire) O. 79 1 ............................... ........................................................ ..........

n-Butano

No hay datos sobre daños al medio ambiente

Toxicidad

Cuando el butano se encuentra en estado gaseoso actúa como a s f ~ a n t e y depresor del sistema nervioso central, en estado líquido puede causar quemaduras por congelamiento e irritación de la piel.

Anhídrido Maléico

Peso molecular 98 g/gmol i Punto de ebullición 200°C j Punto de solidificación : 53 "C i Calor especifico 0.285 cal/g"C

; Calor especifico 0.396 cal/g"C

i Temperatura de 116°C

(sólido)

(líquido)

ignición

.................................................................................................................

. . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Color Incoloro Olor Picante

.........................................................................................................................

32

Catalizador

.................................... inodoro

....................................................................................

33

APWDICE B SEGURIDAD

Acetona

Es un líquido incoloro, de olor caracteristico agradable, volátil, altamente inflamable y sus vapores son más pesados que el aire.

Es un subproducto en la fermentación por medio de la cual se obtiene alcohol butílico. También se obtiene por oxidación de isopropanol; por ruptura de hidroperóxido de cumeno en la cual se obtiene, además, fenol; por destilación de acetato de calcio; por destilación destructiva de madera y oxidación por cracking de propano.

Es utilizada como disolvente de grasas, aceites, ceras, hules, plásticos, lacas y barnices. Se usa en la manufactura de algunos explosivos, rayón, películas fotográfkas, elaboración de removedores de pinturas y barnices, purificación de parafinas, en la deshidratación y endurecimiento de tejidos, en la extracción de algunos productos vegetales y animales y como materia prima en una gran variedad de síntesis en química orgánica. Con hielo y dióxido de carbono sólido, se puede utilizar para enfriar a temperaturas muy bajas.

- R m por su idamabilidad, aun diluido en agua

-Productos de descomposicórx Monóxido y Dióxido de carbano.

-Se ha informado de reacxiones de oxidación.

-Reacciona con sustancias clorantes produciendo cetonas halógenas que son muy tóxicas.

Este es un producto inflamable. Los vapores pueden prenderse y generar un incendio en el lugar donde se generaron, además, pueden explotar si se prenden en un área cerrada.

S e h a utilizado muchos años como disolvente y se ha informado de muy pocos efectos tóxicos, por lo que ha sido considerado como un producto poco peligroso, en este sentido.

34

Se ha observado que su presencia, aumenta la toxicidad al hígado de hidrocarburos clorados usados como disolventes, entre ellos 1,l- dicloroetileno y 1,1,2-tricloroetano.

Se excreta del organismo casi totalmente sin cambios, solo un poco se oxida a dióxido de carbono, acetato o formiato.

En general, los principales síntomas de una intoxicación crónica por acetona son: dolor de cabeza, irritación de ojos, nariz y tráquea, los cuales desaparecen al salir del área contaminada.

Inhalación: En forma de vapor, causa irritación de ojos,nariz y tráquea. En concentraciones muy altas(apr0ximadamente 12 O00 ppm),puede afectar al sistema nervioso central, presentándose dolor de cabeza y cansancio. En casos extremos puede perderse la conciencia.

Contacto con los ojos: En forma de vapor, los irrita causando lagrimeo y fluido nasal; el líquido puede causar daño a la córnea.

Contacto con la piel: Un contacto prolongado y constante con la piel provoca resequedad, agrietamiento y dermatitis. El líquido puede penetrar a través de la piel, lo mismo que el vapor a concentraciones mayores de 5000 mg/m3.

Ingestión: Causa irritación gástrica dolor y vómito. Carcin0genicidad:No existen evidencias que este producto la induzca, tanto en humanos como en animales de laboratorio.

Peligros Reproductivos:La exposición de mujeres embarazadas a este producto, a una concentración entre 30 y 300 mg/m3 producen efectos embriotrópicos, aumentando los niveles de lípidos, incluso hasta niveles embriotóxicos.

Inhalación: Si la Inhalación ha sido prolongada, transportar al intoxicado a una zona bien ventilada. Si no respira, dar respiración artificial. Mantenerlo caliente y en reposo. Si es necesario administrar oxígeno.

Contacto con los ojos: Lávelos con agua o disolución salina, asegurándose de que los ojos se encuentren abiertos durante el lavado.

Contacto con la piel: Lavar el área contaminada con agua y jabón. En caso necesario, elimine la ropa contaminada.

Ingestión: Lavar la boca con agua. Si se ingirió diluir tomando agua. No inducir el vómito.

35

En todos los casos de exposición, el paciente debe ser transportado al hospital tan pronto como sea posible.

Control de Fuego

Fuegos pequeños: Usar agua en forma de neblina, los chorros de agua pueden ser inefectivos. Pueden utilizarse extinguidores de polvo químico seco, espuma(resistente al alcohol) o dióxido de carbono.

Fuegos mayores: La mejor forma de controlar el fuego es con espuma.

Enfriar los contenedores afectados con agua. Aplique el agua desde una distancia segura.

Utilice el equipo de seguridad mínimo como bata y lentes de seguridad dependiendo de la magnitud del derrame, se utilizará equipo de respiración autónoma,botas y guantes de hule natural o neopreno, no utilizar PVC.

Evite la presencia de chispas, fuegos y cualquier fuente de ignición cerca del derrame y evacuar el área.

Evite que el líquido derramado entre en contacto con suministros de agua y drenajes.por lo cual, deben construirse diques para contener el derrame.

Use agua en forma de roció para dispersar y diluir los vapores.

Este líquido debe almacenarse para tratarlo de manera adecuada posteriormente.

El derrame puede absorberse con arena o cualquier otro absorbente y tratarse como en los desechos.

36

Siempre mantenerlos alejados de fuentes de ignición.

Para pequeñas cantidades, puede absorberse con papel y dejarlo evaporar en una campana extractora de gases. No tirar al drenaje, pues pueden alcanzase niveles explosivos.

Para cantidades grandes, se puede utilizar arena, cemento en polvo o tierra para absorberla y mantenerla en un área segura antes de incinerarla.

Almrcenaxhnto

Mantenga los recipientes que la contienen en un lugar bien ventilado protegido de golpes, fuentes de ignición y de la luz directa del sol y alejados de materiales oxidantes, ácidos minerales y cloroformo.

Tome las precauciones necesarias para evitar descargas estáticas.

Recordar que los vapores son mas pesados que el aire, por lo que pueden acumularse y viajar hacia fuentes de ignición y regresar, generando fuego en las zonas de almacenamiento

Se ha utilizado muchos años como disolvente y se ha informado de muy pocos efectos tóxicos, por lo que h a sido considerado como un producto poco peligroso, en este sentido.

Se ha observado que su presencia, aumenta la toxicidad al hígado de hidrocarburos clorados usados como disolventes, entre ellos 1,l- dicloroetileno y 1,1,2-tricloroetano.

Se excreta del organismo casi totalmente sin cambios, solo un poco se oxida a dióxido de carbono, acetato o formiato. En general, los principales síntomas de una intoxicación crónica por acetona son: dolor de cabeza, irritación de ojos, nariz y tráquea, los cuales desaparecen al salir del área contaminada.

Inhalación: En forma de vapor, causa imtación de ojos, nariz y tráquea. En concentraciones muy altas(apr0ximadamente 12 O00 ppm.), puede afectar al sistema nervioso central, presentándose dolor de cabeza y cansancio. En casos extremos puede perderse la conciencia.

Contacto con los ojos: En forma de vapor, los irrita causando lagrimeo y fluido nasal; e1 líquido puede causar daño a la córnea.

Contacto con la pie1:Un contacto prolongado y constante con la piel provoca resequedad, agrietamiento y dermatitis.El líquido puede penetrar a través de la

37

piel, lo mismo que el vapor a concentraciones mayores de 5000 mg/m3.

Ingestión: Causa irritación gástrica dolor y vómito. Carcin0genicidad:No existen evidencias que este producto la induzca, tanto en humanos como en animales de laboratorio.

Peligros Reproductivos:La exposición de mujeres embarazadas a este producto, a una concentración entre 30 y 300 mg/m3 producen efectos embriotrópicos, aumentando los niveles de lípidos, incluso hasta niveles embriotóxicos.

n-butano

Seguridad

El butano es un gas inflamable a temperatura ambiente y presión atmosférica, por lo cual se debe tener especial cuidado en el diseño de los tanques de almacenamiento, tuberías y llenaderos. los vapores de butano al mezclarse en proporciones de 1.5% a 9% en volumen causan mezclas inflamables y explosivas.

Manipulación y almacenamiento: debido a su poder de solvencia orgánica relativamente alta que tiene el producto se debe evitar el contacto con algunos plásticos, caucho natural y revestimiento a base de caucho.

38

ANH~DRIPO MALEIC0

1. La Identificación del Producto química:

Nombre del producto:l Anhídrido de Maléico (Fundido) Producto Código :N-99 1 Derivado del Furano: Familia química Nombre químico: Anhídrido de Maleic0 Sinónimos :2,5-Furanodiona CAS Number: 108-3 1-6 Fórmula C4H203

* * * * * Los INGREDIENTES ARRIESGADOS * * * * *

Ingrediente el Número de Nombre/ CAS Maléico Anhidrido 108-3 1-6 La exposición Limite OSHA .25 ppm TWA; 1.00 mg/m3 TWA ACGIH: . 10 ppm TWA - el sensíbilizador; .40 mg/m3 TWA- sensibilizador Concentración Aprox. 100%

3. Identificaci6n de riesgos:

Apreciación global de la emergencia

¡PELIGRO! Corrosivo; Color: Descolorido; Forma: Líquido; Líquido fundido; Olor: Picante, Irritante; causa irritación del tracto respiratoria; causa irritación; causa quemaduras termales; puede causar reacción superficial alérgica; causa quemaduras del tracto digestivas; Los gases/fumes irritantes se emiten durante la quema o la descomposición terrníca.

Efectos de Salud potenciales: Inhalación ruta(s) de entrada ; Contacto superfcial; Contacto con los ojos; Ingestión

Los Efectos humanos y Síntomas de Sobreexposición: Inhalación aguda del anhídrido maleico( polvo) y el vapor causa irritación del tracto respiratorio. Exposición a 1.5 a 2 ppm producidos irritación nasal dentro de 1 minuto. Inhalación crónica entre obreros repetidamente expuestos a 1.25 a 2.5 pprn, efectos la ulceración incluido de membranas mucosas nasales, bronquitis crónica, y en algunos casos, asma.

El material fundido puede causar quemaduras superficiales. El contacto de la piel seco con polvo de anhídrido de maleic0 puede producir una sensación ardiente tardada, pero en piel húmeda la sensación es rojez casi inmediata, producto que puede llegar a ampollar.

El contacto superficial crónico prolongado o repitido puede llevar a un salpullido superficial alérgico con síntomas de rojez y teniendo comezón.

39

Obreros expuestos a vapores del material acalorado desarrollaron una intensa sensacih ardiente en los ojos; la exposición a las concentraciones de h u m a l i a s causó photophobia (sensibilidad dolorosa a luz fuerte), la visión doble, y un fenómeno Gsud de anillos de la vista alrededor de luces. Aviso el material fundido puede causar quemaduras termales.

El contacto repetido o prolongado puede causar conjuntivitis y corrosión de la córnea.

La ingestión aguda basó en pruebas con animales del laboratorio (vea sección 1 1), el qnhidrido del maleic0 es tóxico por ingestibn. Quemaduras severas a la boca y Cstómago así como la náusea, vomitando y la toxicidad sistémica puede ocurrir. Como ingestión crónica que ninguno informó.

Carcinognicidad: este producto no es listado p r NTP, €ARC o regulado como un carcinógeno por OSHA.

Condiciones médicas agravadas por personas de la exposición con frecuencia ojos, piel Q desórdenes de la función pulmonares pueden ser más susceptibles a los efectos de producto.

Primera ayuda para los Ojos Vacíe inmediatamente con cantidades grandes de agua y alza tapas superiores y más bajas de vez en cuando, hasta ninguna evidencia de restos del producto (1 5-20 minutos). Consulte al médico. Primero ayuda para la piel lave área afectado con jabón y riegue hasta ninguna evidencia de restos del producto (15-20 minutos). Consulte a médico. Primera ayuda para la Inhalacih llevar inmediatamente al aire fresco. Si la respiración se ha detenido, realice respiración artificial. Si al respirar le es dificil, administre oxígeno. Consulte a mkdico. Primero ayuda para la ingestión consulte al médico inmediatamente.

Punto de inflamación 215.0 OF (101.6 “C) Límites inflamables ; el límite explosivo superior (UEL) (“h): 7.1% Bajo Límite Explosivo (LEL) (“Yó): 3.4% Temperatura de Auto-ignición 890 OF 1476°C)

Fuego especial no use químico seco o los extintores contra incendios cargados con hidrante V q u e las cantidades de químicos incompatibles pueden estar presentes y pueden producir reacciones violentas o explosivas. Para fuegos más grandes, se recomienda rocío de agua, niebla o espuma de alcohol. Recipientes frescos con inundar cantidades de agua, aplique de como lejos una distancia como pgsible. Los a r r ~ y ~ s &lidos pueden ser ineficaces. Evite respirar vapores o polvos. Durante un fuego, los gases tóxicos y aerosoles pueden ser gene& p r descomposición temal y combustiún. Vea sección 8.

1

40

Fuego / Explosión seguridad: es raro que el anhidrido maleico reaccione con agua para producir ácido maleico y calor. El anhidrido maleico se descompone en la presencia de álcalis y aminas a temperaturas sobre 302°F (150°C) para producir una reacción exotérmica rápida.

6 Las Medidas contra derrames accidentales: 2 2 5 9 8 7 Procedimiento en caso de derrames evacuar a todo el personal no-esencial del área del derramamiento y ventilar el área. Utilizar el equipo de la protección personal apropiado (vea las recomendaciones de Protecciones del Empleado). Absorba el material en exceso con material absorbente inerte como arena.

7. Manejo y Almacenamiento:

Temperatura del almacenamiento (Min. / Máx.) 13 1°F (55°C) / 140°F (60°C) Vida del estante Aprox. 6 meses

Sensibilidad a la humedad y calor.

". " 'hr.

?

Precauciones de manejo y almacenamiento: utilice agua caliente o si se requiere vapor de presión baja manejando anhidrido maléico fundido. El rango de temperatura óptimo de 131 - 140°F (55 - 60°C) puede ser mantenido por el uso de 30 psig. funda a vapor en rollos de la calefacción externos. Deben equiparse todos los vasos en este servicio con una alarma de temperatura alta. La provisión debe hacerse para que no haya ninguna posibilidad de vapor de alta presión que se sustituye accidentalmente. Debe proporcionarse un rollo de vapor vertical a los tanques del almacenamiento para el anhidrido maleico hndido o deben lancearse además de los rollos de la calefacción usuales. La lanza debe extenderse verticalmente al fondo del tanque con el propósito de fundir una abertura a través del pastel sólido al fundir un tanque solidificado, para evitar la ruptura del tanque durante la expansión del material alrededor de los rollos. El tanque del almacenamiento debe equiparse con un indicador de temperatura. La temperatura de tanque de almacenamiento no debe exceder 212°F (100°C) ya que el punto de inflamación del producto es 215°F (102°C). Deben conectarse a tierra los tanques del almacenamiento eléctricamente.

8. Proteccidn persoart:

Los requisitos de protecciones supeflciales son los guantes impenetrables (ej. viton, CPE, PVC).

La ropa proteccionista la protección debe ser la apropiada (resistente a la filtración y al calor] deben llevarse equipos para prevenir cualquier posibilidad de contacto superficial con este material.

Requisitos del respirador NIOSH / MSHA deben llevarse respiradores adecuados siempre que los niveles excedan los límites de la exposición. Un respirador de suministro-aire se recomienda. La selección del respirador apropiado depende del tipo y magnitud de exposición.

41

Requisitos de ventilación descarga local o ventilación de cercamiento de proceso deben ser adecuados de acuerdo a los límites de la exposición.

Se toman mejores medidas supervisando, para determinar la exposición del empleado para que la exposición media de ocho horas sea basado en una sola muestra de ocho horas o en dos muestras de cuatro horas. Algunos intervalos de corto-tiempo prueba ( a 30 minutos) también puede usarse para determinar el nivel medio de la exposición. Deben tomarse muestras aéreas en el empleado que está respirando en la zona (aire que representaría lo inhalado por el empleado). Un método analítico para el anhídrido maleico está disponible en el MANUAL de NIOSH DE MÉTODOS ANALÍTICOS, 2 Ed., Vol. 5, 1979, de la Oficina de la Impresión Gubernamental, Washington, D.C. 20402 (GPO No. O 17-033-00349- 1).

9. Propiedadea flfcas y Químicas:

Forma fisica Líquido Apariencia líquido fundido Color incoloro Olor Picante, Irritante Umbral de olor 0.25 ppm Peso molecular 98.06 pH No Aplicable Punto de ebullición 396°F (202°C) Mínima punto de fusiónjcongelamiento 125°F (52°C) Solubilidad en agua hidroliza a ácido maleico Solubilidad (No acuoso) en acetona, eter, alcohol, etc. Gravedad específica a 77°F (25°C) 1.48 La Densidad no Establecido YO Volátil por Volumen no Establecido Proporción de evaporación < 1 (acetato de Butyl = 1) Presión de vapor O. 16 mmHg a 68°F (20"C), 1 mmHg a a 171°F (77"C), Densidad del vapor 3.4 (Aire = 1)

11 1°F (44"C), 6.2 mmHg

1. Estabilidad y Reactividad:

Estabilidad :Estable bajo las temperaturas normales y presión. Ocurre polimerización ; al contacto con metales básicos, cáusticos, y minas si la temperatura es mayor que 150°F (66°C). Bajo las temperaturas normales y presión, la polimerización no se ha informado que pueda ocurrir. Fuentes de Ignición de incompatibilidades, metales de álcali y amines. Proteger de la hurnedad y oxidantes. El anhídrido de maleico es descompuesto a través de agua a temperaturas sobre 150°F (66°C) Descomposición Productos monóxido de carbono (CO), dióxido de carbono (C02),

42

11. Información de Toxicd6gica: Toxicidad aguda Oral LD50 400 mh/kg (rata) * LD50 2620 mg/kg dérmicos (conejo) * Efectúa irritación severa y es corrosivo Efectos que irritan severamente la piel y superficialmente corrosivo Toxicidad crónica La inyección hipodérmica en ratas se informa por haber producido tumores en el sitio de aplicación. Esto se categorizó como un efecto carcinogénico equívoco. * Mutagénico En hampster se estudia el anhidxido maléico, se informa para saber si efectúa mutaciQnes genéticas. *

*NIOSH, el Registro de Efectos Tóxicos de Substancias Químicas, 1985-86.

Ninguna Información Ecológica Disponible

12. Consideraciones de la dispodcibn:

El Método de la disposición los desechos se incineran de acuerdo con el estado federal o regulaciones del medioambientales locales. Deben manejarse recipientes vacios con cuidado debido al residuo del producto.

13. Infbrmaci¿n de transporte:

Nombre del Envío técnico el Anhídrido maleico (Fundido) Volumen de Clase de carga el Anhídrido maleico Carga Clase Paquete Químicos, NOI, (NMFC 60000) Etiqueta del producto el Anhídrido maleico (Fundido) PUNTO (Superficie Doméstica) Nombre del Envío apropiado el anhídrido maleico Clase de riesgo o División 8 UN/NA Number UN22 15 Grupo empaquetando I11 Dot Product el lbs de RQ (kgs) 5000 lbs (2268.0 kgs) nivel(es) Corrosivo Arriesgúese Placard(s) Corrosivo IMO/IMDG Code (Océano) Nombre del Envío apropiado el anhídrido de maleico Clase de riesgo o División Número 8 ONU Número UN22 15 Grupo empaquetando I11 nivel(es). Corrosivo Arriesgúese Placard(s) Corrosivo ICAO/IATA (AIRE)

Nombre del Envío apropiado el anhídrido maleico

43

División de Clase de riesgo Número 8 ONU Número UN22 15 Riesgo subsidiario Ninguno Grupo condensando I11 nivel(es). Corrosivo ZRadiactivo? No-radiactivo Aire del pasajero - Máx. Cantidad 2 5 kg Instrucción del pasajero Número 822 Aire de la carga - Máx. Cantidad 100 kg Carga la Instrucción Aérea Número 8 2 3

14. IpEorrrrPacih reguladorr:

Estado de OSHA Este producto es riesgoso bajo el criterio de la OSHA Riesgo Comunicación Norma Federal 29 CFR 1910.1200. Estado de TSCA En Inventario de TSCA CERCLA Cantidad reportable 5000 lbs;. SARA Title I11 Sección 302 Substancias Sumamente Arriesgadas Ninguno Sección 3 1 1 / 3 12 Categorías de Riesgo el Riesgo de Salud Inmediato; Riesgo de Salud tardado; Riesgo reactivo Sección 3 13 Químicos Tóxicos el Anhídrido maléico, CAS No. 108-3 1-6, loo%, Estado de RCRA Cuando desechó en su forma comprada, este producto es un RCRA listó pérdida arriesgada y debe manejarse como a tal (EPA la Pérdida No. U147 Arriesgada). Los químicos siguientes son listados específicamente por estados individuales; otro prQducto la salud especifica y datos de seguridad en otras secciones del MSDS también pueden ser aplicables para los requisitos estatales. Para los detalles en sus requisitos regulador usted debe avisar la agencia apropiada en su estado. Componente el Número de Name/CAS Anhídrido maléico/ 108-3 1-6 Concentración Aprox. 100% Código PA1 estatal, MA, NJ1,

........................................

MA = Massachusetts la Lista de la Sustancia Arriesgada NJ1 = New Jersey la Lista de la Sustancia Arriesgada PA1 = Pennsylvania la Lista de la Sustancia Arriesgada

........................................

44

1s. Qtn InfOrmaci6n:

HMIS Valuaciones Salud: 3 * Flarnabilidad: 1 Reactividad: 1

O=Minimo l=ligero 2=Moderado 3=Serio 4=Severo * el =Riesgo de salud crónica

........................................

El método de Bayers' de comunicación de riesgo se comprende de Etiquetas del Producto y Material Seguridad Datos Hojas. Las valuaciones de HMIS son proporcionadas por Bayer como un servicio del cliente.

Esta información se amuebla sin la garantía, expresó o implicó, sólo que es exacto al conocimiento mejor de Corporación de Bayer. El datos en esta hoja sólo relaciona al material específico designado aquí dentro. La Corporación de Bayer no asume responsabilidad legal por uso o confianza en estos datos.

45

O j O al

w x

i

O

n O

3 m TI 9 L O n

- 0 0 0 0 0 0

N N N ".- u w u + + + w a w 8 8 5

w al

U

I

O ,I O O

. .

!

r T-

I 1

I

o N S

E . 7 Y

c

I- l l

Y 3

O Fc N c-

iando los calores de reacci6n de las reacciones principales I

Por def: AHrxn=AHc(reac)-AHc(prod)

abla obtenemos:

Hmn Unidades Valor 1 Unidades 1 Vator rH1 O

kcal/rnol .De AM a c 0 2 , c o y H20 254.727 kJ/rnol 1 066.54 rH3" ' D e butano a AMcH20 kcal/mol -353.585 kJ/mol -1480.46 hH2" . D e butano a CO2, CO y H20 kcal/rnol -634.703 kJ/rnol -2657.5

6 8

OD (J,

' o w u)= a,

WE

6 al u - b m >

n O m O

a, S

O E

A 8

N E

*hi - 7

5 " I1 =-f Q id al L

I1 4

u e, O

F 3

O ' . m N E m m a,

¿ij Y

m v)

o)

e, - E a m

hl E m a, 10

3 x

O O + W

m .r

Y 7

It

kl

N (D N

- m U P)

I +

+

+

v) w m

".. ... ...

u UI

O v1

5

d

o

9

T-

o o 2 2 O

O

- m

- d

m - m o

ÜI

- N

”

tT o O 0 cu

-- .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2 6 u7

w & m . . 63 m 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

a n O

4

a

m Q

f

W

0 0 0 0 0 O L o O L o N "

J

z + It II

, - . . . . . . I . . " . .

1

03

M

d

N

O

Q, N N

N

N a m w

. .

N E

O m

N a m >

o

........................ . ........I . . . . . ..................... .1 ...... ;*.;. . 'I .... ........................ ........................................

LA DE CAPACIDADES CALORIFICAS DE LA MEZCLA A LA SALIDA REACTOR

..... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ........................................................................................................................................

CALCULOS EN EL PRIMER ENFRIADOR agua vapor de agua

nm

..................... gases ENFRIADOR 1

.%.* .......... ^ . .". ... _.... ...... ,..I+ ^ ....................... . ...... .. ...-~,....., _ . ~ ,,_.-.,. ....... . 653.15 i! ,~~~ ..-_..-.--..... ^.

:? ................................... . ..................................... gases tienen que enffiatse hasta 60°C (140 OF) , que es una temp- Hm: entalpia de mwcla B ligeramente arriba del punto de fusión del AM. H: entalpia del agua

2

A: calor latente de vaporizacion

i(20°C)-nw*H(1200C)+nrn*Hm(400eC)-nm*Hm( agrupando 'EMPEFUTUFU DE SALIDA SE PROPONE DE:

T2("C) = 300 ALANCE TERMICO SE REALIZA PARA ENCONTRAR LA CANTIDAD DE 4 BAJAR ESTA TEMPERATURA 4NCE TERMICO dando la ec 1 de la siguiente forma:

nw*Cpw (tl- t2) +A = nrn* C~m* lT2 - T l 1

AGUA QUE

nw =(nm* Cpm*(T2-Tl)-A)/ Cpw*(tl-t2) TABLA 1: RESULTADOS DEL BALANCE

~.:::::,:-::I::::::::::-~:::":~:::;l;~:~~~::~~~~~::I::.~:~~~:::~~~~:::~~~::~::::~~~-::~:~~::::r:I::;

., .................................. ~ ........................................................................ r:

nw=j!502 [ & m o t e s agualh iiDATOS :. .................................. 3) ........................................................................... , ::..-.- - \, /{go34 ::agua reque= \ $ I. ~ I I iim3Ih .................................. I:

ir ...................... .... .... __.._ ...................... ili .................................... ii ii :,':::::::;::::::::::::::::::::::::::~~:::::::::::::~:::::::::::::~::~:~:::::::::::::::::::::;:::I::; agua requejj3252 iirn3iaño ::::::::::: :y

~ ,,"..".,... ....̂ .._ i! .. . ......... ......... . ................... !!kgHZO/h . .. iidensidad "-.. .................................... ..................................... .................................... ~ , ........................................................................... $21 7 iim3/dia

. ......................................................... ............,................ ... ..,_, __,r.l_______.

agua a 20°C

SE NECESITARIA

: 33.46 $.i 0.00688 [i 0.000007604 ii -3.593E-09 ii ::.. .... .. .... .. .................... rl .............................................................................................................. ...~~.-.---~...-.-.-.-. - c... ".." - ....~ .,,,. ." ~ * __" ..c - _..~,__ _,~ ."" ~,,,-,-,,,-..,"...,-...,,." ~ ,.,, ~

... ....................................................................................................................................... * * ..,..., CP= 36.092

.OR ESPECIFICO DE LA MEZCLA DESPUES DEL PRIMER ENFRIADOR

BALANCE PARA EL PRECALENTAMIENTO DE LOS GASES QUE ALIMENTAN AL REACTOR corriente proveniente del primer enfriador

nl ,HI

4 calentar butano

aire

T3 ("K) n,H 527.89 tm("K) 293.15

AI Reactor tml (OK) = 423.15

ando el balance de energia tenemos las siguientes ecuaciones Ice térmico 1xT2-T3) = nCpl*(tml-trn) T2-((nCpl*(tmI-tm))/nlCp3)

~~. ~

: " ~ : : = " " = = - z " -

,OR €SB€ClFiCB BE LA MUCLA HACIA EL SEGUNDO ENFRIADOR

”

CANTIDAD DE AGUA R-EQUERIDA EN E l SEGUNDO ENFRIADOR t l (OQ :.<;:::::::::::::.z::::;:::::::::::::,

nm ................................... j j 353.15 1; 164.74 ..................................... ....................................

80.00

4NCE TERMICO

TABLA 2: RESULTADOS ........... DEL BALANCE .. .......... ........ ̂ I.lr-.III.”-_,.l_____- _,-__ .-..-,...- ,,_..._ .,^~~ ............ -...... ......................................................... ....................... f‘: nw=?998 ti. : 5 ................................................................ !jKmol HZOlh fl ”DATO .................................. ....... .................................... ii ...........................................................................

r” A h _=~.. ...-. . ...- ;’ -...__.... -.....-.,-.. _! ........ 1117972 ;jkgHZO/h ............ !:densidad . -..-.--.. ~c..””I-x ...-.-..............

ii :.. agua reque=iil8.0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . iim3/h 1

:I ................ ..... .... ;:L.... -.I. .......................... ;i ................................... .ii ::.. ii agua reque=!jl55281 >, iim3laño i:

................................. ., ............................................................................................................... 11431 iim3ldia ............................. X,, .... .....- .............................................................

...................................................................... ................................... .................................................................................................................

agua a 20°C O00

nw nw ama , vapor de agua

:("C) tl("K) I Q("K) t("C> 25 298.15

3.K .......... ....-...... ......................... gases

73.25 I: ................................... ....................... ................................... ...................... ii 653.45 ::i ........................................ ....................................

(400- 120) -(300 - 20)

300 - 20)

...................................... "3 ("K) 251 7.89 ........................................ ..........-. ....... - ....................

I._.

nrn ................................... I T4 ("K) 353.1 5;: .....................................

~.::-::-~~~::::.~:~~-~~~:~::~:~~~

FLUJOS DE ENTRADA A t CONDENSADOR il

LA DE CAPACIDADES CALORIFICAS DE LA MEZCLA A LA ENTRADA CONDENSADOR

' A [ 2233.83 ___I

CALCULO DE LA CANTIDAD DE AGUA Y MALEIC0 CONDENSADOS H20 (J) agua de enfriamiento

25 salida alimentacion

Tf"C,\ 1 I - I

80 2 60

CnNnFNSbnnR 3 ,

50 KjlH calor

removido

2812.63

agua de enfriamiento

H20 (!>

V"C) 20

T("C) v hoc) 60

80 * CONDENSADOR co coz

co

02 0 2 c02

N2 N2 T("C) 1 c 4 H20 (I) 60 v c 4

H20 T("C) AM AM AM 30 H20

tantes de Antoine para calcular el cp de cada compuesto en kj/kmolK

ldeCp=a+b* kJ/kmol.K

T + c* T: K

T 2 +

'raccion mol Y viscosidad de los comoonentes a 8OoC

cp mezcla

....... ,,",". ........ _- ..... ~,..,~ ........... .,.".,_",-x,,-_ -..- -......-. .... Agua requerida ....................................... .......................................................... _____1__1

.......................... sferencia de calor de la corriente caliente

q=uadt

d*

( H 2 0 ) = / q = m c p d t 728.75 m3lh

el diseño del intercambiador constara de estas medidas y del numero de lDtubos= 1459

DISENO DE BOn#3AS .................................................................. ..................................................................

o de la potencia requerida en la bomba del enfriador 1

r del balance de la ecuacion de conservacion de energia dada por:

o n d e :

o m e n c l a t u r a : LE : energ ia c ine t i ca 2 : c a m b i o d e a l tura

: c a l o r ;F : s u m a t o r i a d e los f a c t o r e s d e f r i c c i o n

: t rabajo X : sum a to ta l d e t u b e r i a s y a c c e s o r i o s

ecuación 1

ecuación 2

ene de la siguiente manera:

o del Seider and Seader pagina 314 ido una tuberia de acero cedula 40 con 0.5 pulgadas de diametro que tiene una area transversal de 0.304 pulgadas Idas

..................................................................................................................................... ~

mdo unidades ................................ . .............................................. j ~ 2 .......................... m2 ............... ,?':::::::: m :::::::: <. ::::: ~ : ~ ~ ~ : : ~ ~ m :::: i; :::::::: :~~~~~ :::::::: <; ::::: ~ : ~ ~ ~ : ~ ~ )::: :: ::

o utilizado . . . . . .

JLO DE LA VELOCIDAD DEL FLUIDO DENTRO DEL TUBO

.......... '1 ..... :c..- :: ....,....... ........ ..................................... .!> .........,,.C___.......___,.,. ., :? .... .~~ ~ .............. ~

-

olumétrico Q (m3/h)= 9

1 del Reynolds

la velocidad del fluido es la siguiente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

i; ...................................................... .<... ......... 4."uE+u~:ws .il .........,,.. . ...................................... ........................................ ................................ i< ........... ............................ .......... 11 !j ....................................................................

V*DENSIDAD/VISCOSIDAD

nm

................................... ................................... a A22b del cranese obtiene E/D= f;0.0018

te valor y el número de reynolds se obtiene el valor de f = ii0.0058 ....................................

!I ! i ,,,,., ~~ ....................... i

JCC.E ........................................ :: ." ..............................................................

..........."............................. ......... .................................... ...................................

cálculo de SF= ft25.44 ~~~-~~~~:::::~::~:~~~:~~~.~~~~.~

S de los terminos de la ecuación 1 DE= O DZ= O

DPV= O Q= O

1 de la potencia de la bomba Jo una eficiencia de j!0.7 le Wf=3 39.08 {.im2/s2

...................... ....... .................................. ~ .. ................................................................... .................................................................... ........................

^ "I 3 :: .̂ ... 4'.

i!596.04 ji J/s ii0.80 :: ijhp

...... . .

................................. i i .................................. ................................. > ...................................

............. ........ .................... ...CCr~...r....x ................................ _..-_,,, x ....................................................................... il flujo masico kgseg = 3

__.___,,1.-,_

:i ..................................................................................................... .....................................................................................................

tomando en cuenta la eficiencia

o de la potencia requerida en la bomba alim 2

..................................................................................................................................... .,,. _... .j)

.............................................................................................................................. ,.

!L...> ....................................... -. :: "._. ...............___....._. :: ..,......_....... ......r..rr......_.r,,,..niiirr..r, >:, ....................................................................................... .......

........................................................................................................................................ ..................................................................................................................................... '<

jndo unidades in m ii inA2 ij m2 10 utilizado .jj 1 .O49 ij 2.66E-02 :! 0.864 ii 5.57E-04 ii

,.......I. < ...................... : .. .......... ....


olumétrico Q (m3/h)= 31 3 la velocidad V del fiuido es la siguiente

del Reynolds

'V*DENSIDADNISCOSIDAD

................................................................... jr ................................................................. i i 5.62E+05iimfh

.........I......... ..... 'h.. ..... ,.,,-.,,. .................. ........................................................................................ 1,56E+()2iim/s

:: .: $ ................................. ..................................................................

........................ !.4 del levenspiel se obtiene E/D= if0.0018 abla A21 a del Crane te valor y el número de reynolds se obtiene el valor de f = i;a.aosa ..,........ ...........

........................... .................................. ..........,,,,,,. ,,,. ,. * .................. .................

.................. ~. ................................. .....................................

cálculo de SF= 11882.57179 /................,.I . !.! .

de la Dotencia de la bomba

idido valor encuentras a e/D

..................................................................................................... ..................................................................................................... iiflujo masico ........-.. en kg/seg 1.462 ............... .. ..."......................................... .. ..........................................................................................................

en cuenta la eficiencia

o de la potencia requerida en la bomba del condensador

,~ ...................... ............................................. ........................ ~ ..... ...........

. i ...,. ..,_ ........................ :: .,,,,,, ..,.... i ..,.,,, ..,....... ..LA , ..,.,........ -.-~ ...,. ~ : ...,,,,,,,. ...<..."<,.. ..*........ L

......,,....,......,,,..,.................-..,...-....,....C......,...,.I ,,,- ...................................... ~~~ ......,... .................. , ......,. ..... 11.1 ........ I.., ~ -....,. .... ando unidades In m j j ii 10 utilizado

......... . .............. ~ . 5 ; 5 ~ , 0 1 T ~ . . " ~ l ~ ...... I..... ~ ~ ~ ~ ~ ~ . . . ~ .. ................ ...- ~..,5:08Em"".,<., .... - >: . - :: ................................................................ :: ............................... :: .............................. A' .....................................................................................................................................

JLO DE LA VELOCIDAD DEL FLUIDO DENTRO DEL TUBO ..................................................................... ............ .......................

,olumétrico Q (m3/h)= 729 la velocidad V del fluido es la siguiente ; i r.,.43E7'u7')'mil~

:::::::: 3;@E+6$:$Gjg: ::::::::::::::,::: +; i : 'y: r ."., ... :-,.-< .... .....- x , .....,,,..... ................... : ........................... ,, ............... ..,, .... ,, .....................*.. ............ , .............

) del Reynolds


................................... a AZZD del cranese ODtlene ~~~~cf"'~~~~"'~"'~'"'~~~

................................... ...................................

te valor y el número de reynolds se obtiene el valor de f = ~ l c u l o de ........ ................................... ..................,.. = 2

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

o de la potencia requerida en la bomba alimen 3

....................................................................................................................................... ........................................... ............................................................................................. mdo unidades 10 utilizado !,! 1,049 ;i 2.66E-02 i; 0.864 ii 5.57E-04 :I

in j; m ii in2 .!i m2 $ I? . ,. ..,... . -. .........."....................,......... ........... .._.. .................... -..;: .̂x...-..........,.., /*I ^ - :.! .... ............ .......................... .................-. ............ <: .,. ..,...,... ~ ................. ..,...........,. <

j i ............................... .i ................................................................................................ >! .................................................................................................................................... i

...................


,olumétrico Q (m3lh)= 3

1 del Reynolds


................................................................... : .................................................................... la velocidad V del fluido es la Siguiente ii y, 4.83E+03ifmth " .'r ::

_.̂ . >..: ............................................ ........................... ............................ ................................ ii 1.34E+OOi;m/s .................................................................... ,: ....................................................................

~ : ................................. ................................. a A22b del cranese obtiene c;/D= ;iO,OOl8

: . ~ : . : . : . : : : ~ ~ ~ ~ ~ : ~ : ~ ~ ~ : ~ ~ ~ ~ . :

.................................... .................................... te valor y el número de reynolds se obtiene el valor de f = ! ii0.0068 :.-.".~- .........-.- ....... ......- 11 ...................................

.................................. <?. ................................ cálculo de SF= @ , 8 9 . ...................................................... ........ .......................................

de la potencia de la bomba 10 una eficiencia de 110.7 le Wf=;:lll . I 2

................................. ...................... ...... ..-.......... /1

............................... ..................................................................... ................................. > >:

j$yQ/s2 ....... .̂....x.~....,.~...-.."> ....................................... 2354.19 tJ/S tomando ................................. ',> .................................. ~ .I ii0.21 jjhp ............................................ i) ....................................

en

........................................................................................................

iiflujo :: rnasico en kglseg 0,9713 ...................................................................................................... ......................................................................................................

cuenta la eficiencia

;A CENTRIFUGA 1

; de compra de la bomba centrifuga del enfriador 1 :¡a de la bomba KW= 0.60

A CENTRIFUGA 2


la para el cálculo del factor de instalacion FMBAa=FP*FM

2P*FBMAa

A CONDENSADOR

de compra de la bomba para el condensador parcial :ia de la bomba KW= 32

la para el cálculo del factor de instalacion FMBAa=FP*FM ......................................... ...................... __...............................x... ...... x .......................... ~ ..... .............,...,........... ~ w I ~ ............. ii

......................... .................................... A" -

.....,..,,........... :< .................................,,,..- G.... ..... ..",..,.,. . , .................., :;

2P*FBMAa

de compra y de instalación cálculados de acuerdo a SEIDER. )rtan los costos de 3 bombas centrifugas, pero solo se muestra el calculo de la potencia de una pero el desarrollo iismo.

o de la potencia requerida en la bomba alimen 4


..................................................................... ...................................................................... ,olumétrico Q (m3/h)= 2.29 la velocidad V del fluido es la siguiente 11 4.1 1 E+03<h#h ......-

I del Reynolds

I *r<+ .................................. .............................. .................. .............. ....................................... 1.14E+OOjjm/s ... ................................................................. ....................................................................

'V*DENSIDADNfSCOSfDAD

.................................... ................................... a A22b del cranese obtiene E/D= i1).oOl8 ................................................. ....................................

.................................... .................................... te valor y el número de reynolds se obtiene el valor de f = iiO.0068

,

:t .."...... " ................... ""2 ................................... ...................................

~ ................................... cálculo de SF= 117.56 ..... ..... ..................................... ............... .....................................

de la potencia de la bomba ................................... I ,,,. ............ .x. ,,,. ,*... ...........

lo una eficiencia de 20.7 le Wf=ilf09.54 #m2/s2

................................. i:.. ............................. :: ...................................I .................................

.................................................................................................... : ..................................................................................................... iiflujo masico en kg/seg 0.4912

<.."., ....................................................................... ............ ...........

.Llx.r.x.......".".<I ........................................... ii76.86 i: 11 J/s tomando en cuenta la eficiencia ,d. 1 o llhp ................................. .................................. :..::.:::y:>:::7;*:z :::: :::?,:;:;:!;

o de la potencia requerida en la bomba alim 2



'Fz; .............. ... ........ ...................... Fw .............,,....,.- ........ wwI ........... I:

,.~ .... -. ......... ~ ~ ~ . , , ~ ~ ......... ................. " ................................................ __ .................... .......... .....,.......-.... 2 ; ......... ...............-......... <L,- -._. ....... - ................ ",,;:

CP*FBMAa ............ _.__.^ ........................... -.. ................................ G.s-al ......... ~~.~ ........... .,,, ~ ~ ~ s - ~ . ~ . . . ~ ~ ~ ,..... .~ _ .............. ...::

....................................................................................... ., ................................. ~ u c T ......................... .............. ~ .......... r 9 c i ~ ~ ..................... ~ ~ ~ ' 8 ...........

................ :: ............................... i? ............................... >: ................................ :i ....................................................................................................................

3 de la potencia requerida en la bomba alimen 3

, de compra de la bomba centrifuga del enfriador 2 :ia de la bomba KW= 0.15

la para el cálculo del factor de instalacion FMBAa=FP*FM ~ ....... __X.,l. .. ci;' .........,,... " ............................ ~ ........................... " ....., ~.~~~ ...............

f - ~ ~ .._...._.~ _........ ...... ..... .... .............. . . .....-.... ...

2P*FBMAa

..-.., :. ,. ........,.,,..,,.................. > S ..,,, ...,.,. .-_. :: ... ........ .. ............. c: .................................................. .i ............................... :: ...................................................................................

I de la potencia requerida en la bomba alimen 4

de compra de la bomba para el condensador parcial .ia de la bomba KW= 0.0769


2P*FBMAa

D de la potencia requerida en la bomba solrect

....................................................................................................................................... ........................................................................................................................................ mdo unidades Y 3 in m ii in2 ii m2 10 utilizado

............. i.....,..,,- ..... .........C..., ..,,, ........ .....-...-, ~.,,.E.-.-.-......,...I.~...-.- -.,.., ~ ..... ...,. ............ ~..,~ "__ ~ :.:, '........ ............. ,... ........................................... ~ .... ..__..-,-..., ~ ........__.. .. ~~ p: 1.049 ' 2.66E-02 ii 0.864 ii 5.57E-04 {j: .................................... :. .................................................................. ................................ :> ......................................................................................................................................


..................................................................... ....................................................................... ,olurnétrico Q (m31h)= 0.40 la velocidad V del fluido es la siguiente 11 7.21 E+02m/h

I del Reynolds

.-. ......._..-x ,.. ........., _, ~ .j (. ,... ........ ....... ............................... . ......................... ..... ............................................ 2,00E-O1j{m/s :i ................................. i ................... :f ...................................................................


................................... .................................... a A22b del cranese obtiene dD= iio.ooq8 . C" ......." -..-.... ...... _.-.. . ....................................

.................................... ..................................... cálculo de SF= 91.33 ............................ ........................ . ....................................

....................................................................................................

ijflujo :..- masico en kglseg .̂... 0 , M l l I] -...._ .................................. . .................................... ............................................ ............................................ de la potencia de la bomba lo una eficiencia de 20.7 le Wf=:202,6? 1- ..... j;m2/s2

................................ ~~~ .,.? ............... ............................

.................................................................... 2:

$23.63 $J/s ..) tomando en cuenta la eficiencia

. ................................................................... ..X.".* ,,.. .......xi 4 . ,,.+,r.-,r ........ ..,, ................

.................................. ........................ i.;0703 ;!hp .......................... .., ..... ....................................

o de la potencia requerida en la bomba solrect



.p-. , .............. ...........,....,... -...... ..... "... mBK,r ir.. ~ ,.""" ...................................... .............

.................................................. ...............................................

...............................rC.CC.....~....i ..... ..-.__,, >i ...... *..* ........................... ...,.

CP*FBM"a

3 de la potencia requerida en la bomba libre



I;r- ......................... F'" ..................... FBM it ..... j. ......... ~ .......,........, r" ." ....,,,,.........".......".... 54 .......................

................................................................................... L.-' ;:

........,.... ........... ..., :: .-.... ....-,......,..,.._,........... :.- ..,, -.,- ., ..,.,"..,...... -.-.-.-.-.-.-.-.-.,-.-.-::

2P*FBMAa

o de la potencia requerida en la bomba solrect

.................................................................................................................................... _, ...................................................................................................................................... .. ando unidades in ............ m 2 in2 ii . m2 ... j f 10 utilizado j! 1,049 ;/ 2.66E-02 i i 0.864 ii 5.57E-04 ii

I! .........,,... I .X.,. ...x .....,, ~ ,.. ...,...................,..,,..,. 2 ~ ^ ;. .., , ............, ~ ^ ......,....,......... >:,

., ........... ................................. .. ......... ... .................................. .. ................................................ ....................... ...., .,.... ~. _ _ __,,.,_______ ~

!i ............................... +. ................................................................................................. ..< .....................................................................................................................................


.................................................................... ................................................................... ,olumétrico Q (m3/h)= 2.28 la velocidad V del fluido es la siguiente [I 4.09E+03jb/h ,, .

I del Reynolds

.......................................................................... fi 1.14E+OO;j~s ..................................................................................... .................................................................... ...................................................................

‘V*DENSIDADA/ISCOSIDAD

................................... ................................... a A22b del cranese obtiene E/D= ifo.~a.t8

.s. .......... .....~. ........... .., ..,............... :: .......................................

....................................

.......................................-..-....,. I? te valor y el número de reynolds se obtiene el valor de f = i;O.Offi8

..................................... ..,. .................................... ....................................

c&lculo de SF= 87.54 ............... -x .. -,,,,-..,.-...__ d. ...................................

de la potencia de la bomba lo una eficiencia de 80.7 le Wf=;t09.53 $jm2/s2

..................................... .,<.,,,., ,,..... ............................. ...............................................................

:~;;~~~~~~,-,~:~,~;;;~~ $76.84 .,. ._ % ...................... .......... , ............................... ., ..

$/S tomando ;g”lo jiihp :L. ......_ ................................. ...................................

..................................................................................................... ....................................................................................................... iiflujo :: masico en kg/seg 0.4912 *. ,..... ..................................................................................................... .................................................... .............................................

en cuenta la eficiencia

30 dor 1 Costo de compra

CP= 4,259 $DOLARES Costo instalacion

Costo total de instalacion CBM= 12,557 $DOLARES

CTBM= 14.81 7 0.18 fracción caract. para la continclencia Costos de sitios Csite= 741

- y los honorarios

0.05 del CTBM Costos de servicios

Costos de asignacion Cserv= 741 $DOLARES

Casig= O $DOLARES !ECTA PERMANENTE CDPI= 33.1 13 $DOLARES

Costos de contingencias Ccontig= 11,590 $DOLARES

)TAL DEPRECIABLE . . CTDC= 44,703 . . . $DOLARES 0.35 del CDPl

Costos de terreno CterF.894 $DOLARES

Costos de regalias Creg= 894 $DOLARES

Costos de arranque Carran= 4.470 $DOLARES

TAL PERMANENTE CTPI= 50,962 $DOLARES CTPlmod= 48,414

CaDital de trabaio Ctrabajo= O $DOLARES

)TAL INVERSION CTCI= 48,414 $DOLARES

0.02 del CTDC

0.02 del CTDC

0.1 del CTDC 0.95 factor típico para Mexico

tal tota de inversión se calcula siguiendo el formato de arriba para todos los equipos, por esta razón solo ro estos ejemplos.

2UIPO ,orbedor pacado

Costos de contingencias ................................. .................................. Ccontig= 185,864 .............................. $DOLARES ......................................... ........................... ...................................................

TOTAL DEPRECIABLE CTDC= 716.903 0.35 del CDPl

Costos de terreno .................................. ................................ Cterr- 14,338 $DOLARES ............................... ::

..................

Costos de regalias .................................. .................................. Creg= 14,338 ................................. $DOLARES !:

. . . . . . . .

Costos de arranque ................................. ................................ Carran= 71.690 $DOLARES !! .............................................. ...................................... ..................................................... ..........................................

OTAL PERMANENTE CTPI= 81 7,269 .$DOLARES i! ..................................................... .................................. ..................................................... .................................. CTPlmod= 776,406

Capital de trabajo .................................. .................................. Ctrabaio= O $DOLARES i i

0.02 del CTDC

0.02 del CTDC

0.1 del CTDC 0.95 factor típico para México

~ ~~ ~~~~ --a ~ ~ .................................. -~ ............................................ ................................................ .............................. FOTAL INVERSION CTCI= 776,406 .................................. $DOLARES j ..................................................... ...................................................... ...................................

2UlPO DESCRIPCION '.e* 4 Costo de compra .................................. ..................................

CP= 1,302 .................................... $DOLARES !! .............. ...

Costo instalacion

Costo total de instalacion

.................................. ................................ CBM= 4,166 ................................. $DOLARES ::

..............................

Costos de continaencias .................................. .................................. Ccontig= 3,807 $DOLARES ;:

TOTAL DEPRECIABLE CTDC= 14,683 $DOLARES !:

"

..................................................... ................................ ..................................................... ...................................

..................................................... .................................. ..................................................... ..................................

Costos de terreno ................................. .................................. Cterr= 294 ............................... $DOLARES ii

.................... Costos de regalias .................................. ..................................

Creg= 294 .............................. $DOLARES !! .................................

Costos de arranque ................................. .................................. Carran= 1,468 ................................ $DOLARES ;i ............................................ ............................................ ...................................

OTAL PERMANENTE CTPI= 16.739 $DOLARES i i ..................................................... .................................. ..................................................... .................................. CTPlmod= 15,902

Ctrabajo= O $DOLARES i: Capital de trabajo .................................. ................................

.................................................... .............................................. ....................................................... ............................................... . . .

rOTAL INVERSION CTCI= 15,902 .$DOLARES ;; ..................................................... .................................. ...................................................... ...................................

0.35 del CDPl

0.02 del CTDC

0.02 del CTDC


lUlP0 ,.ext 3

.................................. .................................. Casig= O ...................................... $DOLARES ji ....................................................... ...................................................... .....................................

)IRECTA PERMANENTE CDPI= 11,187 .................................. $DOLARES ii ..................................................... ...................................................... ..................................

Costos de contingencias .................................. ..................................

Ccontig= 3,915 .............................. $DOLARES ;; 0.35 del CDPl ................................................ ..................................................... ..................................

TOTAL DEPRECIABLE CTDC= 15,103 '$DOLARES .................................. ;; ..................................................... .................................. .....................................................

Costos de terreno

Costos de reaalias

.................................. ................................ Cterr= 302 ............................... $DOLARES i: 0.02 del CTDC

..................................

" .................................. .................................. Creg= 302 ........................... $DOLARES !i 0.02 del CTDC

............................... Costos de arranque .................................. ..................................

Carran= 1 3 1 O $DOLARES.. :: ............................................. ........................................... .............................

OTAL PERMANENTE CTPI= 17,217 .................................. $DOLARES ii ..................................................... ..................................................... .................................. CTPlmod= 16,356

Capital de trabajo .................................. .................................. Ctrabaio= O $DOLARES ii


.............................. .......................................................... ...................................................... ..................................

rOTAL INVERSION CTCI= 16,356 '$DOLARES .................................. ..................................................... ...................................................... ...................................

2UIPO :.ext 2

DESCRIPCION

Costos de contingencias ..................................

Ccontig= 7,613 .................................... $DOLARES ;; CTDC= 29,366 '$DOLARES .................................. ;;

..................................

........................................................... .................. ............... .......... ~ ........................................ TOTAL DEPRECIABLE

~

..................................................... ..................................................... ..................................

Costos de terreno .................................. .................................. Cterr- 587 .............................. $DOLARES ;;

.............................. Costos de regalias .................................. ..................................

Creg= 587 ............................ $DOLARES ;! ............................... Costos de arranque .................................. ..................................

Carran= 2,937 $DOLARES .......................... i! ............................................... ............................. ............ . . ~ ~ ........... 'OTAL PERMANENTE CTPI= 33,478 .................................. $DOLARES ii ..................................................... ..................................................... ..................................

CTPlmod= 31,804 Capital de trabajo ..................................

Ctrabaio= O $DOLARES ii ..................................

0.35 del CDPl

0.02 del CTDC

0.02 del CTDC


~ ~~ ~~~~ ~" .................................... ..................................................... ..................................... .................................................... rOTAL INVERSION CTCI= 31,804 $DOLARES .................................. :: ..................................................... ...................................................... ...................................

lUlP0

Costos de terreno

Costos de reaalias

.................................. .................................. Cterr- 3,533 ............................... $DOLARES ;:

.....................

" .................................. .................................. Greg= 3,533 ................................. $DOLARES : j

. . . . . . . . . . . . . . .

0.35 del CDPl

0.02 del CTDC

0.02 del CTDC


DESCRIPCION Costo de compra .................................. ..................................

CP= 3,720 $DOLARES i i .............................. . . . . . . . . . . . . . . . . . Costo instalacion .................................. ................................

CBM= 11,904 ................................. $DOLARES i! ..............................

Costo total de instalacion ~~

. . .

CTBM= 14,047 .~ ~ ~

0.1 8 fracción caract. para la contingencia Costos de sitios y los honorarios

Csite= 702 0.05 del CTBM Costos de servicios .................................. ..................................

Csetv= 702 $DOLARES i: ................................... ................................. Costos de asiclnacion

.................................. . Carran= 4,195 $DOLARES $

'OTAL PERMANENTE CTPI= 47,825 .$DOLARES ;; CTPlrnod= 45,434

................................ ......................................... ........................... ............................................ .................... . . .

..................................................... .................................. ...................................................... ..................................

Caoital de trabaio

0.35 del CDPl

0.02 del CTDC

0.02 del CTDC


2 - .................................. ................................ ............................. ~ ...................... Ctrabajo= O $DOLARES ;:

CTCI= 45,434 $DOLARES i ; ................................. ..~.. . ~. .............................................. .................. ,. ................

rOTAL INVERSION ..................................................... .................................. ...................................................... ...................................

ño del tanque de almacenamienln parala amton2

dad de moles de acetona requeridos para el proceso en m 3 / min = 0.0025 la capacidad del tanque se dara de cumpliendo con el reglamento de segurldaa para almacenamiento de hidrocarburos.

xificaciones: 1300.36 ue cilíndrico de aceru al-carbón

.................................................................................................... )" ...-.........-... -*-........,> ....-. >"......- .... ̂ ...." I".x.;2.c- ... -x "<>.....,, ....-.,.-,,.. <: "m ;;, ::

m 1 2 i j 390.6 1; m

:::,:.:.: ::::::: -.:I:1:::~~~?~~~~~:,:::~~~:~:::.~~:.~~,:::,l:::~::22:~::~,:~~

......................................... ..................."..̂ ........~............ .............. __"^ ...............................................................................................

-D - iúla del costo de compra Formúla del costo de instalaci6n 1 780*Cx0.87*D"1 .23 CBM= CP*[2.86+1.694*FM*(10.01-7.408*LN(P)+1.395*(LN(P))"2)] le: donde: lngitud. del agotador en metros P= presión en bar iámetro del agotador en metros

....................................... E. m ;; .................................. ....... . . ........ ..........-. "v..I -. .. ............., ,., ...........,....-,

7 771 i'. ............................... :: ......... ? ......................... :i ......................................................................

Ao del tanque de almacenamiento para el butano con las siguientes caracteristicas.

iilogramos de gas butano que se requiren almacenar semanalmente son 2,688 kgmolkemana cambiar a unidades de m3lsemana se divide por la densidad molar que se obtiene de la tabla del Perry valor es de 12.62 kgmoVm3.

(lumen= 213 rn3/semana t > E) ámetro= 4.5 m ongitud= 13 m I I

s.. ....................... - //

1 .

'\ "I- P

i_ I /.<

L 1 el cilindro sera horizontal esto cumple con las normas de almacenamiento de sustancias inflamables.

....................................................................................... ......................................................................................... f# $ pf&#q .# t ..,,, ,,,,,,x,,i.... I .....x..... ,."....x .....,..............,,,, ~-~ , ..-.................. .._I.- - ....".. ...........--,-.-...... . ... ......... . ................. . 1 ji 45 ii 398.6 $1

................................... :; usd ;! ,.-,_.. ..................................... <

.............. ......S .............................. .?::

CP=$134,170 j:i ..........-......., ~

......- , ................ ................ : j

.................................

.......................................................

ño del tanque de almacenamiento para el anhidrido maleico

dad de moles de acetona requeridos para el proceso en m3 /hora 2.8 la capacidad del tanque se llara l e cumpliendo con el reglamento de seguridad para almacenamiento de hidrocarburos.

*,

!cificaciones: Je cilíndrico de acero al carbón

-D - -D - .pecificacion de almacenamiento de tanques señala como un máximo de almacenamiento de líquido de 800 m3 por lo que :ro requerimiento es almacenar el maleico líquido por no más de 3 días, para ello ocuparemos dos tanque de almacenamiento ma capacidad de 67 m3/día . 110 del alamacenamiento semanal = 67 m3Isemana

, .................................................................................................... .( tlumen= 67 m3/dia ii : c ..........,.,... F I -.-,*__.- ii ::".". P(BAR) ..,.. .-,,I * i j 1 i:

ámetro= 4.5 m 1 2 ir 390.6 { { .......... ... . ..... ,.."k .^. .......- . x .. ......-..- M.:::

~ .- ............. .̂̂ .. ~ ~ ........ _" ..........-.....-..-. 1 .-.-.-. ::. ....................................................................................................... ......................................................................................................

L= 4 m \úla del costo de compra Formúla del costo de instalación 1780*LA0.87*DA1 .23 CBM= CP*[2.86+1.694*FM*(10.01-7.408*LN(P)+1.395*(LN(P))"2)] e: donde: Sngitud del agotador en metros P= presión en bar iámetro del agotador en metros

................................... .................................................... ii usd .il

CBMzj22,396,964 :: .................................................................... ..................................................................... ........................................ .....,, . ,,,. ............................. - 4. .....................................................................

i o del tanque de almacenamiento para el agua

-D - Aando la cantidad de agua para almacenar

U agua= 440 m3/año

I

L

+

+

o O O O O O O P

z o 3

4 n

W

2 w

L al

al u)

U

f !!!

O

O 4-

m a, c E ._ c

m u) m *"

- m o c a, O a

.-

c

c S K a, C O u) .-

j diseÑo de una planta para la fabricación de …148.206.53.84/tesiuami/uam3597.pdf · 4.5...

Documents