DISEÑO CONCEPTUAL, PLANTA DE PRODUCCION DE ACETONA POR MEDIO DE ALCOHOL ISOPROPILI CO. Héctor David Álvarez Roldan; John Henry Castro; Juan Felipe Hincapié, Ana Cristina Restrepo, Alejandro Ocampo, Tatiana Álvarez, Oscar Hernández, Daniel Suarez Muñetón. In geniería de procesos, Escuela de Procesos y Energía Universidad Nacional de Colombia , Sede Medellín, Colombia. Cra. 80 x Cl. 65. Barrió Robledo. ARTICLE INFO Article Hi story: Report Completed: 26-022012 Keywords: Acetone, isopropyl alcohol, Endothe rmic Reaction, Process Design, environmental safety, low cost ABSTRACT Acetone i s a water miscible liquid, used as an important organic solvent, chemical interm ediate, medical and cosmetics. The acetone is obtained from cumene process for p henol and acetone, by the direct oxidation of propylene using air and catalytic dehydrogenation of IPA; it's the most used method because of the product´s purity. T his process an aqueous solution of IPA is fed into the reactor, where the stream is vaporized and reacted is over solid catalyst. Some advantages of the process are: worldwide production method, less separation required and production is lo w cost, not a dangerous compound present along with acetone and acetone is prima ry product. 1. INTRODUCCIÓN. En la ingeniería de procesos un buen diseño de planta determina el fu turo del proyecto en el que se interviene; y la alta competencia de mercados nac ionales e internacionales, acosa a la excelencia de prestación de soluciones y a n utrir un temperamento de toma de iniciativas, además de la incorporación de innovación en tecnologías y procesos. Por lo tanto la clara metodología, creatividad, conocimi ento y programación de actividades junto con el cumplimiento de estas, es trascend ental para garantizar lo que se quiera obtener como producto o servicio. En el p resente se muestra el desarrollo del diseño conceptual de una planta de producción d e Acetona a partir de Alcohol Isopropílico (IPA) la cual se desea que sea ajustabl e en capacidad y tipos de operación, controlable, de bajas emisiones contaminantes y de producción de bajo costo. Condiciones de operación de los equipos. Todo esto t eniendo presente de forma ªa prioriº las siguientes consideraciones: Seguridad: Incl uye el predecir qué puede pasar en la planta y qué medidas se deben tomar, también el impacto ambiental que debe ser positivo o, en 2. JUSTIFICACIÓN. La Acetona es de amplia utilidad en la industria, en la fabricac ión de Metil metacrilato (MMA), Acido Metacrílico, metacrilatos, Bisfenol A, entre o tros, pero ésta también puede ser utilizado como: Solvente para la mayoría de plásticos y fibras sintéticas Ideal para adelgazar resinas de fibra de vidrio Limpieza de pr endas de lana y piel Limpiar herramientas de fibra de vidrio y disolver resinas de epoxi Limpieza de microcircuitos y partes electrónicas Se usa como componente v olátil en algunas pinturas y barnices Es útil en la preparación de metales antes de pi ntarlos. La acetona es usada frecuentemente como limpiador de uñas [1] A la hora d e producir Acetona se presentan diferentes métodos, de los cuales destacamos tres: Proceso Cumeno, proceso oxidación de polipropileno y el proceso de Deshidrogenación de alcohol Isopropílico. El proceso Cumeno es el más común a nivel mundial, pero como producto secundario está el benceno (cancerígeno) bajando la pureza
de la Acetona y aumentando los costes de producción por la separación. La oxidación de polipropileno tiene una baja conversión de acetona y la pureza de los reactivos d ebe de ser del 99%. En la deshidrogenación de IPA se obtiene Acetona de alta purez a, se puede utilizar el IPA en solución acuosa, la conversión de acetona es alta y n o tiene sustancias significativamente peligrosas para la salud. Este proceso nos deja como producto principal la acetona de la cual se mencionaron sus múltiples u sos, y como productos segundarios: el Hidrogeno, ampliamente utilizado en la ind ustria química: síntesis de amoniaco, procesos de refinería, tratamiento de carbón, entr e otros. Por lo tanto optamos por el proceso de deshidrogenación de IPA ya que ofr ece grandes ventajas y resultados con bajos costos de producción.
Simular una planta de producción de acetona a partir de alcohol isopropílico, estima ndo así las características debidas de diseño y los parámetros adecuados de las variable s, para operar la planta de una manera segura y eficiente. Optimizar el proceso productivo de la acetona a partir del alcohol isopropílico mediante la implementac ión de corrientes de reciclo y uso de adecuado de cada equipo involucrado. Cumplir a cabalidad los decretos de seguridad ambiental que se puedan presentar dentro de la planta de proceso. 4. PROCESO DE PRODUCCION 3. OBJETIVOS. Objetivo General. Realizar el diseño conceptual de una planta de pro ducción de 2000 toneladas de acetona/año, capaz de suplir parte de la demanda colomb iana, que cumpla con las condiciones técnicas adecuadas. Objetivos específicos. Estructurar el diseño preliminar de una planta de producción de acetona, de manera que se haga una elección cuidadosa y correcta de los equipos d e operación requeridos, especificando dimensiones, materiales, costos y capacidad de operación de cada uno de estos, junto con la disposición adecuada y unión secuencia l debida. Establecer y/o mejorar el sistema de control, para optimizar el diseño c onceptual de la planta. La Acetona se fabrica principalmente mediante los procesos de peroxidación del Cum eno o la deshidrogenación del Alcohol Isopropílico (2 ± Propanol). En el primer proces o, que es el utilizado en mayor proporción, el Cumeno se oxida hasta hidroperóxido, el cual se rompe para producir Acetona y Fenol. En este proceso se producen gran des cantidades de Benceno como subproducto. En el segundo proceso, que es mucho más costoso, el alcohol isopropílico se deshidrogena catalíticamente para obtener acet ona e hidrógeno. En la tabla 1 se muestran las principales características de cada u no de los procesos para la producción de acetona. El proceso que se desarrollara e n el presente es via alcohol isopropílico, este es un proceso endotérmico a. Se ha e studiado un gran número de catalizadores como Cobre, Zinc y Metales de Plomo, además de los óxidos de Cobre, Zinc, Cromo, Manganeso Magnesio. En un proceso típico, la m ezcla azeotrópica de agua e IPA (87,8% en peso) se vaporiza y se alimenta a un lec ho catalítico en un reactor especialmente diseñado para permitir una transferencia d e calor eficiente. El Hidrógeno que se produce
puede mezclarse Tabla 1. Principales características los procesos para la producción de acetona. Vía Cumeno [1] Oxidación de Deshidrogenación propileno [1] del IPA[1] Baj a pureza de acetona Baja conversión Impurezas toxicas Alta pureza acetona Alta con versión No hay peligro en las impurezas Cortos procesos de separación para la purifi cación Requiere materia prima de alta pureza Alta pureza acetona Alta conversión No hay peligro en las impurezas Cortos procesos de separación para la purificación Largos procesos de separación para la purificación Las materias primas son altamente toxicas con el alimento para prevenir fallas del catalizador. El reactor está compuesto de una gran cantidad de tubos. La reacción produce Hidrógeno como un muy valioso subpr oducto. Este se separa por condensación de los otros componentes. La Acetona se se para por destilación [1]. En la figura 1 se muestra un diagrama sencillo del proce so, es de resaltar que este no cuenta con los equipos auxiliares, tales como tor re de enfriamiento, bombeo, torres de enfriamiento, quemadores y caldera; en al figura 2, se hacen las respectivas correcciones para contar con el diagrama comp leto y poder saber que equipos en necesario dimensionar. Materia prima en solución acuosa Figura 1. Diagrama inicial del proceso.
Figura 2. Diagrama del proceso. 6. EQUIPOS DE PROCESOS. 5. ESTIMACION DE PRODUCC IÓN. A nivel mundial se ha encontrado que en el 2010 se tenía una capacidad instalad a de producción de 6.7 millones de toneladas anuales. Además, se conoce como estadísti ca del DANE que las importaciones anuales de acetona, están alrededor de 2000 ton/ año, siendo esta únicamente para uso en laboratorios, así que se propone generar la ma yor parte de la demanda colombiana, es decir, se propone hacer el diseño conceptua l de una planta que produce 2000 toneladas/año de acetona de alta pureza. 6.1. INT ERCAMBIADORES Como el proceso requiere calentamientos antes del reactor y poster iormente enfriamientos, se platea la propuesta de aprovechar el calor que es nec esario retirar al salir para el calentamiento que se requiere antes del reactor, así que con los gases de salida del reactor se precalentara el agua que posterior mente se dirigirá a la caldera., como se muestra en la figura 3.
de intercambiador y las sustancias que se tengan. Después se calcula la superficie inicial. (1) Después de estos pasos, se debe definir una configuración del intercam biador. Para ello se debe especificar: Materiales de tubos y coraza. Diámetro, lon gitud efectiva y tipo de arreglo de los tubos. Estimar el número de tubos a partir de la superficie inicial. Especificar el diámetro de la coraza mediante el número d e tubos que más se aproxime y el número de pasos, a partir de la tabla 9 del Kern. F inalmente se calcula el área de transferencia de calor para el intercambiador espe cificado. 6.1.1.2 Cálculo para los coeficientes de película en el lado de los tubos. Para hallar el coeficiente de transferencia de calor h, tanto para el lado de l os tubos como de la coraza, se usa la correlación: (2) 6.1.1.1 Cálculo de temperatur as. Como se conocen las temperaturas de todas las corrientes, se calcula la LMTD , y en base a esta y las figuras 18 a 23 del Kern se halló Ft que es la diferencia verdadera de temperatura . Posteriormente se calculan las temperaturas calóricas. TC y tC. Para dicho cálculo se debe conocer el factor FC denominado fracción calórica y que se obtiene de la figura 17 del Kern. Luego se supone un valor tentativo d e UD basados en la tabla 8 del Kern, según el tipo 1 Figura 3. Propuesta intercambio calórico. 6.1.1. Pasos para el diseño de los intercambiadores de calor. Para realizar el dis eño de los intercambiadores de calor se utilizó el método descrito en la sección 9 del l ibro Métodos y algoritmos de diseño en ingeniería química.1 Todas las propiedades (condu ctividad térmica, viscosidad, capacidad, etc.) tanto de las sustancias puras, como de la mezcla se obtuvieron del programa ASPEN PLUS. Donde jH se obtiene de la figura 24 del Kern. Las propiedades del fluido que va por dentro de los tubos se calculan a la temperatura tc, pero para hallar la vis cosidad a la temperatura de pared se debe suponer inicialmente una temperatura t w uniforme a lo largo de los tubos. 6.1.1.3 Cálculo para el coeficiente de película por el lado de la coraza. Al igual que para el lado de los tubos, se usa la corr elación para el cálculo del coeficiente de transferencia, pero en este caso jH se ob tiene de la figura 28 del Kern y las propiedades se evalúan a una temperatura TC Palacio, S. Luz Amparo; Tapias, G. Heberto Saldarriaga, M. Carlos. Métodos y algor itmos de diseño en ingeniería química Ciencia y tecnología editorial Universidad de Anti oquia. 2005. Págs. 54-58
. También se debe suponer un espaciado en los deflectores y espaciado entre tubos. 6.1.1.4 Cálculo del coeficiente total de transferencia de calor. Para hallar el U c (coeficiente total de transferencia de calor limpio), se usa la ecuación 3. (3) plantear una nueva intercambiador. configuración del 6.1.2. ESPECIFICACIONES DEL EVAPORADOR Una de las consideraciones más importantes para el evaporador es que la mezcla de IPA y agua entra a una composición cercana al punto azeotrópico, por lo que al llevar la mezcla al punto de ebullición, no se d istinguirá entre un líquido saturado y un vapor saturado, pues ambos estarán prácticamen te a la misma composición (tal como ocurre en una sustancia pura). Las condiciones iniciales son se presentan en la tabla 2. Tabla 2. Condiciones iniciales del ev aporador Flujo Punto Presión (kmol/h) ebullición (bar) (°C) IPA 2,39 100,23 4 AGUA 0,3 2 120,271 4 MEZCLA 2,71 98 4 En esta ecuación, es el coeficiente de transferencia de calor referido al diámetro e xterior del tubo. Posteriormente se calcula el coeficiente de transferencia de c alor total de diseño UD, en donde se debe suponer un factor de ensuciamiento RD, c alculándose así con la ecuación 4. (4) Fracción mol 0,88 0,12 25 Finalmente se calcula la carga calórica, a partir del UD, el área de transferencia d e calor y la diferencia verdadera de temperaturas. Así, de no satisfacerse el calo r necesario a transferir con dicha carga calórica, se debe recalcular una nueva su perficie inicial usando en este caso el valor de UD que se acaba de encontrar, y se repiten los cálculos de nuevo. 6.1.1.4. Cálculo de la caída de presión en el lado de los tubos y de la coraza Finalmente si se satisface la transferencia de calor n ecesaria con la carga calórica del equipo, se procede a calcular las caídas de presión . Para esto se debe especificar el factor f, de la figura 26 del Kern para el la do de los tubos y de la figura 29 del Kern para el lado de la coraza. También se d ebe especificar la gravedad específica de ambos fluidos. Ambas caídas de presión están d entro de los límites permisibles, de lo contrario de deben repetir los cálculos y Figura 4. Azeotropo agua-IPA El equipo es de tubos y coraza, por dentro de los t ubos irá el vapor de agua y por la coraza la mezcla de agua e IPA; esto debido a q ue el vapor de agua es altamente corrosivo. La disposición del equipo es en sentid o vertical para ahorrar espacio en la planta, aprovechar la acción de la gravedad y evitar tener flujo en dos fases. Dentro del equipo habrá presencia de dos fases distintas, por lo que U cambia a lo largo del equipo. Para solucionar
dicho inconveniente a la hora de plantear el diseño, se toma un coeficiente global de transferencia de calor uniforme y se considera que la mezcla líquida ocupa la mayoría de altura del equipo (cerca del 85% de la altura). Esto conlleva que el eq uipo cuente con control de nivel del líquido. Tabla 3.Datos para el fluido calefac tor. SUSTANCIA Vapor de Agua saturado Temperatura 150 de entrada( C) Temperatura 1 50 de salida( C) Presión(bar) 4,76 Flujo(kg/h) 17,49 Calor a 36998.309 transferir(kJ /h) temperatura muy alta, por encima de 350 o C, por lo que un vapor saturado no es buena opción debido a que para esta temperatura tendría presiones supremamente altas y la literatura recomienda que este tipo de vapores se usen para generación de en ergía y no para calentamiento. Una buena opción es usar gases de combustión de un horn o debido a las altas temperaturas. El coeficiente de transferencia global es muy bajo debido a que la transferencia de calor de hace de una fase gaseosa a otra, por lo que se hace necesario tener un diseño que permita un buen contacto entre l os dos fluidos. Las condiciones iniciales para el fluido de proceso se presentan en la tabla 5. Tabla 4.Resultados del diseño ESPECIFICACIONES Valor Diámetro de tubos ¾ in Número de tu bos 33 2 Área de transferencia 7,2236 m Longitud efectiva 3,658 m Tipo de arreglo Triangular Altura del Equipo 4,4 m Diámetro interior de la 8 in coraza Pitch 0,25 in Espaciado de los deflectores 3 in Pasos en los tubos y la 2-1 coraza Material es de los tubos Acero al y la coraza carbón 316 Coeficiente global de 14,3368 W/m2 transferencia U K CaÍda de presión lado tubos 0,03337 Pa Caída de presión lado coraza 0 ,000982 Pa Tabla 5. Condiciones iniciales del fluido de proceso en intercambiador 1. Flujo P Fracción Tentrada (kmol/h) (bar) mol (°C) IPA 2,39 3,99 0,88 AGUA 0,32 3,99 0,12 M EZCLA 2,71 3,99 98 Tsalida (°C) 350 Tabla 6. Datos para el fluido calefactor SUSTANCIA Gases de combustión Temperatura de 726,85 entrada( C) Temperatura de 226,85 salida( C) Presión(atm) 1 Flujo(kg/h) 80, 795 Calor a transferir(kJ/h) 3118,2258 6.1.3. ESPECIFICACIONES DEL INTERCAMBIADOR 1 (calentador antes del reactor). Se requiere un fluido calefactor a una
Tabla 7. Resultados del diseño. Diámetro de tubos 1 in Número de tubos 63 Área de transf erencia 10,07 m2 Longitud efectiva 1,524 m Tipo de arreglo Triangular Altura del Equipo 4,4 m Diámetro interior de la 15,25 in coraza Pitch 1,25 in Espaciado de l os deflectores 3 in Pasos en los tubos y la 8-4 coraza Materiales de los tubos A cero al y la coraza carbón 316 2 Coeficiente global de 20,793 W/m transferencia U K CaÍda de presión lado tubos 0,0311 Pa Caída de presión lado 0,002427Pa coraza Tabla 8. Condiciones iniciales para el fluido de proceso en el intercambiador 3. Flujo P Tentrada Tsalida (mol/s) (atm) (°C) (°C) IPA 0,039 2,75 AGUA 0,18 2,75 ACET ONA 1,275 2,75 MEZCLA 1,494 2,75 250 120 Tabla 9. Datos para el fluido enfriador en el intercambiador 4 Sustancia Agua Te mperatura de 25 salida( C) Presión(atm) 90 Flujo(kg/h) 247,644 6 Calor a transferir( kJ/h) 65758,3 6.1.4. INTERCAMBIADORES 2 Y 3 (enfriador y de recuperación de energía). Puesto que e n etapas anteriores del proceso se requiere evaporar el fluido de proceso con ay uda del vapor saturado de una caldera, es necesario precalentar el agua de dicha caldera para poder ingresar y evaporarla. Por ello se hace necesario un gasto a dicional considerable de energía. Gracias a que el efluente del reactor sale a una temperatura alta, se puede aprovechar la energía de este fluido para precalentar el alimento de la caldera y así evitar gastos innecesarios de dinero y desperdicio s energéticos. Para ello se propone un intercambiador adicional, que aproveche una parte de la energía del fluido efluentes del reactor. Dicho equipo se denomina en el contexto de este trabajo un intercambiador de calor 3 o equipo de recuperación de energía. Tabla 10. Resultados del diseño del intercambiador 3. Diámetro de tubos 1 in Número de tubos 28 Área de transferencia 2,6845 m2 Longitud efectiva 0,9144 m Tipo de arreg lo Triangular Altura del Equipo 1m Diámetro interior de la 15,25 in coraza Pitch 1 ,25 in Espaciado de los deflectores 3 in Pasos en los tubos y la coraza 4-2 Mate riales de los tubos Acero al y la coraza carbón 316 Coeficiente global de 49,4 W/m 2 transferencia U K Caída de presión lado tubos 0,03Pa Caída de presión lado coraza 0,01 6Pa
Tabla 11. Especificaciones del intercambiador 3(recuperación de energía). Flujo Pres ión Tentrada Tsalida (mol/s) (atm) (°C) (°C) IPA 0,039 2,76 AGUA 0,18 2,76 ACETONA 1,2 75 2,76 MEZCLA 1,494 2,76 350 250 6.1.5. ESPECIFICACIONES CONDENSADOR DEL Tabla 12. Datos para el fluido enfriador del intercambiador 3(recuperación de ener gía). SUSTANCIA Agua de caldera Temperatura de 726,85 entrada( C) Temperatura de sal ida( C) 25 Presión(atm) 90 Flujo(kg/h) 222,086 Calor a transferir(kJ/h) 58971,71 Tabla 14. Datos del fluido de trabajo en el condensador Sustancia Mezcla a conde nsar Temperatura de 120 entrada( C) Temperatura de salida( C) 50 Presión(atm) 2 Flujo( kg/h) 289,04508 Calor a transferir(kJ/h) 125000,00 Tabla 13. Resultados del diseño. Diámetro de tubos 1 in Número de tubos 18 2 Área de tra nsferencia 1,197 m Longitud efectiva 0,61 m Tipo de arreglo Triangular Altura de l Equipo 0,7 m Diámetro interior de la 15,25 in coraza Pitch 1,25 in Espaciado de los deflectores 3 in Pasos en los tubos y la coraza 4-2 Materiales de los tubos Acero al y la coraza carbón 316 Coeficiente global de 55,93 W/m2 transferencia U K Caída de presión lado tubos 0,031Pa Caída de presión lado coraza 0,0078Pa Tabla 15. Resultados del diseño del condensador. Diámetro de tubos ¾ in Número de tubos 24 Área de transferencia 3,34 m2 Longitud efectiva 2,4 m Tipo de arreglo Triangula r Altura del Equipo 0,7 m Diámetro interior de la 8 in coraza Pitch 1 in Espaciado de los 4,8 in deflectores Pasos en los tubos y la 4-2 coraza Materiales de los tubos Acero al y la coraza carbón 316 Coeficiente global 562,53 W/m2 de transferen cia U K Caída de presión lado tubos 1.13 kPa Caída de presión lado 0,0073 kPa coraza 6.2. REACTOR Ya que la reacción necesitada tiene una velocidad lenta, es necesario el uso de un catalizador, por lo que se pensara en usar un PFR, pero este tendría inconvenientes en el transporte de calor, así que se decidió, tener
una coraza, con varios tubos empacados. El principal factor en la selección de un catalizador es el TOF (tourn over frecuency) que se define como la cantidad de d e reactivo que se convierte en una unidad de tiempo. A continuación se muestra una tabla con los TOF que pueden catalizar la reacción isopropanol- acetona. Tabla 15 . TOF para los posibles catalizadores. Catalizador TOF (s-1) 0.026 Cu-cromita 0. 052 Cu-carbón 0.66 Pt El catalizador que presenta mejor TOF es el de platino, sin embargo es muy costoso, por lo que se elige trabajar con el de cobre sobre una m atriz de carbón. El catalizador de cobre a pesar de que no es el mejor catalizador para este tipo de reacción posee la gran ventaja de que ha sido ampliamente estud iado en cuanto a su activación y desactivación y se conocen técnicas experimentales ca paces de regenerar casi por completo su superficie de absorción. El principal agen te de desactivación de este catalizador es la sintonización del cobre, la cual se da cuando temperaturas altas las moléculas metálicas coalesen lo que genera una compac tación de estas moléculas y por lo tanto genera una gran disminución en el área superfic ial del catalizador debido a que se `cierran' o `compactan' los poros. El tratamiento qu e se lleva a cabo para la regeneración es por métodos de óxidoreducción y reducción progra mada de temperatura por medio de la cual al hacer pasar una corriente de hidroge no por el catalizador esta logra ampliar de nuevo los poros de la superficie y c on esto se logra activar de nuevo las zonas de adsorción del catalizador. 6.2.1. Reacciones En la descomposición del IPA se pueden tener principalmente tres reacciones: (CH3)2CHOH ® (CH3)2CO + H2 Deseada 2CH3CHOH ® (CH3)2CHOCH(CH3)2 +H2O No deseada CH3CHOHCH3 ® CH2CHCH3 +H2O No deseada Reacción de acetona Inicialmente se e valúa el equilibrio químico, a partir de las velocidades de reacción en ausencia del c atalizador (CH3)2CHOH « (CH3)2CO + H2 (5) (6) Como la constante de la reacción directa es mucho más alta que la constante de la re acción reversa, se puede considerar que no hay un equilibrio químico. Para esta reac ción es necesario tener una cinética de acuerdo al catalizador a usar, para el catal izador de cobre, se encontró la siguiente cinética (7) Ko= 3.51 × 105 [=] m3 gas/m3 Cat.-s Ea = 72.38 [=] MJ/kmol Reacción de propileno La velocidad de producción de propileno se presenta a continuación (8) [=] mol/m3s
1=volumen vacío/volumen lecho =volumen Cat./volumen lecho 6.2.2. Perdida de presión Dado que se tiene un lecho empacado, se esperan grandes pérdidas de presión en el sistema debido a la fricción, sin embargo es importante tene r en cuenta que hay una reacción en la que se consume una mol producir dos, por lo que habrá que evaluar de forma numérica el sistema para sacar alguna conclusión acerc a de las presiones de entrada y salida. Para esto, se utilizara la ecuación de Erg un para lecho empacado (ecuación 4-27 del fogler) - Sales fundidas: su rango de uso es entre 200°C-600°C, no son tóxicos ni combustibles , funden a 142°C, pero son altamente corrosivas (1mm/año para el acero). -Mercurio: es altamente toxico y muy costoso. Dadas las características, se escoge las sales fundidas, como estas son altamente corrosivas, se utilizara monel con alto groso r. Las principales características de estas sales se presentan en la tabla 16. Se hace un balance de energía, para cada diferencial del reactor: (11) (9) Tabla 16. Propiedades de las sales fundidas [7] Composición 53% KNO3 40% NaNO2 7% NaNO3 Punto de fusión 142°C Densidad 2000 kg/m3 150°C 1650 kg/m3 600°C Viscosidad 1x 10-6 m2/s 150°C cinemática 0,8x10-6 m2/s 500°C Capacidad calorífica 150 kJ/kg K Conducti vidad térmica 0,3 W/m K Para calcular el coeficiente global de transferencia de ca lor, se hace la analogía a un sistema de resistencias eléctricas (10) Donde es la porosidad relativa, Dp=0.8m es el diámetro de partícula, µ la viscosidad d e la mezcla que depende de la temperatura y de la conversión, rcat=8940kg/m3es la de nsidad del catalizador, G= r*v es el flux. 6.2.3. Balance or de agua: se en el presente como aceites: descomponerse den usar.
de energía A nivel industrial, para el calentamiento se usan: - Vap aprovecha el calor latente, sin embargo, este no puede ser usado caso ya que se alcanzan condiciones supercríticas. - Fluidos térmicos los más comunes son el Mobil 605 y Mobil 603, los cuales empiezan a a temperaturas de 320°C y 230°C respectivamente, por lo que no se pue
Figura 5. Transferencia de calor en un tubo del reactor.
(12) Para el coeficiente de convección se usó la ecuación 7.91 de [8] para lechos empacados (13) (14) (15) (16) (17) Figura 7. Perfil de temperatura en un tubo del reactor Al resolver simultáneamente las ecuaciones de producción de acetona y propileno, per dida de presión y balance de energía, tomando 2 reactores con 75 tubos empacados de 6 cm de diámetro se obtuvieron los siguientes perfiles. Figura 8. Perfil de presión en un tubo del reactor. En cuanto a la conversión es muy alta, esto con el fin de no tener que cambiar tan periódicamente el catalizador, pues al envenenarse la primera parte de catalizador del reactor, no bajaría mucho la conversión (se puede mantener superior al 95%) Figura 6. Perfil de flujos y con versión en un tubo del reactor 6.3. SEPARADOR FLASH La función de este equipo es separar el hidrogeno de las corr ientes para posteriormente usar su energía de combustión en el quemador.
Para el diseño del separador flash, primero se hace la verificación para saber si la mezcla se puede o no separar a las condiciones especificadas, para esto se anal izan las k de equilibrio liquido-vapor y si para la mezcla hay k < 1 y k > 1, se evalúa y verifica la ecuación 1 en f{0} < 0 y f{1} > 0. Si todo esto se cumple, ent onces se sigue el algoritmo de Rachford & Rice, resolviendo la ecuación 18 (18) Tabla 18. Composiciones de salida del flash Fracción mol Fracción liquido mol vapor IPA 0,0292 0,0020 H2 0,0003 0,8239 H2O 0,1347 0,0095 ACETONA 0,8358 0,1646 PROPI LENO 5,69E-08 4,98E-07 De donde se obtiene la fracción de vapor, la cual se usa para calcular las composi ciones del líquido con la ecuación 19 y del vapor con la ecuación 20 (19) (20) Figura 10. Prototipo del evaporador flash En la tabla 17 se muestran las condiciones de operación para el flash y en al tabla 18 se encuentran las composiciones de las c orrientes de los resultados obtenidos en el algoritmo de Rachford & Rice. Tabla 17. Condiciones de operación del separador flash Temperatura 303.1 K Presión 2,03 ba r Fracción de vapor 0,56 Flujo del vapor 64,83 (kg/h) Flujo del líquido 234,34 (kg/h ) 6.4. ABSORBEDOR Para el diseño del absorbedor se procede a plantear el sistema de ecuaciones MESH, que contiene los balances de masa, las ecuaciones de equilibrio , las sumatorias de las fracciones mol y los balances de energía por etapa. Las et apas, a diferencia de los absorbedores se enumeran de abajo hacia arriba. Se deb e entonces resolver el sistema, que tiene como característica principal ser un con junto de ecuaciones no lineales, por el método de Thomas (eliminación gaussiana), pa ra calcular las fracciones molares de cada componente en el líquido, luego se calc ula el flujo de líquido y de vapor por etapa. Dado que es posible que las fraccion es molares no sumen 1 como debería ser, se procede a normalizarlas y se calculan l as fracciones en vapor usando las constantes de equilibrio y las fracciones en e l líquido y se normalizan. Se procede entonces a calcular las temperaturas etapa a etapa. Y se determina Como la relación de vapor en la entrada del flash es mayor a 0.5, se tendrá un equip o ubicado en posición vertical. En la figura 10 se muestra el prototipo del separa dor, con sus respectivas etapas o secciones.
un criterio de convergencia sobre la temperatura condicionando a que la sumatori a al cuadrado de las temperaturas por etapa, menos las temperaturas en una itera ción anterior, sea menor que una tolerancia; entonces el sistema es convergente, d e lo contrario se debe recalcular las fracciones en el líquido y continuar con el proceso. En la tabla 19 se muestran las condiciones de operación de dicho equipo. Tabla 17. Condiciones de operación del absorbedor Temperatura 312,95K Presión 2,03 b ar Fracción de vapor 0,56 Flujo del vapor 64,83 (kg/h) Flujo de agua (kg/h) 870 Nu mero de etapas 5 En la figura 11 se muestra el perfil de temperatura dentro del absorbedor, dado a entender que este no es isotérmico. En la figura 12 se muestran los perfiles de líquido y vapor dentro del absorbedor, de estos se puede observas que la transferencia de masa es baja ya que los flujos permanecen casi constant es. Figura 12. Perfil de flujos liquido y vapor ene l absorvedor. 6.5. TORRE DE DESTILACIÓN Para el diseño de la atorre de destilación, se utilizó la herr amienta de aspen Hysys con la herramienta de tray sizing, ya que al ser un siste ma multicomponente, el diseño se complica y no es posible usar algoritmos del tipo Mcabe-Thiele. Este diseño se hizo con la ecuación de estado UNIQUAC. En la tabla 20 se presentan las características de las torre de destilación. Y en las figuras 13 a 16, se presentan los perfiles de temperatura, composiciones y flujos de líquido y vapor a través de la torre, tomando como etapa 1 el condensador y como etapa 20 e l rehervidor. Tabla 20.Características torre de destilación. Numero de platos 20 Pla to de alimentación 12 Relación de reflujo 2 Carga térmica 274,095 rehervidor kW Carga térmica -327,787 condensador kW Condición del alimento Líquido Diámetro 0,44 m Altura: 1 0,98 m Figura 11. Perfil de temperatura en el absorbedor
Figura 13. Perfiles de flujos vapor y líquido a lo largo de la torre Figura 16. Perfil de concentracion de los componentes en la fase liquida. 6.6. TANQUES DE ALMACENAMIENTO Consideraciones: · Atmósferas inertes por seguridad y protección de los equipos. · En el momento de vaciado del tanque debe quedar en su interior un 30% del volumen, de esta manera se sobredimensiona el tanque. · El tan que estará equipado con un sistema que evite la penetración de chispas o llamas Cons iderando que se maneja un flujo másico de 3446,76 Kg/día IPA y 6060 Kg /día Acetona y que se requiere almacenamiento para 8 días. Se calcula el caudal volumétrico con la ecuación 21. Y posteriormente se calcula el volumen total a almacenar con al ecuac ión ii. Figura 14.Perfil de temperaturas en la torre. (21) Figura 15. Perfil de concentracion de los componentes en la fase de vapores . (22) En la tabla 20 se presentan los volúmenes y las longitudes resultantes
Tabla 21. Especificaciones tanques de almacenamiento. IPA Acetona Numero de tanq ues 2 2 Volumen de cada tanque 23 38 m2 Diámetro m 3 3 Altura 3.3 5.5 se muestran las características de esta caldera. 6.7. CALDERA Para satisfacer la demanda total de vapor en la planta (evaporador de IPA y evaporador de la torre de destilación), se tiene una demanda de vapor 300 kg/h a 120°C (temperatura máxima requerida, correspondiente a la del evaporador de Latorre de destilación), para que el vapor a esta temperatura sea saturado, la pre sión debe ser de 1.98 bar. Con esto se podría usar una caldera que genere 1100 lbm/h a 5 bar lo que permitiría tener valor a 120°C para atender los dos evaporadores, co nsiderando que hay pérdidas de calor en las líneas de transporte. Por lo que la cald era necesitada será de 36 BHP vapor saturado a 69 psig. Las principales característi cas d esta son: Caldera a gas natural: por la alta disponibilidad de este en el valle de aburra. Piro tubular de 3 pasos: ya que los requerimientos energéticos so n bajos. Consumo de gas: 28,77 ft3/min, para poder cumplir con el calor requerid o, suponiendo una eficiencia del 78% . La caldera que cumple con estas característ icas es la CB70-boiler de CleaverBrooks con diámetro externo de 1.11m, una longitu d total de 2.43 m y una altura de 1.67m. En la figura 10 se muestra una imagen d e este prototipo y en la tabla 21 Figura 17. Imagen de la caldera CB70 de Cleaver-brooks Tabla 22. Características operacionales de la caldera Fluido Vapor y agua caliente Potencia 15-100 HP Presión 15-250 psig para vapor 30-125 psig para agua caliente 6.8. TORRE DE ENFRIAMIENTO Para el dimensionamiento de este equipo se tuvo en cu enta que: Este debe proporcionar el agua necesaria para las condiciones de opera ción del absorbedor, los intercambiadores de calor y el evaporador y el condensado r, además se hace un sobredimensionamiento del 20% sugerido en [9] para este tipo de equipos. Para su diseño se deben establecer los parámetros ambientales que se pre sentan en al tabla 23.
Tabla 23. Condiciones ambientales para el diseño de la torre de enfriamiento. T en trada 50 °C Presión 640 mm Hg T bulbo húmedo 26.4 °C T bulbo seco 28 °C Flujo de entrada 1 3500 Kg/h Con estos datos se procede a plantear la curva de equilibrio utilizand o las entalpias del aire seco y la temperatura. Para hallar dichas entalpias se deben hacer los cálculos de fracción de agua por kilogramos de aire seco para cada t emperatura y luego se plantea dicha curva. Curva de Equilibrio 400 350 300 250 200 150 100 50 0 Tabla 21. Información necesaria para el diseño de la torre. Viscosidad del aire (T=3 01.15K) 1.85E-5 [Kg/m.s] Densidad del aire (T=301.15K) 0.9435 [Kg/m3] Densidad d el agua (T=301.15K) 937.1366 [Kg/m3] Difusividad agua aire 3.04E-5 (T=301.15K) [ m2/s] Número Sc 6.45E-01 hG/Ky 9.54E02 Tabla 22. Información del empaque de la torre . Anillos Rasching cerámica 50.8mm Cf 65 a [m2/m3] 92 Épsilon 0.74 Viscosidad liquid o [kg/m.s] 0.001 ds [m] 0.0725 Y utilizando una gráfica que relaciona el flujo rea l y el flujo de inundación de la torre se puede hallar la caída de presión y posterior mente calcular el área transversal de la torre y su diámetro H s (kJ/Kg) 15 20 25 30 35 Temperatura
C
40 45 50 55 Figura 18. Curva de equilibrio. Cuando se tiene esta grafica se utiliza la infor mación presentada en la tabla 23, y se calcula posteriormente el Htog y el Ntog (u nidades de transferencia de masa) con esta información se podría hallar el diámetro y el área de transferencia de la torre, aunque para ellos primero se debe conocer la s características de empaque de la torre las cuales se presentan en la tabla 22. Figura 19. Relación de flujo real con flujo de inundacio.
Recopilando toda esta informacion se hallan las dimensionaes de la torre, las cu ales se presentan en la tabla 22. Tabla 22. Informacion de diseño encontrada para la torre. Área 1.90 m2 transversal 1.55 m Diámetro O2 (110,384 m3O2/h) también se está alimentado 442,43 m3 N2/h. Teniendo esto claro y de acuerdo a los balances de materia debido este equipo se tienen los resultado s planteados en la tabla 24. Tabla 24. Flujos de salida de los gases. Componente s Caudal (kg/h) CO2 84600 H20 74800 Sales 200000 Total 327820 De acuerdo a esta tabla se puede ver que los productos de la combustión no satisfacen del todo el ba lance de materia, esto se debe a que no se han considerado componentes como el O 2 presente en el SO2 entre otros en la combustión. A continuación se realiza un bala nce de energía, para determinar el calor que requiere la combustión y que debe propo rcional el combustible, para esto se consideró la combinación de las tres reacciones anteriores, el delta de entalpia de formación para los compuestos a la temperatur a deseada 350°C se presentan en la tabla 27. Tabla 27. Entalpias de formación. COMPO NENTES ΔH de formación [kJ/mol] ACETONA -442,92 CH4 74,84 CO2 -394 H20 -285,4 Para l a reacción total se obtuvo una entalpia de reacción de (-195964,8 kJ/mol), con este valor de reacción se tiene que el flujo propuesto de combustible satisface las con diciones energéticas de la combustión. 6.10. TUBERÍAS. 6.9. HORNO: La necesidad de este equipo de proceso es debida al sistema de calen tamiento que se necesita para el reactor, el reactivo que se utilizara para cale ntar será la sal de nitrato de potasio, al horno se recircularan parte de los prod uctos del reactor estos serán la acetona y agua. Tabla 23. Caudales en el quemador . Componentes Caudal Caudal (kg/h) mol/h Acetona 83520 1440 Agua 6480 360 Sales 200000 1980,19802 H2 82520 1440 Total 372520 5220,19802 Xm 0,28 0,07 0,38 0,28 1 Las reacciones que se tendrán en cuenta para la combustión serán las siguientes 2 C3H6 0 + 8O2 ® 6CO2 + 6H2O CH4 + O2 ® CO2 + H2O A continuación se realiza el cálculo para la entrada de componentes en la cámara de combustión donde se tendrá como combustible gas natural e hidrogeno proveniente del proceso. La cantidad de oxigeno necesario p ara quemar la cantidad propuesta del combustible será de 0,61 m3O2/m3 combustible, aunque esta no sería la cantidad real ya que se omite el N2 que entra a la cámara p ara esto se propone una relación de N2/O2 de 3,81 realizando los cálculos necesario se tiene que a esa alimentación de 6.10.1 Diámetros de tubería Para un óptimo transporte de los fluidos es necesario tene r una buena elección de
materiales y diámetros de las tuberías en las cuales estarán estos, por esto se selecc ionó una serie de diámetros óptimos para cada tramo, según las características del fluido que pasa a través de estas. En la tabla 29 se presenta la información se muestran lo s diámetros escogidos a partir del diagrama de Peter & Timmerhaus. En cuanto a los materiales, como no se manejan fluidos altamente corrosivo se utilizara acero a l carbón, excepto en las líneas que contienen las sales fundidas, que se manejara mo nel. Tabla 28. Diámetros óptimos. Trayecto Diámetro Nominal SCH40 [in] Tanque- evapora dor ¾ Evaporador- intercambiador 3 Intercambiador- reactor 4 Reactor- intercambiad or 4 Intercambiador4 condensador Condensador- flash ¾ Flash- absorbedor 2 Absorbed or ± quemador 2 Absorbedor- mezcla ¾ Flash- torre ¾ 6.10.2 Pérdidas de presión A partir de la distribución adecuada de la tubería se determinó el diámetro óptimo a partir del nomograma de Peter & Timmerhaus. Pa ra el cálculo de pérdidas en tuberías se despreció las pérdidas de cabeza por alturas en s ecciones donde se transportaba el fluido en fase gaseosa, además se consideró como f luido incompresible, pues los trayectos son cortos, las caídas de presión no superio res al 10% de la presión inicial y la variación de la densidad no fue apreciable. Ta mbién se desprecia el cambio de la energía interna pues no cambia considerablemente. Para las perdidas en accesorios se utilizó el método de las 2 K de Hooper; para uni ones universales se tomó el valor de te roscada con flujo a través los demás accesorio s soldados y de acero al carbón, entre los accesorios hay por ejemplo una válvula an ti retorno tipo compuerta después de la primera bomba las demás tipo globo que hacen parte del control del proceso o seguridad. (Anexo perdidas) Para las pérdidas en línea se halló el factor de fricción de Darcy a partir del Reynolds y la rugosidad rel ativa (para el acero al carbón Ea = 0.00005m). 6.11. MAQUINAS IMPULSORAS planta que permite la facilidad de acceso a cada equipo, seguridad y economía en e l proceso, se realizó el esquema de tuberías para el transporte de los fluidos. El p roceso involucra operaciones que requieren altas temperaturas y presiones, por c onsiguiente se seleccionó como material de tuberías acero al carbón con uniones de bri das soldadas y cédula 40, pues generan menores caídas de presión y brindan fácil desmont e y montaje de la línea de tuberías para el mantenimiento soportando y garantizando condiciones de operación aptas. Con la información suministrada por los balances de materia y propiedades del fluido a transportar en las condiciones de operación en cada tramo de Para la selección de las bombas de la planta se utilizó el algoritmo tradicional de diseño: 1. Determinar las condiciones de operación de la bomba 2. Tipo se servicio 3 . Calcular la cabeza de succión 4. Determinar el NPSHD 5. Calcular la cabeza de de scarga 6. Calcular la cabeza de la bomba (ŋώ) 7. Elegir la bomba o el arreglo de bom bas que cumpla con los requisitos de caudal y cabeza dinámica de la bomba. Para to dos los diseños se tomó un tipo de servicio Continuo, con menos de cuatro (4) parada s por día. Líquido bombeado NO corrosivo, NO abrasivo, NO depositante y de
pH Neutro. Para los cálculos de cabeza de succión, cabeza de descarga, y cabeza de l a bomba se utilizaron balances de energía tipo Bernoulli y se hicieron las respect ivas consideraciones para cada caso particular teniendo en cuenta los datos obte nidos de los diseños de los equipos y el anexo en el que se especifican las perdid as, las velocidades para cada tramo, y condiciones de régimen de flujo. (23) 4. = = 8.6 mca (metros columna de agua) 5. 865454.2 Pa man 6. Calculo de la cabeza de la bomba ŋώ = 94.1 mca 7. Elección del arreglo de bomba : para este se toma el caud al Q = 54 m3/h y la cabeza dinámica de la bomba ŋώ = 94.1 mca y se obtiene por medio d el catálogo de Goulds Pumps (G&L SERIES ICS/ICSF and 3657/3757 ) que se requiere u na bomba goulds (3657/3757) operando a 3500 RPM con un ŋ = 43.3 % (aprox) ,un = 10 .2 HP y un de 5 mca operando con el rodete tipo A de 8º la cual tendrían un ŋώ = 98 (apr ox) el cual cumpliría con las condiciones de operación . Para el cálculo de cabeza de succión se refiere a la cabeza de succión y el resto de tér minos hacen referencia a las condiciones antes de la succión de la bomba. En el ca so de la cabeza de descarga el único termino q cambia es que hace referencia a la cabeza de descarga de la bomba y en ambos casos el termino hace referencia a las pérdidas ocasionadas en la línea y debido a los accesorios (ver archivos anexos). 6.10.1. PRIMER ARREGLO Figura 20. Tramo tanque de IPAcondensador, primer arreglo considerado. Para la e ntrada de producto IPA hacia el evaporador se seleccionó un arreglo de bombas con las siguientes condiciones: 1. T operación: 25 °C , r = 801.9145 [kg/ μ = 0.001986798 [K g/m s] Q = 54 2. Pvapor = 0.06030 bar 3. Presión de succión = -65516.4Pa manométricas (consecuente con el sistema de coordenadas elegido) Figura 21. Curva de operación de a bomba seleccionada en el primer arreglo conside rado 6.10.2. SEGUNDO ARREGLO En la figura15, se muestra el segundo arreglo considerad o, el cual va desde la salida del tanque flash, hasta la torre de destilación.
Figura 22. Segundo arreglo considerado para selección de bomba 1. T operación: 19.49 7 °C , r = 9.206982 [kg/ μ = 0.000463916 [Kg/m s] Q = 27 2. Pvapor = 0.23541 bar 3. Pr esión de succión = -15616.4 Pa manométricas (consecuente con el sistema de coordenadas elegido) 4. = = 7.6 mca (metros columna de agua) 5. 365444.2 Pa man 6. Calculo de la cabeza de la bomba ŋώ = 67.18 mca 7. La elección de esta bomba se hizo teniendo en cuenta el mismo catalogo antes mencionado y con el cual se obtuvieron los sig uientes datos para la bomba: 8. Ŋ = 50% operando a 3500 RPM con un = 11. HP y un ŋώ = 68 (aprox) utilizando un rodete tipo A de 7º y un = 5.2 mca (aprox) Figura 23. Cur va de operación de la bomba seleccionada en el tramo flash-torre. 6.10.3. TERCER A RREGLO Figura 24. Línea absorbedor-torre, tercer arreglo considerado. En la figura 17, se muestra el tercer arreglo, que corresponde a la línea que une el absorbedor con e l punto de mezcla antes de la torre, allí es necesaria una bomba para llevar la co rriente del absorbedor a la presión de la columna de destilación. Para este tercer c aso la bomba debe cumplir las mismas necesidades de cabeza que la anterior ya qu e su función es mantener la corriente de recuperación del absorbedor a las mismas co ndiciones de presión que la corriente proveniente del flash para que se
puedan unir y entrar a la torre 1. T operación: 25 °C , r = 801.9145 [kg/ μ = 0.00198679 8 [Kg/m s] Q = 31 2. Pvapor = 0.05264 bar 3. Presión de succión = -33516.4 Pa manométr icas (consecuente con el sistema de coordenadas elegido) 4. = = 8.2 mca (metros columna de agua) 5. 165351.2 Pa man 6. Calculo de la cabeza de la bomba ŋώ = 67.18 m .c.a 7. Con estos datos se selecciona la bomba la cual obedece a la referencia a nterior pero con distinto punto de operación: ŋ= 59.76 % con un rodete de 7º tipo A y un = 12.8. HP un = 6 m.c.a (aprox) 6.10.4. TRANSPORTE FUNDIDAS DE SALES Para el sistema de sales fundidas se debe utilizar una bomba de desplazamiento p ositivo debido al tipo de sustancia que se va a impulsar y sus condiciones de te mperatura. Tabla 29. Características del transporte de las sales fundidas. Bomba P -702 Circuito cerrado de Tipo de fluido sales fundidas Caudal (m /h) 63157.89 Temp eratura de 873.15 trabajo (K) Temperatura de 423.15 diseño (K) Densidad 1650 - 200 0 (kg/m) Viscosidad 0,0015 (kg/m.s) Presión de succión 1000 (KPa) Presión de descarga 7 61,740 (KPa) NPSH disponible 214,3 MARCA GARBARINO Modelo 40-25-160 Eficiencia ( %) 70 Diámetro N succión 0,0381 (m) Diámetro N 0,0381 descargan (m) Velocidad máxima de 1450 giro de rodete (rpm) Potencia (HP) 12 Figura 25. Curva de operación de maquina impulsora seleccionada en el tramo 3. Par a cada uno de los arreglos se verifico que la bomba seleccionada cumpliera con l as siguientes condiciones: D Rodete ³ 0.85 D Rodete Máximo ŋ Operación ³ ( h Max - 7%) NPSHD 2 NPSHR 7. DIAGRAMA DE PROCESOS Y DISTRIBUCION EN LA PLANTA La distribución de la planta hace parte principal del diseño de una planta, en la
figura 26, se muestra el diagrama final del proceso, del cual se parte para hace r una distribución principal de los equipos dentro de la planta, este, tiene en cu enta todas las consideraciones arrojadas por el diseño de cada equipo. Alguna de l as consideraciones a tener en cuenta son: Presencia de dos reactores. El hidrogeno extraído se quema Utilización óptima de calor Se adiciono un tanque para acumular agua de la caldera y bombearla a la caldera . Figura 26 diagrama definitivo de la planta. La distribución de equipos en una planta, se refiere a los requerimientos espacial es de los equipos y a su disposición dentro de una planta química. Esta distribución e s función de factores como seguridad, facilidad de carga y descarga, mantenimiento etc. A: Torres absorción y destilación aisladas. B: Tanques de almacenamiento. C: Reactor es aislados (T>315C). D: Bombas de fluido inflamable. E: Bombas (T>315C) F: Horn os. G: Intercambiadores de calor (T>315C).
H: Torres de enfriamiento. En la tabla 28 se resaltan algunas distancias a consi derar para la distribución de la planta de producción de acetona a partir de IPA, ta les como la distancia entre tanque de almacenamiento e intercambiadores, reactor horno, torres-intercambiadores. Basados en estas distancias se considera cada eq uipo de la planta como un punto y se le asigna un área libre alrededor de éste, así pu ede calcular un área mínima tentativa de la planta. una área mínima tentativa de la planta de 2676.73 m2. Adicionalmente se consideran o tros entes necesarios en una planta, en la figura 27 se muestra un plano de una distribución externa de la planta y en las figuras 28 a 30 se muestran algunas vis tas desde la planta. A B C D E F G H Tabla 30. Distanciamiento entre equipos. 3,3 25 25 4,8 25 4,8 3,3 25 4,8 3,3 4,8 25 4,8 4,8 4,8 10,6 25 4,8 16,7 8,2 16,7 4,8 25 4,8 4,8 4,8 8,2 4,8 13,7 20 13, 7 13,7 13,7 27,4 13,7 13,7 A B C D E F G H Figura 27. Distribución de planta. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. Portería. Cancha. Oficinas. Restaurantes. Insumos y repuestos. Oficina de ingeniería. Instrumentación y control. Taller eléctrico y mecáni co. Cafetín. Horno y calderas. Zona de desechos. Bodega. Tanque ipa. Tanque aceton a. Producción. I&D y lab. CC. Cuarto de control. Baños y lockers. Brigada de segurid ad. Zona de montacargas. Torre de enfriamiento. Planta de aguas. Figura 26. Vista superior de la planta. Esta distribución tiene un área total de 800 m2, la cual es la mínima posible para garantizar el distanciamiento mínimo entre alg unos equipos: intercambiadores, reactor, horno y torres de separación. Adicionalme nte hay que considerar el área libre que deben tener los tanques de almacenamiento y la torre de enfriamiento la cual es de 2466,03 m2, dando como resultado
23. Bascula. 24. Entrada carga pesada planta, en donde las tuberías rojas corresponden a fluidos de servicio calientes, las azules a fluidos de servicio fríos y las grises a fluido del material en proce so. Figura 31. Isométrico planta completa. Figura 28. Vista nocturna desde la entrada de carga pesada. Figura 32. Acercamiento dibujo isométrico Figura 29. Vista hacia la zona de calderas. Figura 33. Vista lateral de los equipos. 8. PAREAMIENTO DE VARIABLES DE CONTROL. 8.1. INTERCAMBIADORES DE CALOR Figura 30. Vista diurna desde entrada carga pesada. En las figuras 31 a 33 se mu estran algunas vistas de la ubicación de los equipos en la Figura 34. Propuesta de control para intercambiadores de calor.
Tabla 31. Variables intercambiadores Variable controlar Temperatu ra de salida del fluido de interés Variable manipular Flujo másico de fluido caliente de control en Figura 34. Propuesta control torres de destilación. Perturbación Temperatura y flujo másico de fluido de interés en alimentación Importancia del control Temperaturas requeridas para etapas posteriores Tabla 32. Variables de control en las torres de destilación Variable a controlar Presión Variable a manipular Flujo del fluido caliente del re hervidor Perturbación Temperatura y flujo másico de alimentación. Importancia de contr ol Afecta directamente la volatilidad y grado de separación de componentes Inunda y presiona a la columna 8.2. REACTOR. Tabla 31. Varibles de control en el reactor Variable a Variable a Perturbación Importancia controlar manipular de control Temperatu Flujo del Temper atura Reacciones ra fluido y flujo indeseadas a caliente de másico del temperatura la chaqueta alimento s superiores de e inferiores calefacción de la de operación no rmal Presión Flujo de Temperatura Debido a que salida de y flujo la reacción product os másico del es en fase alimento gaseosa, por Le Chatelier se podría favorecer reac tivos Nivel del tanque acumulador Nivel del rehervidor Flujo másico del reflujo Flujo másico del destilado Flujo de sedimentos o fondos Flu jo caliente del rehervidor y flujo másico del reflujo (control dual) Temperatura y flujo másico del alimento Composición Temperatura y flujo másico del alimento Temperatura y flujo másico del alimento Inundación y operación adecuada de columna Control de composición es costosa Se infier e composición desde la temperatura Control indirecto. 8.3. TORRE DE DESTILACION 8.4. ABSORBEDOR Figura 35. Propuesta de control del absorbedor
Tabla 32. Variables de control en el scrubber Variable a Variable a Perturbación I mportancia controlar manipular control Composició Flujo Flujo másico y Adecuada n de l líquido másico del composición absorción de la de salida líquido de del gas de acetona e n la entrada entrada corriente gaseosa 8.5. SEPARADOR FLASH pero también es necesario el transporte y la instalación que puede tener un costo ba sado en el costo inicial del equipo como se muestra en la siguiente tabla: Tabla 33. Porcentaje de costos de equipos Figura 36. Control de nivel en separador flash Tabla 32. Variables de control en el separador flash Variable a controlar Presión Variable a manipular Flujo másico del vapor de salida F lujo másico del líquido de salida Perturbación Flujo másico de alimentación Importancia de control Cantidad de vapor producido Proporciona un mayor espacio en el recipien te para el vapor. Como ejemplo de aplicación hallaremos el costo de la torre de destilación de esta pl anta: Se tiene la ecuación 24 (24) Nivel del liquido 9. ESTIMACION DE partida esencial sta inversión es las dimensiones
COSTOS Es costo instalado de la inversión en capital fijo es una que se debe pronosticar antes de tomar una decisión de inversión. E calculada mediante ecuaciones empíricas ya establecidas en función de y de las condiciones de operación del equipo,
Donde Dt es el diámetro de la torre (0.44), H (10.8m) la altura de la torre M&S el índice de precios según el sector en el que se desenvuelva la planta química (1,553.4 a finales de 2009,), Fc factor de diseño de la torre. Por lo tanto el costo fijo aproximadamente de la torre sería: Cc= 430000 U$ Y de la tabla 33 el costo final, incluyendo la instalación sería:
Cc + Cinst = 430000 + 340000= 770000 U$ Propiedades químicas. La Acetona en estado puro es esencialmente inerte a la oxida ción de aire bajo condiciones ambientales normales. Su estabilidad química disminuye significativamente en presencia de agua; puede reaccionar violentamente y en oc asiones de forma explosiva especialmente en recipientes confinados. La Acetona p resenta las reacciones típicas de las cetonas saturadas. Estas reacciones incluyen adición, óxido ± reducción y condensación, generando alcoholes, ácidos y aminas [1]. Tabla 34. Propiedades fisicoquímicas de la acetona. PROPIEDADES Peso Molecular (g/mol) V ALOR 58,08 10. CARACTERIZACIÓN Y NORMATIVIDAD DE LAS SUSTANCIAS DEL PROCESO. 10.1. ACETONA. La Acetona es una sustancia química presente en la naturaleza, contenida principal mente en plantas, alimentos, gases de combustión de los vehículos y el humo del taba co. Estando en su estado de agregación líquido, es incoloro con un olor dulce simila r al de las frutas y un sabor característico. Se evapora fácilmente, es inflamable y muy soluble tanto en agua como en solventes orgánicos tales como el éter, metanol, y etanol [1]. Identidad De La Sustancia. FÓRMULA: C3H6O SINÓNIMOS: Dimetil Cetona; 2 Propanona; Beta ± Cetopropano. Número CAS: 67 - 64 -1 Número UN: 1090 Clase de Riesgo Primario UN: 3 Aplicaciones Y Usos. La acetona se utiliza principalmente como di solvente y como compuesto intermedio en la producción de sustancias químicas. Sus pr incipales aplicaciones son la producción de Metil Metacrilato, Acido Metacrílico y M etacrilatos de mayor tamaño, Metil Isobutil Cetona, aplicaciones médicas y farmacéutic as (compuesto intermedio y solvente para drogas, vitaminas y cosméticos), como sol vente para revestimientos, resinas, tintes, barnices, lacas, adhesivos y en acet ato de celulosa. La Acetona también presenta usos en la industria alimenticia como disolvente de extracción para grasas y aceites, y como agente de precipitación en l a purificación del azúcar y el almidón [1]. Punto de Ebullición ( C) (760 56,2 mmHg) Punto de Fusión ( C) Presión de Vapor (mmHg) Grav edad Específica (Agua = 1) Densidad del Vapor (Aire = 1) Ph Solubilidad en Agua Lími tes de Inflamabilidad (% vol) -94,6 231,06; 25 C 0,78440; 25 °C 2,0 2,5 Miscible; 20 C 2,15 ± 13; 25 C Temperatura de Auto ignición ( C) Punto de Inflamación ( C) 465 -9; abiert o copa 4.1.3. EFECTOS SOBRE LA SALUD. Fácilmente inflamable. Irrita los ojos.
La exposición repetida puede causar sequedad y grietas en la piel. La inhalación de vapores puede provocar somnolencia y vértigo. Seguridad. Manténgase fuera del alcance de los niños. Consérvese el recipiente en u ugar bien ventilado. Conservar alejado de toda llama o fuente de chispas. No fum ar. En caso de contacto con los ojos, lávese inmediata y abundantemente con agua y acúdase al médico. Evítese la acumulación de cargas electrostáticas. En casos en los cuales los niveles de Acetona en el ambiente excedan los límites p ermitidos de exposición, las personas que no tengan puesto equipo y ropa protector es se deben restringir de las áreas de fugas hasta que la limpieza se haya complet ado. Equipo de protección personal. Los empleados deben estar provistos y obligados a u sar ropa de protección para químicos, guantes, caretas (mínimo de ocho pulgadas) y otr os tipos de ropa protectora necesaria para prevenir cualquier contacto de la pie l con Acetona. Los empleados deben estar provistos y obligados a usar gafas de s eguridad a prueba de salpicaduras en lugares en los cuales exista la posibilidad de que la Acetona entre en contacto con los ojos.
Procedimientos en caso de derrames o fugas. Si se derrama o libera Acetona, se d eben realizar los siguientes procedimientos: Retirar cualquier posible fuente de ignición. Ventilación del área de fuga o derrame. Para pequeñas cantidades, absorber co n toallas de papel y colocarlas en un contenedor hermético. Se debe evaporar en un lugar seguro, como dentro de una campana de gases. Se debe permitir que transcu rra el tiempo suficiente para la total evaporación dentro de la campana. Se debe q uemar el papel en un lugar apropiado alejado de materiales combustibles. Grandes cantidades de líquido que contenga Acetona se pueden absorber con arena seca, tie rra o materiales similares no combustibles. Los derrames de líquidos que contengan Acetona se pueden recolectar mediante un sistema apropiado de aspiración. Si se u sa este sistema, no deben haber fuentes de ignición cerca del derrame. 4.1.4. ALMACENAMIENTO MANIPULACIÓN. Y
La Acetona es inflamable, por lo cual, todos los contenedores de almacenamiento y transporte se deben etiquetar adecuadamente con el nombre de la sustancia y el código seleccionado para identificar sustancias inflamables. En cualquier lugar q ue se deba manipular Acetona, se deben tomar las debidas precauciones teniendo e n cuenta los peligros de inflamación. Los contenedores se deben proteger del daño físi co. Se debe almacenar en un lugar fresco, seco y bien ventilado, lejos de las área s con peligro agudo de incendio. Es preferible el almacenamiento exterior o sepa rado. Se deben usar herramientas y equipo que no produzcan chispas, incluyendo v entilación a prueba de explosión en lugares donde esta sustancia puede alcanzar conc entraciones importantes en el aire. Los envases de este
material pueden ser peligrosos cuando están vacíos ya que retienen residuos del prod ucto (vapores, líquido).Se debe evitar el contacto de Acetona con oxidantes fuerte s ya que puede provocar explosión. Una exposición prolongada a la luz del día puede re sultar en la formación de monóxido de carbono, que es un gas moderadamente tóxico [1]. sus derivados tales como acetato de isopropilo y glicerina, disolvente para acei tes esenciales, gomas y resinas, alcaloides, derivados de celulosa, revestimient os, agente anticongelante para combustibles líquidos, productos farmacéuticos, lacas , perfumes, procesos de extracción, agente deshidratante, preservativo [2]. Produc ción. 10.2. ALCOHOL ISOPROPÍLICO. El alcohol Isopropílico es un alcohol incoloro, inflamable, con un olor intenso y muy miscible con el agua. Es el más sencillo de los alcoholes secundarios ya que e l carbono del grupo alcohol está unido a otros dos carbonos. Es un isómero del propa nol [2]. FÓRMULA: CH3CHOHCH3 Sinónimo: IPA, isopropanol, 2-propanol, dimetil Carbino l. Número CAS: 67- 63- 0 Número UN: 1219 Tabla 35. Propiedades del IPA Propiedades A pariencia Punto de Ebullición ( C) Punto de Fusión ( C) Presión de Vapor (mmHg) Gravedad E specífica Densidad del Vapor (Aire = 1) Ph Solubilidad Valor Líquido incoloro 82 -82 a -89 33.0 a 20 C 0,786; 20 °C 2,07 6 Alcohol, éter y cloroformo Su obtención se realiza fundamentalmente por medio de una reacción de hidratación con propileno. También se produce, aunque con menor importancia, por hidrogenación de la acetona. Existen dos vía principales para el proceso de hidratación del propileno: hidratación indirecta por medio de ácido sulfúrico e hidratación directa. Tabla 2. Propi edades fisicoquímicas del IPA 4.2.1 EFECTOS SOBRE LA SALUD. La Inhalación del vapor causa irritación leve de la na riz y garganta. La exposición prolongada causa somnolencia, náuseas y dolor de cabez a. Ingestión: toxicidad leve. grandes cantidades producen la sensación de quemadura en el aparato digestivo, narcosis, inconciencia, calambres estomacales, dolor, vóm ito y diarrea. Causa irritación en la piel y en los ojos. Efectos crónicos: el conta cto prolongado con la piel causa resequedad y agrietamiento. También puede causar conjuntivitis.
Seguridad. Aplicaciones y usos. Su principales usos son para manufactura de Mant ener buena ventilación a nivel del piso.
Evitar cualquier fuente de ignición y calor. Los equipos eléctricos y de iluminación d eben ser a prueba de explosión. Conectar a tierra los recipientes para evitar desc argas electrostáticas. mezclas de gas/aire son explosivas [4]. Identidad de la Sustancia. Fórmula: H2 Num ero UN: 1049 Numero CAS: 1333-74-0 Sinónimos: No aplica. Aplicaciones y usos. Hidr ogenación de aceites; procesos especiales de soldadura y corte; laboratorios; horn os de tratamientos térmicos; formación de atmósferas reductoras (industria del vidrio) ; hornos para reducción de ciertos metales (eliminación de oxígeno); fabricación de semi conductores [4] Producción. Se realiza mediante diversos métodos que requieren la se paración del hidrógeno de otros elementos químicos como el carbono (en los combustible s fósiles) y el oxígeno (del agua). El hidrógeno se extrae tradicionalmente de los com bustibles fósiles (habitualmente hidrocarburos) - compuestos de carbono e hidrógeno por medio de procesos químicos (reducción química) [4]. Tabla 36. Propiedades Fisicoquím icas del hidrogeno Densidad del gas a 21,1°C , 1 atm Punto de ebullición a 1 atm Pun to de congelación / fusión a 1 atm Peso específico (aire = 1) a 21.1°C Peso molecular So lubilidad en agua v/v a 15.6°C y 1 atm Volumen especifico del gas 21.1°C Presión de va por Coeficiente de distribución agua / aceite Apariencia y color 0.08342 kg./m3 252.8°C -259.2°C 0.06960 2.106 0.019 11,99 m3/kg No aplica. No aplica. Gas incoloro y sin olor. Procedimientos en caso de emergencia. Evacuar o aislar el área de peligro. Restrin gir el acceso a personas innecesarias y sin la debida protección. Ubicar a favor d el viento. Usar equipo de protección personal. Enfriar los contenedores con agua e n forma de roció. Retirar material combustible de los alrededores. Almacenamiento. Lugares ventilados, frescos y secos, lejos de fuentes de calor e ignición y de la acción directa de los rayos solares. Separar de materiales incompatibles. Rotular los recipientes adecuadamente. Almacenar en contenedores herméticamente cerrados. Manipulación. Usar siempre protección personal, así sea la exposición o la actividad qu e realice con el producto. Mantener estrictas normas de higiene, no fumar, ni co mer en el sitio de trabajo. Leer las instrucciones antes de usar el producto [2] . 10.3. HIDROGENO. Descripción: El hidrógeno es un gas incoloro, insípido, altamente inflamable y no es tóx ico. El hidrógeno se quema en el aire formando una llama azul pálida casi invisible. Este gas es particularmente propenso a fugas debido a su baja viscosidad y a su bajo peso molecular. El principal peligro para la salud asociado con escapes de este gas es la asfixia producida por el desplazamiento de oxígeno en personas exp uestas a altas concentraciones. Las
4.3.1. EFECTOS SOBRE LA SALUD. Asfixiante simple. Altas concentraciones de este gas pueden causar una atmósfera deficiente en oxígeno causando en individuos dolor d e cabeza, zumbido en los oídos, mareos, somnolencia, inconsciencia, nausea, vómitos y depresión de todos los sentidos. La piel de la víctima puede adquirir una coloración azulada. En concentraciones inferiores de O2 (<10%), puede causar pérdida de la c onciencia, movimientos convulsivos, colapso respiratorio y muerte. Si
el escape se originó por problemas en un equipo o tubería de proceso, inertizarlo s haciendo circular gas inerte (nitrógeno) a través de ellos por lo menos durante un a hora antes de iniciar la correspondiente reparación. Mientras tanto el área se deb e ventilar y permanecer aislada hasta que el gas se haya dispersado [4]. Almacen amiento. Antes del uso: Mover los cilindros utilizando un carro porta cilindros o montacargas. No hacerlos rodar ni arrastrarlos en posición horizontal. Evitar qu e se caigan o golpeen violentamente uno contra otro o con otras superficies. No se deben transportar en espacios cerrados como por ejemplo, el baúl de un automóvil, camioneta o van. Para descargarlos usar un rodillo de caucho. Durante su uso: N o calentar el cilindro para acelerar la descarga del producto. Usar una válvula de contención o anti retorno en la línea de descarga para prevenir un contraflujo peli groso al sistema. Usar un regulador para reducir la presión al conectar el cilindr o a tuberías o sistemas de baja presión (<200 bar±3.000 psig). Jamás descargar el conten ido del cilindro hacia las personas, equipos, fuentes de ignición, material incomp atible o a la atmósfera. Después del uso: Cerrar la válvula principal del cilindro. Ma rcar los cilindros vacíos con una etiqueta que diga ªVACIOº. Los cilindros deben ser d evueltos al proveedor con el protector de válvula o la tapa. No deben reutilizarse cilindros que presenten
Seguridad. Mantener buena ventilación a nivel del piso. Evitar cualquier fuente de ignición y calor. En los equipos de almacenamiento (tanques) mantener temperatura s ambiente, evitar cambios de temperatura bruscos. Regular la presión de los recip ientes que contengan el gas. Procedimientos En Caso De Emergencia. Evacuar a tod o el personal de la zona en peligro. No extinguir hasta que el suministro de hid rógeno esté cerrado y controlado. Inmediatamente enfriar los cilindros rociándolos con agua desde lo más lejos posible. En caso de un escape despejar el área afectada. Co nsiderar la evacuación hacia un lugar contrario a la dirección del viento, por lo me nos 800 metros (1/2 milla) a la redonda.
fugas, daños por corrosión o que hayan sido expuestos al fuego o a un arco eléctrico [ 4]. alcohol isopropílico, la metil isobutil cetona y el acetato de isopropilo en canti dades superiores a 5 l/mes [3]. Requisitos generales para la solicitud de estas sustancias. Manipulación. Protección respiratoria: Utilizar equipo autónomo de respiración (SCBA) o máscaras con mangueras de aire o de presión directa si los niveles de oxígeno están por debajo del 19.5% o d urante emergencias de un escape del gas. Los purificadores de aire no proveen su ficiente protección. Vestuario protector: Para el manejo de cilindros es recomenda ble usar guantes industriales, verificando que éstos estén libres de aceite y grasa; gafas de seguridad y botas con puntera de acero [4]. Solicitud escrita debidame nte diligenciada, (nombres y apellidos del solicitante, identificación, sustancias , cantidades y calidades requeridas, dirección de maneja de las sustancias). Requi sitos básicos: información del solicitante Requisitos específicos: información técnica Can tidades controladas:5 kilos (solidos), 5 litros (líquidos) Obligaciones adquiridas por los titulares del certificado que soliciten estas sustancias. · Diligenciamie nto de libros de control. · Documentos de soporte de transacciones. · Manejo adecuad o de cupos autorizados. · Remisión de informes de uso · Mantener condiciones técnicas ad ecuadas para el uso de las sustancias. · Renovación de su certificado, 3 meses antes de su vencimiento Control y Posterior Sanciones. · Inmovilización de sustancias quími cas. · El Certificado podrá anularse unilateralmente en cualquier tiempo por la Dire cción Nacional de Estupefacientes, con base en los informes provenientes de la aut oridad u organismo competente. Dicha anulación será informada a las autoridades corr espondientes y contra ella procede únicamente el recurso de reposición. Igualmente e l incurrir en fallas de carácter administrativo o su reincidencia en las 10.4. NORMATIVIDAD. El uso de acetona y del alcohol isopropílico está regulado por la dirección Nacional d e Estupefacientes en Colombia debido a que son materia prima para la fabricación d e drogas ilícitas. Existen dos resoluciones que reglamentan el uso de estas dos su stancias: · Resolución 009 de Febrero 18 de 1987:por la cual se reglamenta en el Ter ritorio Nacional la importación, fabricación, distribución, transporte y uso de Aceton a, Cloroformo, Éter Etílico, Ácido Clorhídrico y demás sustancias a que hace referencia el literal f) del artículo 20 de la Ley 30 de 1986. · Resolución 0001 de Enero 30 de 199 5 (CNE): Incluye bajo control el
mismas pueden generar la anulación de un Certificado si este se encuentra vigente o su abstención [3]. 6. Realizar programas de mantenimiento principalmente preventivo, o correctivo s egún sea el caso, a todos los equipos de la planta con el fin de evitar futuros ac cidentes o problemas. 7. Saneamiento básico. Realizar acciones dirigidas al contro l, corrección o mantenimiento de condiciones sanitarias (suministro de agua para c onsumo humano, baños, comedores, control de plagas, y manejo de desechos). 8. Elab oración de perfiles para los puestos de trabajo con criterio ocupacional y en func ión de la exposición y efecto de los factores de riesgo. 9. Recarga oportuna de exti ntores y verificación de la clasificación y ubicación de los mismos la cual correspond e a las necesidades de las distintas áreas a través de inspecciones e inventarios. 1 0. Entubación del cableado estructural) en toda la planta. (cableado 11. PROTOCOLOS DE SEGURIDAD Se desarrolla este protocolo con el fin de implementar sistemas de control de lo s factores de riesgo que pueden ocasionar accidentes de trabajo y/o acciones y a ctividades que hacen que el trabajador labore en condiciones seguras tanto ambie ntales como personales, con el fin de conservar la salud y preservar los recurso s humanos y personales. El objetivo es generar y desarrollar programas y pautas para la atención, prevención y mitigación de riesgos, incidentes, accidentes y emergen cias, dentro de nuestra planta de producción de acetona vía IPA. Dentro de las activ idades de seguridad industrial están contempladas: 1. Inspecciones en la empresa y específicamente en los puestos de trabajo con el fin de identificar y controlar e n forma oportuna condiciones de trabajo o actos que no estén de acuerdo a las norm as establecidas y verificar la efectividad y buen funcionamiento de los controle s adoptados. 2. Suministro de elementos de protección personal. Se especifican los procedimientos para asegurar la compra, mantenimiento, uso y reposición de estos elementos. 3. Hojas de seguridad de las sustancias químicas como acetona, IPA, pro pileno, hidrogeno, etc manejadas regularmente y que son peligrosas. Difusión de es ta información a las áreas de la planta que tengan contacto con ellas. 4. Demarcación y señalización de áreas, vías de evacuación y salidas de la planta y publicación del plano d e la ruta de evacuación, zonas de refugio, y puntos de encuentro correspondientes. 5. Plan de emergencias: un sitio en la planta está destinado para una brigada con formada y constituida, para atender cualquier tipo de emergencia que se presente , además se estipula realizar simulacros de evacuación. 11. Señalización, demarcación y especificación de la ubicación, además de los diferentes flu idos que pasan por las tuberías de toda la planta. 12. Todo trabajador que ingresa a las instalaciones industriales debe estar afiliado al sistema de seguridad so cial que establece la ley 12. REFERENCIAS [1] Página web del Ministerio de ambiente y desarrollo sostenible, visitada el día viernes 22 de febrero de 2013 (http://www.minambiente.gov.co/docu mento s/Guia1.pdf). [2] Página web CORPOICA, visitada el día 22 de febrero de 2013, (www.corpoica.org.co /sitioweb/intranet/Dow nload/.../67-63-02sp.pdf) [3] Página web. Dirección Nacional de Estupefacientes, visitada el día viernes 22 de febrero de 2013, (www.dne.gov.co ) [4] Página web. http://www.aga.com.ec/international/web/lg/
ec/likelgagaec.nsf/repositorybyalias/pdf_msd s_h/$file/Hydrogen.pdf Visitada el día domingo 24 de febrero de 2013. [5]J. Aguirre Cardona. Ingeniería de los procesos químicos, un acercamiento, capitul o 2 pag 2-35. Centro publicaciones Universidad Nacional sede Medellín. 2004 [6] Pa lacio, S. Luz Amparo; Tapias, G. Heberto Saldarriaga, M. Carlos. Métodos y algorit mos de diseño en ingeniería química Ciencia y tecnología editorial Universidad de Antioq uia. 2005. Págs. 54-58. [7]Konus handbook. ªHeat transfer tecnic with organic mediaº.v ol 1.alemania 1977. [8] Frank P. Incropera y David P. DeWitt. Fundamentos de Tra nsferencia de Calor, Cuarta edición. [9] Treybal E.R. ªMass transfer operationsº Segundo edicion.
