UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL “FRANCISCO DE MIRANDA” COMPLEJO ACADEMICO “EL SABINO” AREA DE TECNOLOGIA UNIDAD CURRICULAR: DISEÑO DE PLANTAS PROFESORA: KORALYS GOITIA
Integrantes:
ͽColina Jessineth C.I: 20.570.024 ͽGarcia Julieta C.I.: 19.449.759 ͽGuanipa Jose C.I.: 20.931.207 ͽOlivera Yalema C.I.: 19.253.680 ͽYiris Rosibeth C.I.: 20.212.579
Punto Fijo, enero de 2012
“DISEÑO DE UNA PLANTA PARA LA OBTENCION DE FENOL” OBJETIVOS General:
ͽ
Diseñar una planta productora de fenol.
Específicos:
ͽ ͽ ͽ ͽ ͽ ͽ ͽ
Analizar datos importantes del producto como características, tipos y usos. Conocer la demanda y oferta del fenol. Analizar precios y canales de comercialización. Comparar entre distintas tecnologías y criterios importantes de selección. Elegir la tecnología optima y adecuada para el proceso. Analizar las bases y criterios de diseño de la planta Especificar la capacidad y ubicación de la planta.
INTRODUCCIÓN
Además de los combustibles, del petróleo se obtienen derivados que permiten la producción de compuestos químicos que son la base de diversas cadenas productivas que terminan en una amplia gama de productos conocidos genéricamente como productos petroquímicos, que se utilizan en las industrias de fertilizantes, plásticos, alimenticia, farmacéutica, química y textil, entre otras. Específicamente el benceno es la base de producción de ciclohexano y de la industria del nylon, así como del cumeno para la
producción industrial de acetona y fenol; el tolueno participa de una forma importante en la industria de los solventes, explosivos y en la elaboración de poliuretanos. El presente proyecto trata sobre el diseño de una planta productora de fenol, el fenol posee múltiples usos a nivel químico, industrial y farmacéutico por ejemplo, pero su principal uso radica en resinas fenolicas. A manera de historia, el fenol fue aislado del alquitrán de hulla en 1834 por Runge, quien le dio el nombre de "ácido carbólico", nombre que todavía se usa alguna que otra vez. Laurent lo obtuvo en forma cristalina en 1841, determinó su composición y le llamó "ácido fenólico". El nombre de "fenol" fue introducido por Gerhardt. Antes de 1888, casi todo el fenol se obtenía del alquitrán de hulla, y su principal uso era como desinfectante. En la última década del siglo XIX, el derivado trinitro del fenol (ácido pícrico) adquirió importancia como explosivo. Después de la primera Guerra Mundial adquirió mucha importancia el uso del fenol en resinas fenólicas y la producción natural del fenol fue reemplazada por la síntesis. Los Estados Unidos se convirtieron en el productor más importante. En 1952, 85% de la producción mundial de fenol se obtenía por procedimientos sintéticos, y en los Estados Unidos se fabricó 75% del fenol total. El fenol es un compuesto cristalino blanco, que se funde a 41ºC en un líquido incoloro y tiene un olor característico.
Por otro lado, Venezuela actualmente no posee ninguna planta de fenol y es necesario que para tratar de satisfacer la demanda nacional tenga que importarse el producto, por tal motivo se ve en la necesidad de diseñar dicha planta. Esto además traerá numerosas ventajas tanto para el país, porque podría llegar a convertirse en uno de los principales exportadores de fenol, como para el estado Falcón ya que este aumentará la economía de la región, generará más empleos y cierta competitividad ante otros distribuidores nacionales. El proyecto a su vez abarcará todo lo relacionado con el análisis en el mercado para seleccionar el precio y la capacidad de la planta así como también las bases y criterios detallados que se deben de tomar en cuenta para la implementación de la misma, localización especifica de la empresa y tomando en cuenta siempre que la tecnología a emplear debe ser la más optima.
Alcance de proyecto
Para el desarrollo del proyecto de la planta obtención de fenol se desea determinar e implementar la tecnología más adecuada, para que así se obtenga un producto final que represente el 99,9% de pureza, tomando en cuenta el estudio de mercado, capacidad de la planta y las especificaciones establecidas para que el proceso asegure una producción eficaz considerando ciertas bases de diseño como los son: premisas generales, condiciones ambientales, características de alimentación y producto, entre otros. Además se determinará la ubicación especifica de la planta.
Descripción del fenol
Fenol es el nombre específico del monohidroxibenceno, C6H5OH, y el nombre genérico de cualquier compuesto que contiene uno o varios hidróxilos (OH) Químicamente, el fenol, se caracteriza por la influencia mutua entre el grupo hidroxilo u oxidrilo (HO:) y el anillo aromático. El grupo fenilo ó fenil negativo, es la causa de una leve acidez del grupo oxidrílico (pK en solución acuosa a 25 ºC es 1.3 x 10 -10). El fenol es un compuesto cristalino blanco, que se funde a 41ºC en un líquido incoloro, que hierve a 182ºC. Tiene un olor característico, ataca la piel humana y es un veneno muy potente.
ͽ
A temperatura ambiente es un sólido blanco, de masas.
ͽ
El Fenol poco a poco se vuelve rosa si contiene impurezas o se expone al calor o la luz.
ͽ ͽ ͽ ͽ
Tiene un olor dulce característico, alquitranadas, y la quema gusto. El fenol tiene una solubilidad limitada en agua entre 0 y 65 °C. Por encima 65.3 °C el fenol y el agua son miscibles en cualquier proporción. El fenol es muy soluble en alcohol, benceno, cloroformo, éter, y se disocian parcialmente en compuestos orgánicos en general, pero es menos soluble en los hidrocarburos parafínicos.
ͽ
De ser ingerido en altas concentraciones, puede causar envenenamiento, vómitos, decoloración de la piel e irritación respiratoria.
ͽ
Este es uno de los principales desechos de industrias carboníferas y petroquímicas; como consecuencia el fenol entra en contacto con el cloro en fuentes de agua tratadas para consumo humano, y forma compuestos fenilclorados, muy solubles y citóxicos por su facilidad para atravesar membranas celulares.
Características
ͽ ͽ ͽ ͽ ͽ ͽ
Punto de congelación: Punto de 40.9 °C.} Peso Molecular 94,11 g/mol. Punto de Ebullicion: 181.8 °C. Densidad: 1,0722 g/cm3. Punto de inflamación: 79 °C. Viscosidad a 50°C 3,49 cP.f
Usos El fenol se usa principalmente en la producción de resinas fenólicas. También se usa en la manufacturación de nylon y otras fibras sintéticas. El fenol es muy utilizado en la industria química, farmacéutica y clínica como un potente fungicida, bactericida, antiséptico y desinfectante , también para producir agroquímicos, policarbonatos,
en el proceso de
fabricación de ácidos acetilsalicídico (aspirina) y en preparaciones médicas como enjuagadientes y pastillas para el dolor de garganta. El fenol posee derivados importantes que tienen los siguientes usos:
ͽ
O- terbutifenol . Se sugiere su uso como producto intermedio en la obtención de resinas sintéticas, perfumes, agentes tensoactivos y en plastificantes.
ͽ
M- terbutilfenol. Se sugiere su uso para prevenir la oxidación en hules, aceites y recinas, además como agente anti-natas.
ͽ
P- terbutilfenol. La reacción más importante del P- terbutilfenol, es su condensación con el formaldehído en presencia de catalizadores ácidos ó básicos, para dar colorantes mate y resinas solubles en aceite, que se caracterizan por su buena resistencia a los ácidos, álcalis, el agua y la luz. Las recinas de P- terbutilfenol son importantes tambièn en la formulación de adhesivos. La condesnsación de P- terbutilfenol con el acetileno da un producto de polimerización, aplicable en hules y otros elastómeros.
ͽ
El P-terbutilfenol, sierve como agente anti-cracking en hules y como estabilizador de jabones. Su hidrogenación da cis- y trans- 4- terbutilciclohexanol, cuyos acetatos se usan en perfumería como sustitutos del aceite de limón.
ͽ
P- teramilfenol. Como otros fenoles para sustituidos, el P- termilfenol puede condensarse con el formal dehido para formar resinas termoestubles solubles en benceno, tolueno y en aceites secantes; estas resinas tienen valor en la namufactura de
pinturas y varnices. Otro uso y mejor para el P- termilfenol es en la producción de agentes tensoactivos por su reacción con el óxido de etileno. Las soluciones de Ptermilfenol en alcohol / agua se usan en la manufactura de germicidas, insecticidas y fumigantes. El P-teramilfenol se usa también como intermedio para obtener aditivos para hules y petróleo.
ͽ
Heptilfenol. Se usa comúnmente como intermedio en las reacciones de obtención de aditivos de detergentes-dispersantes y en aditivos de aceites lubricantes, así como intermedios en la producción de plastificantes, estabilizadores y hules químicos.
ͽ
P- teroctilfenol. Los usos comerciales más frecuentes del P-teroctilfenol, es en la manufactura de resinas fenólicas por condensación con la formaldehído y en la manufactura de secantes no-iónicos y de agentes dispersantes por condensación con el óxido de etileno. Las sales de calcio y bario de los sulfuros y formaldehído condensados con el P- tercotilfenos se usan como aditivos en aceites.
ͽ
El P- teroctilfenol le da estabilidad térmica y ultravioleta a la etil-celulosa, se usa también en la fabricación de pinturas, insecticidas, bactericidas y compuestos farmacéuticos.
ͽ
Nonilfenol. Su reacción industrial más importante es su eterificación, por condensación con el éxido del etileno usando un catalizador básico dando al agente tenso-activo no iónico del tipo del nonilfenoxipolietoxietanol, estos éteres tienen buena estabilidad química y excelentes propiedades secantes emulsificantes y detergentes.
ͽ
El nonilfenol reaciona con los aldehidos, para dar resinas fenólicas, cuando lo hace con otros fenoles, da resinas más resistentes al agua, más solubles en aceites y que dan ciertas propiedades eléctricas.
ͽ
Una variedad de nonilfenoles, está siendo usada como productos intermedios en al fabricación de plastificantes de cloruro de polivinilo. Otras aplicaciones para el nonilfenoles en productos farmacéuticos, inhibidores de corrosión, pinturas, agentes de flotación, insecticidas, bactericidas y estabilizadores químicos.
ͽ
Dodecilfenol. Las sales de los metales alcalinos del ácido dodecilfenoldulfónico, tienen propiedades tenso-activas.
ͽ
Tal como el nonilfenol, reaciona con los óxidos de alquileno para formar largas cadenas poliéter, que tienen usos como detergentes no-iónicos de tipo casero e industrial, además de su uso como agentes secante y emulsificante. Se preparan surfactantes aniónicos por la sulfación de los condensados que contengan de 4 a 7 moléculas de óxido de etileno por molécula de alquilfenol (se usan como detergentes líquidos).
ͽ
2- 6- diterbutilfenol. Se obtiene haciendo reaccionar fenol con isobutileno usando fenato de aluminio como catalizador y se sugiere como producto intermedio para obtener resinas sintéticas, plastificantes, y agentes tenso-activos. Se usa como antioxidante para inhibier la formación de gomas en gasolinas que contengan tetraetilo de plomo, su producto de condensación con formaldehído se usa particularmente como antioxidante para polímeros, aceites y ceras.
ͽ
3- metil 6- terbutilfenol. Es un antioxidante efectivo y un estavilizador de resinas cumarona-indeno, éteres polivinílicos e hidrocarburos halogenados, tales como el tricloroetileno y el percloroteileno y es también un producto intermedio en la manufactura de antioxidantes para hules y polímeros de alto peso molecular.
ͽ
Otras de sus aplicaciones son: como germicida en formalaciones desinfectantes y antisépticas.
ͽ
3-metil 4- 6- diterbutilfenol. Este fenol alquilado es efectivo como antioxidante y estabilizador de éteres polivinílicos. Se propone su uso en la producción de hule duro o ebonita de copolimerización de butadieno-acrilonitrilo.
ͽ
4- metil 2- terbutilfenol. Tiene buen valor comercial en el presente y es en la preparación de sus productos de condensación con aldehidos para formar antioxidantes, sobre todo para hules.
ͽ
4-metil 2- 6- diterbutilfenol. En presencia de catalizadores ácidos, tales como cloruro de aluminio, en los ácidos sulfúrico y fosfórico, el alquilfenol puede se debutilado para formar terbutil P- cresol. Por medio de la oxidación con ácido crómico, ó con bromo se convierte a aldehido el grupo metilo.
ͽ
El 4- metil 2- 6- diterbutilfenol. Se usa en gasolina para motores automotrices ó de aviación lubricación turbinas, aceites, ceras, hules sintéticos y naturales, pinturas, plásticos y elastómeros puesto que protega los materiales contra los efectos del oxígeno atmosférico durante su almacén y su servicio. En grado de alta pureza es muy usado en los alimentos para delatar cuando estos entran en estado de descomposición, especialmente para alimentos de origen animal, aceites vegetales y vitaminas solubles en aceite. También se usa en el empaque de alimentos, tales como papel de aluminio y polietileno.
ͽ
4- dimetil 6- terbutilfenol. Se encontró su aplicación como un antioxidante de olefinas y para gasolinas; para inhibir la polimerización prematura de monómeros reactivos particularmente acrilatos y metilicrilatos; para restringir la decoloración durante el proceso de obtención de las resinas cumarona-indeno, y es un agente anti-natas para pinturs, varnices, aceites secantes y tintas de impresión.
ESTUDIO DEL MERCADO
OBJETIVO
El principal objetivo del estudio de mercado es proporcionar la información necesaria acerca del precio apropiado para colocar el bien o servicio y competir en el mercado, o bien imponer un nuevo precio por alguna razón justificada. Además indica si las características y especificaciones del producto corresponden a las que desea comprar el cliente.
Por otro lado si la capacidad de la planta no es la adecuada traerá graves consecuencias a la empresa y con el estudio del mercado se puede predecir dicha capacidad. Finalmente, el estudio de mercado deberá exponer los canales de comercialización acostumbrados para el tipo servicio que se desea colocar, en este caso el Fenol y cuál es su funcionamiento.
Estudio de la demanda.
Como se mencionó anteriormente, el fenol posee múltiples usos a nivel industrial, este se usa en la producción de resinas fenólicas y en la manufacturación de nylon (y otras fibras sintéticas). De manera general el fenol es muy utilizado en industrias químicas y farmacéutica así como también para la obtención de otros productos. El fenol es usado como fungicida, bactericida, antiséptico y desinfectante, también para producir agroquímicos, policarbonatos, en el proceso de fabricación de aspirina y en preparaciones médicas como enjuague bucal y pastillas para el dolor de garganta.
En este orden de ideas, el fenol es un producto que posee una demanda relativamente alta en varios países del mundo por sus diferentes usos. Como se mencionó anteriormente la producción de resinas fenólicas es un amplio mercado para el fenol y engloba un 40% de la producción total. La demanda de este tipo de resinas viene dada por las industrias de
construcción y automoción. En U.S.A la demanda de resinas fenólicas creció en un 3 % a lo largo del año 2000. En la Europa del Este, la demanda de resina se recuperó durante 1.994 y
1.995, aumentando posteriormente. En Japón, la falta de demanda de resinas fenólicas provocará que el crecimiento en la producción de fenol esté por debajo de 1.4 %.
Por otro lado, las únicas fibras de poliamida importantes por su volumen comercial son el nylon 6.6 y el nylon 6, con una producción mundial de más de 3,7 millones de toneladas el 1988 y esta cifra fue incrementando hasta que en la actualidad su producción a incrementado en mas de 500%.
En Venezuela actualmente no existe ninguna planta productora de fenol lo que hace indispensable las importaciones desde países como Estados Unidos o Brasil, por ejemplo. Lo anterior radica el hecho de que al revender el fenol nacionalmente se aumente el costo del mismo, ya sea en Kg o litros. A continuación se muestra el precio (en bolívar fuerte) en relación a los kilogramos de empresas que lo distribuyen nacionalmente.
Precio (BsF)
Cantidad (Kg/día)
320
1300
334
1000
382
600
425
400
456
100
Fuente: información suplida por empresas nacionales La tabla anterior proporciona información sobre el comportamiento de la demanda nacional, mostrando que a medida que el precio aumenta la cantidad disminuye.
Esta información se muestra en el siguiente grafico
DEMANDA 500 450
400 350 300 250 200 150 100 50 0
DEMANDA
0
500
1000
1500
Fuente: propia Estudio de la oferta.
Al igual que en el estudio de la demanda se realizó la recolección de información, específicamente de organizaciones internacionales que se encarguen de la producción y venta de fenol, ya que a nacionalmente no existe ninguna planta que lo produzca. Por tal motivo se dice que, en lo que a fenol se refiere, Venezuela es un intermediario, ya que se compra en otros países y se revende a nivel nacional. En el 2001, la producción mundial fue de 6,4 x106 toneladas evaluada en 4x109 dólares ($). El 41% del consumo de fenol en el 2002 se destinaba a la producción de Bisfenol A, sin
embargo en el 2004 el mercado comenzó a ser reducido a causa del aumento del benceno, materia prima para éste producto.
En la siguiente tabla se muestra la oferta internacional del fenol:
País
Precio
Cantidad
(BsF/kg)
(Kg/dia)
España
338
100
Alemania
352
400
Bélgica
403
600
Brasil
459
100
EE.UU.
493
1300
Fuente: INE (2006-2010)
A diferencia de la demanda, para este caso se observa como el precio y la cantidad son proporcionales, es decir, que a medida que aumenta la cantidad aumenta el precio.
OFERTA 600 500 400 300
OFERTA
200 100 0 0
200
400
600
800
1000
1200
1400
Fuente: propia En el año 2010, diferentes países ofertaron numerosos Kg de Fenol a empresas Venezolanas como Didacta C.A, por ejemplo; estos valores anuales se ven reflejados en la gráfica siguiente:
Total Anual 3500000 3000000 2500000 2000000 Total Anual
1500000 1000000 500000 0 Kg Brutos
Kg Netos
Precio (Bs.F)
Precio ($)
Fuente: propia
Equilibrio en el Mercado
El equilibrio en el mercado es cuando las curvas de demanda y oferta se interceptan para así obtener el precio y cantidad de equilibrio. Este será el precio y cantidad necesaria para así compensar la demanda del país, que en este caso es insatisfecha, por lo que a partir de estos datos se podrá conocer la capacidad de la planta y continuar con el diseño. Con la intercepción de las curvas de la demanda y la oferta se logra obtener el precio y la cantidad necesaria para compensar la demanda insatisfecha en el país, lo cual nos proporciona una idea de cuánto deberá ser la capacidad de producción de la planta a diseñar. En la siguiente grafica se aprecian las curvas de oferta y demanda, así como también el equilibrio del mercado, el cual como se mencionó anteriormente es la intercepción de ambas curvas. 600 500 400 DEMANDA
300
OFERTA 200 100 0 0
200
400
600
800
1000
Fuente: propia
1200
1400
Este punto se denomina “punto de equilibrio” y aporta un indicio de cuál debería ser aproximadamente el precio del bien o producto, en este caso fenol, y además cual será la capacidad de la planta.
Capacidad estimada de la planta
Basandosé en los resultados de lo anteriormente descrito, se tiene que la cantidad de equilibrio es 550 Kg/día lo que equivale a 0,55 toneladas métricas diarias; es decir que anualmente se producirían 198 toneladas métricas aproximadamente (tomando en cuenta paradas de planta programadas o emergentes), este valor corresponderá a la capacidad de la planta.
ͽ
Capacidad Diseñada:
Esta capacidad es la estimada en el diseño de la instalación y esta cual puede o no ser alcanzada, el mismo corresponde a un valor máximo de producción para la cual la planta debe estar preparada.
La capacidad diseñada se puede calcular de la siguiente forma:
C.Maxima + (C. Maxima*0.10) = 198 + (198*0.10) = 217,8
ͽ
Capacidad Efectiva:
Se puede definir como la mínima producción, considerando daños de equipos, mantenimiento, personal, paradas de plantas. La capacidad efectiva se puede calcular de la siguiente forma:
C.Máxima - (C. Máxima*0.15) = 198 – (198* 0.15) = 168,3
ͽ
Tasa de uso
Esta define el grado en que una planta utiliza su capacidad, corresponde al porcentaje de operación inicial de la planta y se determina como:
0,7727 será la tasa de uso de la capacidad, si la capacidad utilizada fuera la capacidad efectiva.
Mercado potencial para el proyecto
Toda ser humano que quiera obtener o adquirir algún producto tiene diferentes expectativas respecto al mismo, por tal motivo las empresas encargadas de producirlo tienen como principal objetivo satisfacer esas necesidades del cliente, ellos enfocan sus esfuerzos en elaborar un producto de calidad y accesible. Por ejemplo, para el caso del fenol se propone que sea de 99,9% de pureza y bajo costo, pues como ya se ha mencionado anteriormente, el mismo presenta usos a nivel industrial, químico y farmacéutico. De lo anterior radica que el fenol presente una alta demanda a nivel mundial y nacional, destacando que Venezuela no presenta hasta los momentos alguna planta que produzca fenol y que el precio del mismo sea muy elevado pues la función que cumplen empresas nacionales solo es comprar y revender. Por tal motivo surge la necesidad de diseñar una planta en el país, que sintetice fenol a través de cierta tecnología y que a su vez lo distribuya por diferentes empresas a nivel regional y si es posible a nivel nacional, para así con una posterior expansión, convertirse en uno de los principales países exportadores de fenol en el mundo. La importancia de la realización de este proyecto es que al no existir ninguna otra planta productora de fenol en el país el mercado para el producto es altamente potencial. Al
mercado al que se desea llegar es micro y macroempresas; y de esta manera no habrá competencia ya que hay una demanda insatisfecha de parte de este significativo de consumidores.
Precios
Con el equilibrio en el mercado se logró conocer cuál será el precio en equilibrio, el cual resultó 390BsF/Kg. A este precio el fenol podría considerarse económico pues con el estudio en la demanda y oferta se pudo observar que los precios de empresas venezolanas que cumplen la función de intermediarios son muy parecidos, por ejemplo, en el caso de la empresa didacta c.a vende el fenol a 191BsF por 500 gramos, es de decir, 382 BsF. el kilogramo; Casamay Chemical en cambio vende el litro de fenol a 400 BsF. Estos precios no varían mucho en otras empresas como lo son Distribuidor Gotemar, Corquiven o Venequimica, por ejemplo. Las empresas nombradas anteriormente solo son solo compradores y revendedores en el mercado mundial, esto indica que la fuente de fenol en Venezuela se debe a importaciones y no hay ninguna planta a nivel nacional. Los principales países de los que Venezuela importa fenol son grandes productores del mismo, por lo que poseen altas ganancias económicas distribuyendo su producto por todo el mercado internacional, entre estos países se encuentran: Estados Unidos, España, Brasil, Alemania, Chile, Colombia, México, Suecia y Bélgica. Importaciones de Fenol en Venezuela. (2010)
Pais
Kg Brutos
Kg Netos
Precio (Bs.F)
Precio ($)
ESPAÑA
58
50
1690
650
ALEMANIA
434
400
7912
3680
BELGICA
79174,4
71877,76
482310,4
185504
BRASIL
300500
300500
1378572
530220
EEUU
311132,26
310811,16
1179859,3
453792,04
Es decir, que para el año 2010 Venezuela tuvo un total de
Total
Kg Brutos
Kg Netos
Precio (Bs.F)
Precio ($)
691299,05
683638,92
3050343,7
1173846,04
Fuente: INE (2006-2010)
Los datos anteriores se pueden observar en la siguiente grafica:
1400000 1200000 1000000
800000
Kg Brutos
600000
Kg Netos
400000
Precio (Bs.F)
200000
Precio ($)
0
A pesar de que para ese año Estados Unidos fue el que vendió mayor cantidad de fenol a Venezuela, fue Brasil quien recaudo mayor dinero con su venta ya que su producto es de mayor calidad, lo que concluye que el precio debe considerar varios aspectos como costos totales de producción y pureza del fenol.
Canales de comercialización
Los canales de comercialización cumplen con la función de facilitar la distribución y entrega del producto fabricado, en este caso fenol, a un mercado mayorista y al consumidor final. Si se da una efectiva comercialización del producto en un tiempo relativamente corto esto se reflejará en ganancias tanto económicas como de clientela. El producto fabricado se entregara a los consumidores de manera eficaz y rápida así como también a los distintos mercados que se encargaran de utilizar el fenol como materia prima en productos farmacéuticos y principalmente para producir resinas fenólicas o nylon. Para el traslado de cualquier sustancia química deben tomarse en cuenta normas de transporte internacional, ya sea que el traslado se realice por vía terrestre o mar.
Por vía terrestre:
ͽ
El transporte por vía terrestre se realizará por medio de camiones cisternas y gandolas.
ͽ
Este transporte debe cumplir con todos los permisos necesarios para poder transportar productos químicos (ej.: RASDA)
ͽ
Los transportistas tendrán una ruta definida de traslado donde solo podrá utilizar autopistas y evitar las zonas pobladas.
ͽ
El fenol debe transportarse de manera seguro, no se puede derramar ya que es un compuesto muy toxico.
Por vía marítima:
ͽ ͽ
El transporte por mar se puede realizar por ferris, buques de carga. Se deben seguir las normas de transporte de la organización marítima internacional y la convención de SOLAS.
ͽ
El transporte por mar puede involucrar a Varias partes entre el expedidor y el cliente, como la compañía naviera, las autoridades portuarias y los transportistas. Antes del inicio de un envío, el expedidor debe asegurarse de que todas las partes involucradas siguen normativas adecuadas de seguridad e higiene.
ͽ
El sistema de seguridad e higiene se comprobará preferiblemente mediante una inspección marítima o similar este debe dar Instrucciones concretas sobre el control de la operación a todas las partes involucradas, y explicar las acciones a tomar en caso de emergencia.
Es importante señalar que actualmente en Venezuela no existe ninguna planta productora de fenol por lo que actúa como intermediario en la comercialización del bien. Con la ejecución de este proyecto se logrará si es posible que Venezuela entre en la lista de los principales exportadores de fenol y que deje de importar el mismo.
ESTUDIOS DE TECNOLOGIAS
Objetivo El objetivo de este documento es principalmente verificar si el proceso para la obtención de fenol se puede llevar a cabo y con la mejor tecnología, además permitirá descubrir si se cuenta con la materia prima adecuada, los equipos y herramientas necesarias e instalaciones óptimas para su producción.
En resumen, se pretende resolver las preguntas referente a dónde, cuándo, cuanto, cómo y con qué producir fenol, por lo que este punto del proyecto comprende todo aquello que tenga relación con el funcionamiento y la operatividad de dicha proyecto.
Alcance Como se menciono anteriormente este documento permitirá determinar cuál será la mejor tecnología a emplear para la obtención de fenol tomando en cuenta ciertos criterios y evaluando el rendimiento como tal de cada proceso propuesto, así como también, los aspectos económicos, ambientales y operacionales. Con la realización de este estudio se tendrá la base para la realización de las demás fases del proyecto ya que a partir de este se seleccionará el mejor método de obtención de fenol.
Datos del proceso Para estudiar el proceso de obtención de fenol, sea cual sea su materia prima, es necesario conocer las distintas variables que se manejarán en el mismo de modo de asegurar que el proceso como tal se encuentre bajo las condiciones optimas y el fenol producido sea de la mayor pureza exigida por la demanda.
Los datos más importantes manejados en el proceso son: presiones de operación de los equipos, temperaturas o rangos de temperaturas a mantener, flujo de alimentación del proceso, producción de la planta, conversiones de los productos, equipos a utilizar dentro del proceso, pureza del producto final, concentración de subproductos formados, concentración de productos obtenidos de carácter contaminante, niveles de los flujos del sistema en el proceso, entre otros.
Premisa del estudio El fenol es un compuesto químico muy utilizado en la industria a nivel mundial, para su producción existen varias vías que involucran distintas tecnologías con materias primas de diferentes propiedades, dichas tecnologías se han utilizado durante años desde su existencia; para su selección se tomará en cuenta distintos criterios que involucren la capacidad de la planta, condiciones y eficiencias del proceso. Las diferentes tecnologías a utilizar serán la producción de fenol a partir de cumeno, de tolueno o de benceno, se analizaran los criterios más importantes dándole un peso y siendo seleccionada solo una materia prima específica según sus condiciones de trabajos y eficiencia durante el proceso.
Descripción de las tecnologías propuestas
ͽ
Obtención de fenol a partir del Cumeno:
1. Técnicas Operacionales: La producción de fenol "vía cumeno", fue descubierta por H.Hock en Alemania. Este moderno proceso, produce un fenol de alta calidad, apropiado para la obtención de policarbonatos y/o resinas. Alrededor de 4 billones de libras de fenol al año (1997) se producen en Estados Unidos mediante este proceso. De igual forma, la acetona obtenida posee una gran calidad. Lo anterior indica que esta es una de las principales vías de obtención de fenol, para ello se da una oxidación del Cumeno (primera etapa) y esta
reacción es autocatalítica en esta etapa el cumeno se oxida con aire y sosa cáustica (acondicionador del medio) para producir hidroperóxido de cumeno. La segunda etapa consta principalmente de la descomposición del propio hidroperóxido a fenol y un subproducto que es la acetona (luego de haber pasado por procesos intermedios de purificación, concentración, entre otros). La reacción llevada
cabo en este paso es
catalizada por un acido. Las reacciones dadas en este proceso son las siguientes:
C6H5CH (CH3) 2 → C6H5C (CH3) 2OOH C6H5C (CH3) 2OOH → C6H5OH + CH3COCH3 En primer lugar, dos corrientes entran a un reactor oxidante, en este caso cumeno y aire, generando hidroperóxido de cumilo, los principales subproductos durante la oxidación son la acetofenona y el dimetilfenilcarbinol (el segundo se forma directamente del cumeno y el primero por descomposición del ROOH en acetofenona y metanol). La presencia de fenol produce un efecto inhibidor en la oxidación, por lo que, entre los diversos tipos de catalizadores que pueden emplearse en la oxidación del cumeno se prefiere el empleo de sosa o sosa cáustica, ya que de este modo se mantiene un pH alto (8,5 – 10,5). Es importante mencionar que la oxidación directa del benceno a fenol es termodinámicamente posible pero la velocidad de reacción es muy baja a menos que la temperatura sea muy baja y, en tales condiciones, el fenol resulta fácilmente oxidado. Por otra parte, la presencia de fenol inhibe la oxidación del benceno, por lo que sólo se pueden alcanzar grados de conversión muy bajos. Continuando con el proceso, luego del reactor entra a un proceso intermedio el cual tiene que ver con concentración, para luego así ingresar a una serie de reactores de escisión
en donde es agregado un acido. La transformación del
hidroperóxido en medio ácido (normalmente con sulfúrico) también puede realizarse en fase homogénea o heterogénea según la proporción de ácido empleada. La temperatura de descomposición es de 50 – 60 ºC. La corriente de salida del reactor se neutraliza con álcali y se separa en dos fases. La fase acuosa se separa del proceso y la orgánica pasa a la sección de
destilación, en el proceso de destilación se separan los componentes para finalmente producir el fenol y la acetona como subproducto.
2. Emisiones Ambientales: El cumeno puede ser peligroso para el ambiente, dependiendo de la cantidad y concentración del mismo; debería prestarse atención especial a los organismos acuáticos y a las aves, por tal motivo es necesario mantenerla estable para evitar cualquier tipo de alteración por emisiones al ecosistema.
3. Mantenimiento: Este proceso requiere que, cada cierto tiempo, se efectué un mantenimiento para así cerciorar que las operaciones se encuentren en sus condiciones óptimas y además, asegurar la vida útil de los equipos que conforman la planta de producción de fenol. Este mantenimiento se efectuará en “paradas de plantas” el tiempo estimado para este es aproximadamente cada 6 meses en donde se tomará en cuenta todos los equipos incluyendo tuberías de transporte de fluidos y drenaje.
4. Constructiblidad: Este punto es de suma importancia ya que abarca toda la puesta en marcha de la planta para la obtención de fenol, en este caso a partir de cumeno; para este ítem se debe considerar todo lo referente a la planta como equipos, condiciones óptimas, personal a laborar y además los aspectos económicos.
5. Seguridad y riesgos: Para este factor se tomara en cuenta las vías de exposición del cumeno ya que este se puede absorber por inhalación y a través de la piel. Por otro lado la sustancia puede formar peróxidos explosivos y además reacciona violentamente con ácidos y oxidantes fuertes, originando peligro de incendio y explosión; por este motivo se debe tener en cuenta que el Punto de inflamación del Cumeno es 31°C, la temperatura de autoignición es 420°C mientras que los limites de explosividad (% en volumen en el aire) son 0.9-6.5. En caso de derrame en la plante es recomendable recoger, en la medida de lo posible, el líquido que se derrama y el
ya derramado en recipientes precintables, absorber el líquido residual en arena o absorbente inerte y trasladarlo a un lugar seguro.
6. Requerimiento de espacios: Este requerimiento dependerá de donde se ubique la empresa y del área total de extensión, además concreta todo lo relacionado a la planta, tamaño capacidad, dimensiones de equipos, en conclusión el espacio total que ocupar la planta, y esto dependerá de la materia prima que se esté utilizando, en este caso el cumeno. Para la planta de producción de fenol (y acetona como subproducto) requiere de gran espacio debido a los equipos que esta maneja como reactores, neutralizador, varios procesos de purificación o intermedios como filtros, entre otros.
7. Requerimientos de químicos: Materia prima: Cumeno Aire Agua. Hidrogeno. Acondicionador del medio. Acido para la escisión (mayormente sulfúrico).
8. Tiempo de Implementación: Este tiempo estará entre 5 y 6 años ya que este se rige por cuanto se tarde adquirir todos los equipos y los químicos a utilizar; por otro lado también este tiempo dependerá de la construcción de la planta como tal, es decir, la instalación de cada uno de los equipos, búsqueda del personal, para que finalmente se de la puesta en marcha.
9. Impacto sobre instalación existente. Este ítem no aplica para este caso pues que el diseño de la planta no se efectuará sobre alguna instalación existente.
ͽ
Obtención de fenol a partir del tolueno:
1. Técnicas Operacionales:
Un proceso típico consta de dos pasos continuos. En el primer paso la oxidación de tolueno a ácido benzoico se logra con la sal del aire y el cobalto (catalizador) a una temperatura entre 121 y 177°C (206 kPa), y la concentración del catalizador está comprendida entre 0,1 y 0,3%. El efluente del reactor se destila, el ácido benzoico purificado se recoge mientras que el tolueno es recirculado al reactor oxidante. En el segundo paso del proceso, el ácido benzoico se oxida al benzoato de fenilo en la presencia de aire y un catalizador mezcla de sales de cobre y el magnesio (234°C, 147 kPa). El benzoato de fenilo se hidroliza con vapor de agua en el segundo reactor para producir dióxido de carbono y fenol (200 °C y presión atmosférica). Es importante señalar que el acido benzoico se puede dar de varias formas a partir del tolueno. Por ejemplo, en el proceso “Dow” se oxida el tolueno en fase liquida con aire a 110120 °C y 2-3 bar en presencia de sales de Co. La selectividad en acido benzoico alcanza un 90%. Otro proceso que transcurre en forma análoga es el de Amoco para la obtención de ácido tereftálico. La selectividad total del proceso está entre 70 y 80%.
Químicamente el proceso es:
2. Emisiones Ambientales:
El tolueno y acido benzoico son degradados después de un tiempo relativamente corto, pero, mientras no se degrada sus efectos son tóxicos y además es peligroso para la vida acuática por lo tanto afectaría al ambiente de manera apreciable si se da alguna fuga o derrame, en conclusión no se debe permitir que este producto químico se incorpore al ambiente
3. Mantenimiento: Al igual que la tecnología anterior es necesario hacer mantenimiento a los equipos indispensables en la planta para que esta opere óptimamente. Este mantenimiento se hará con las paradas de planta es decir, anualmente.
4. Constructibilidad: Igualmente que en con el cumeno, este aspecto maneja la viabilidad de la construcción de toda la planta, considerando equipos a utilizar (en este caso reactores principalmente), condiciones de operación, materiales, químicos y personal a laborar en dicha planta, así como aspectos de tipo económico y financiero.
5. Seguridad y riesgos: Como el tolueno es inmiscible en agua, flota y se evapora fácilmente Es fácilmente biodegradable, pero en humanos afecta al sistema nervioso central,
irrita
severamente la piel y ojos. Además en envenenamientos crónicos puede producirse anemia y puede verse afectado el hígado. Las sustancias manejadas en esta planta son fácilmente inflamables. A temperatura normal de manipulación existe un riesgo extremo de ignición del vapor y pueden formarse mezclas aire-vapor explosivas/inflamables (especialmente en recipientes vacios que no hayan sido limpiados). Se debe evitar mezclar con materiales fuertemente oxidantes y puede llegar a formar mezclas explosivas con ellos. Los vapores son más pesados que el aire, por lo que pueden desplazarse al nivel del suelo, pudiendo ocurrir una ignición a distancia. Por lo que las medidas de seguridad en dicha planta serán tener especial cuidado en el control de la temperatura d fluidos y además es necesario que los trabajadores posean equipos de protección personal adecuados y reportar de inmediato algún accidente.
6. Requerimiento de espacios: El espacio requerido viene en función de las dimensiones de equipos, capacidad y ubicación de la planta, entre otros.
7. Requerimientos químicos: Materia prima: Tolueno. Aire. Sales de cobalto o manganeso (acetatos). Sales de cobre.
8. Tiempo de Implementación: En función de la adquisición e instalación de equipos, y además, de la búsqueda de personal, se necesitaría como mínimo de 6 años.
9.
Impacto sobre Instalación Existentes: Este ítem no aplica en este diseño, ya que no se efectuará sobre instalaciones
existentes.
ͽ
Obtención de fenol a partir del ciclohexano:
1. Técnicas Operacionales: Se puede llegar a obtener fenol por oxidación del ciclohexano y posterior deshidrogenación del producto intermedio resultante. El ciclohexano se obtiene por hidrogenación catalizada del benceno, modernamente con catalizadores de níquel o de platino metálico. La reacción es exotérmica, es importante controlar adecuadamente la temperatura y el tiempo de residencia en el reactor para evitar la transformación del ciclohexano a metilciclopentano (isomerización).
En la oxidación del ciclohexano se obtiene una mezcla de ciclohexanol/ciclohexanona, que por deshidrogenación (a 400 ºC y con un catalizador de platino) se transforma en fenol. Esta alternativa de fabricación resulta antieconómica y, de hecho, se sigue el camino inverso, es decir, la fabricación de ciclohexanona a partir de fenol.
La oxidación del ciclohexano se produce a través de un mecanismo de radicales libres, a 125 – 165 ºC y 8 – 10 bar (en fase líquida) en presencia de sales de Mn o Co y con aire. Para conseguir una alta selectividad en la obtención de anol/anona, el grado de conversión se limita al 10 %. La proporción anol/anona es de 1/1. En presencia de ácido bórico se aumenta la selectividad pero aumenta la proporción de alcohol en la mezcla hasta un 9/1.
2. Emisiones Ambientales: Es peligroso en elevadas concentraciones, se debe cumplir el régimen de limites de concentración y/o emisiones al ambiente. El producto puede matar las hierbas y plantas pequeñas. Es muy tóxico para los organismos acuáticos, puede provocar a largo plazo efectos
negativos en el medio ambiente acuático. El ciclohexano es altamente inflamable y además insoluble en agua. 3. Mantenimiento: Para mantener el proceso de operación en óptimas condiciones, Es recomendable efectuar cada cierto período de tiempo un mantenimiento (semestral preferiblemente) a los diversos equipos que conforman la planta de fenol, tuberías de fluidos y drenajes; con dicho mantenimiento se alarga la vida útil de los mismos. Es importante señalar que las sustancias con que se trabajará en dicha planta son altamente corrosivas lo que implica altos costos de mantenimiento, esta es una de las desventajas de la tecnología.
4. Constructibilidad: Igualmente que en con el tolueno, este aspecto maneja la viabilidad de la construcción de toda la planta, considerando equipos a utilizar, condiciones de operación, materiales, químicos
y personal a laborar en dicha planta, así como aspectos de tipo
económico y financiero.
5.
Seguridad y riesgos: Para llevar a cabo una buena práctica laboral deben instalarse controladores en el lugar
de trabajo, además del uso de equipos de protección individual por parte del personal laborante en la planta y adiestramiento de dicho personal. El ciclohexano es altamente inflamable así que se debe tener en cuenta la temperatura con que este se trabaje. Se debe prevenir en lo posible las emisiones ambientales. Por otro lado las sustancias manejadas en dicha planta son altamente corrosivas y toxicas.
6. Requerimientos de Espacios: Esto se refiere tanto a la ubicación como las longitudes de los distintos equipos que conforman la planta, así como también la capacidad de la misma.
7. Requerimientos Químicos: Materia prima: ciclohexano.
Hidrogeno. Catalizadores de níquel Catalizador de platino. Aire. Sales de Mn o Co.
8. Tiempo de Implementación: Basándose en los requerimientos de 5- 6 años.
9. Impacto sobre Instalación Existentes: Al igual que las tecnologías anteriores no aplica en este diseño, ya que no se efectuará sobre instalaciones existentes.
Información suplida por los fabricantes/ suplidor de las tecnologías
TECNOLOGÍA
Obtencion de fenol a partir de cumeno.
PATENTES
INFORMACIÓN PRELIMINAR
ERTISA S.A.
El centro de producción de ERTISA está situado en la provincia de Huelva, en el Polígono Industrial Nuevo Puerto de Palos de la Frontera (Huelva), disponiendo de una terminal portuaria para la recepción de materias primas y expedición de productos terminados. Además de su planta industrial, ERTISA tiene centros para la comercialización de sus productos en Madrid, Barcelona y Lisboa. Cuenta también con filiales en Gran Bretaña, Holanda y Estados Unidos. Se especializa en la producción y distribución de de metilaminas y fenol. la tecnología usada es a partir de cumeno Contacto: 959369213 www.ertisa.es
Obtencion de fenol a
Abaquin
partir de tolueno.
Es una Empresa Mexicana Dedicada a la Importación, Fabricación y Distribución de Productos Químicos y Materias Primas para Diversas Industrias. Misión: En Abaquim nos Preocupamos Día a Día en Satisfacer al Máximo las Exigencias de Nuestros Clientes así como de Mantener los Estándares más Altos de Calidad en Todos Nuestros Productos y Sobre Todo en el Servicio. Nos Desempeñamos en las Siguientes Ramas de la Industria: Alimenticia, Cosmética, Aditivos, Petroquímica, Hulera, Pinturas, Agricultura, Textil, Tintas, Plásticos, Farmacéutica, Adhesivos, Metalúrgica. El fenol es obtenidoa partir de toliueno y distribuido nacionalmente. Contacto: (55) 5525-8420, 5525-0740
Obtención de fenol a partir de ciclohexano.
INEOS Phenol
http://www.abaquim.com.mx INEOS Phenol es el mayor productor en el mundo de fenol y acetona. Nuestros mercados están creciendo en todo el mundo y nuestro objetivo es transformar este crecimiento en el desarrollo de nuestro negocio y nuestra compañía.Nuestros clientes tienen grandes expectativas: calidad uniforme del producto, la entrega a tiempo, y el suministro confiable a precios competitivos. También exigen una alta seguridad y los estándares ambientales de sus socios comerciales. Estas expectativas son el motor detrás de la filosofía de INEOS Phenol de excelencia en cada aspecto de nuestras operaciones. Contacto: http://www.ineos.com/bus_phe_int.html
Tecnologia recomendada La tecnología recomendada por la bibliografía consultada y además por la información suplida por fabricantes es la obtención de fenol vía Cumeno, ya que este obtendrá el producto con una alta calidad y además la selectividad de la oxidación del Cumeno a hidroperóxido es del 93 %, y la de su Posterior transformación a fenol del 98%. Es importante señalar que en este proceso se genera acetona como subproducto, la cual, es muy rentable a nivel económico y podría ser vendida ya que se caracteriza por alta pureza al igual que el fenol.
Un diagrama general del proceso sería el siguiente:
Fuente: Chemical Process And Design Handbook-James Speight
Estimado de costos METODO DE FACTORES PONDERADOS: Este método permite seleccionar, en este caso, la tecnología a emplear dándole una ponderación a ciertos factores que se consideran importantes pudiendo ser de carácter cuantitativo o cualitativo. Este método consiste en los siguientes pasos: 1. Determinar una relación de los factores relevantes.
2. Asignar un peso a cada factor que refleje su importancia. 3. Fijar una escala a cada factor. Para efectos del estudio será entre 1-10 puntos. 4. darle un puntaje a cada alternativa dependiendo de la consideración. 5. Multiplicar la puntuación por los pesos para cada factor 6. Calcular el total de cada alternativa (en este caso tecnología). 7. Elegir como alternativa la que obtuvo mayor puntaje.
Factores de ponderación:
a. Selectividad En este caso a dicho factor se le pondero con un peso de 14% ya que la selectividad es la capacidad que la materia prima posee para orientar las reacciones, y lograr de esta forma, un mayor rendimiento para determinado producto. A mayor selectividad mayor será el rendimiento y calidad del fenol.
b. Calidad del producto Este factor se refiere a la pureza del producto y este va a depender de cual es la materia prima utilizada. Este factor recibe un peso de 14% ya que es de suma importancia satisfacer al cliente que requiere la máxima pureza del fenol.
c. Corrosividad La corrosión origina el deterioro de los equipos manejados en la planta si esto llegase a pasar es necesario un reemplazo inmediato para evitar pérdidas económicas en la producción, pero aun así se darán perdidas por el mantenimiento o remplazo de los mismos. A este criterio se le dio una ponderación de 8%.
d. Riesgos y seguridad Como se mencionó anteriormente, cada tecnología genera ciertos riesgos, dependiendo de los equipos, sustancias y condiciones elevadas que requiera; por lo que es de suma importancia la confiabilidad y seguridad que ofrezca la tecnología. Aquella tecnología donde se necesite mayor seguridad o prevención
de riesgos se le colocará una puntuación relativamente baja en comparación con las demás. El peso para este es de 12%.
e. Requerimientos de energía: Cada planta posee un requerimiento de energía tanto eléctrica como mecánica, o en algunos casos energía calórica, este factor es muy importante ya que este implica costos económicos que son proporcionales a los costos energéticos. Por tal motivo se le asignó un porcentaje de 10%, tomando en cuenta que la tecnología que requiera mayor energía tendrá un menor puntaje.
f. Costos de operación Estos costos están vinculados al funcionamiento normal de la planta. Incluye a los costos energéticos, los de mantenimiento o mejoras a equipos, materia prima, catalizadores, entre otros, por tal motivo se le asigna un peso de 12%.
g. Mantenimiento Este es el factor es el que presenta mayor ponderación con un 15% y va estrechamente vinculado con los costos operacionales y además implica que todos los equipos e instrumentos funcionen de manera eficaz asegurando la vida útil de los mismos. Es importante destacar que uno de los principales problemas a presentar en la planta es por el nivel de corrosión por el cual es necesario utilizar materiales y tuberías que presenten resistencia a la corrosión.
h. Impacto ambiental Para seleccionar la mejor tecnología a utilizar se debe tomar en cuenta el impacto ambiental ya que puede ocasionar problemas a la comunidad en donde se localice la planta y al ambiente. Este factor al igual que el anterior posee un porcentaje de 15% y está ligado a la toxicidad o daño al ambiente de las sustancias manejadas en dicha planta, sea cual sea la tecnología a emplear.
Alternativas: 1. Producción de fenol a partir de Cumeno. 2. Producción de fenol a partir de Tolueno. 3. Producción de fenol a partir de Ciclohexano.
Tabla de ponderación
Ponderación
Rango de Puntuación
Optimo
8-10
Bueno
7-8
Regular
5-6
Malo
2-4
Deficiente
1-2
Matriz de selección
Peso Criterios
A partir de
A partir de
A partir de
Cumeno
Tolueno
Ciclohexano
%
%/100
Selectividad
14
0,14
O
9
1,26
B
7
0,98
R
5
0,7
Calidad del Producto
14
0,14
O
10
1,4
B
8
1,12
R
6
0,84
Corrosividad
8
0,08
B
7
0,56
B
7
0,56
M
4
0,32
Seguridad y riesgos
12
0,12
B
7
0,84
B
7
0,84
R
5
0,6
Consumo Energético
10
0,10
B
7
0,7
R
5
0,5
B
8
0,8
Costo de Operación
12
0,12
B
7
0,84
R
5
0,6
B
7
0,84
Mantenimiento
15
0,15
B
7
1,05
R
6
0,9
B
8
1,2
Impacto Ambiental
15
0,15
B
8
1,2
B
7
1,05
R
5
0,75
Total
100
1
Σ
7,85
Σ
6,55
Σ
6,05
Para la ponderación de cada criterio fue necesario la información pertinente acerca de cada tecnología, esto se refleja en la descripción de debilidades y fortalezas de cada una (mencionado anteriormente). Así entonces para el caso de la selectividad, al cumeno se le denota con 9 ya que posee 91% de selectividad; al tolueno con 7 por tener entre 70 y 80% mientras que para el ciclohexano solo 5 y es porque su selectividad es muy baja. La calidad fue otro aspecto importante del estudio ya que el cliente requiere un 99,9% de pureza y este valor solo lo alcanza la primera tecnología por lo que se le otorgo la máxima puntuación que es 10, el tolueno llega a producir fenol con 91% de calidad y se le pondero con 8 mientras que el ciclohexano tiene muy baja calidad en comparación con las demás tecnologías por lo que se ponderó con 6. Ya que las tecnologías a partir del cumeno y el tolueno trabajan con sustancias de naturaleza química semejante y dichas sustancias tienden a corroer los equipos pero al pasar cierto tiempo (sin mantenimiento) a ambas se les dio una ponderación de 7, mientras que la
tercera tecnología trabaja con sustancias altamente corrosivas por lo que se calificó como “malo”. Para el caso de riesgos y seguridad, al igual que el criterio anterior, al cumeno y tolueno se le dio un 7 mientras que al ciclohexano se le ponderó con 5 y esto es debido a los riesgos y medidas preventivas mencionadas en descripción de las tecnologías propuestas. Las tres plantas difieren de equipos e instrumentos que hacen que el consumo energético de cada una varíe, además de que es necesario generar y mantener tanto condiciones de temperatura como de presion, para ser especificos el proceso a partir del cumeno posee principalmente dos reactores, concentradores, filtros, instrumentos, entre otros (consumo de energía relativamente alto); el proceso vía tolueno consta de tres reactores, separadores, extractores, instrumentos, entre otros (mucho consumo de energía) y el proceso con ciclohexano se caracteriza por dos reactores de gran capacidad que junto con los demás instrumentos y equipos hacen que se produzca el fenol. Por tal motivo para el criterio de consumo energético se le calificó a cada alternativa con 7, 5 y 8 respectivamente. En lo que a costos de operación se refiere, es importante destacar los equipos e instrumentos mencionados anteriormente además del consumo de materias primas las cuales posee un costo individual, la tecnología 1 usa cumeno, aire, agua, hidrogeno, acondicionador del medio, acido sulfúrico, entre otros; la tecnología 2 requiere de tolueno, aire, sales de cobalto o manganeso (acetatos), y sales de cobre; la tecnología 3 por su parte necesita ciclohexano, hidrogeno, catalizadores de níquel, catalizador de platino, aire, sales de Mn o Co. Para una operación optima es necesario generar y mantener las condiciones requeridas por lo que esto también influye en los costos de operación haciendo que la ponderación de cada alternativa sea 7, 5 y 7 respectivamente. Es importante realizar un mantenimiento pertinente cada cierto tiempo y este será mayor o menor dependiendo del tipo de planta y de equipos. Anteriormente se mencionaron los equipos a utilizar para cada tecnología así como también el grado de corrosión q poseen las sustancias, por tal motivo al cumeno se le dio una ponderación de 7, al tolueno 6 y al ciclohexano 8. Para finalizar, el ultimo criterio a evaluar es con respecto a los daños al ambiente que pudieran causar cada una de las tecnologías, esto se analizó en descripción de las tecnologías propuestas, por lo que la primera tecnología se pondero con 8, la segunda con 7 y la tercera con 5.
Conclusiones
Con el método de los factores ponderados se obtuvo como resultado que la tecnología a utilizar para la realización de la ingeniería básica de una planta de fenol, es la que utiliza al cumeno como materia prima. Con una ponderación de 7,85 ésta resultó ser la más óptima entre las tecnologías planteadas con una selectividad del proceso de 91% produciendo de esta forma fenol con 99,9% de pureza y acetona. Con respecto al índice de corrosividad éste es menor que el de las restantes tecnologías por lo que con un mantenimiento mensual a los equipos e instrumentos se aseguraría la vida útil a los mismos. Esta planta se caracteriza por poseer dos reactores los cuales son fundamentales para la producción y además está constituida por procesos intermedios de purificación, concentración, etc, esto indica que el requerimiento de energía y costos de operación serán relativamente altos pero normales para la capacidad de la planta. Con respecto al impacto que esta tecnología atribuye al ambiente solo se debe tener especial cuidado con derrames l mar ya que es toxico para los organismos acuaticos, a los animales terrestres les afectaría solo a altas concentraciones; por tal motivo es necesario mantenerla estable para evitar cualquier tipo de alteración por emisiones al ecosistema. En conclusión la mejor vía de obtención de fenol es el cumeno ya que al analizar otras tecnologías, o bien el elevado coste de las materias primas no queda compensado por los subproductos obtenidos, o se requieren mayores costes de inversión y/o de servicios auxiliares, debido a los bajos grados de conversión requeridos para aumentar la selectividad de las reacciones.
BASES Y CRITERIO DE DISEÑO
Objetivo del documento: El principal objetivo de este documento de bases y criterios es adquirir la mayor información que se pueda referente a la capacidad que ocupara la planta dentro de unos límites que se evaluara conforme a la oferta y a la demanda de la empresa. Tomando en cuenta las condiciones ambientales, los servicios que requiere la planta para su funcionamiento, la variable a controlar, al igual que la materia prima a tratar y los productos a obtener. Para ello se tomaran criterios apropiados y sustentados con el fin de hacer funcionar la planta de fenol que se propone. Alcance del documento: El presente documento permitirá establecer con la selección previa de la tecnología más adecuada según lo evaluado y con el punto de equilibrio del mercado, el diseño más optimo de una planta para la producción de fenol con una capacidad que alcance resultados positivos en la misma, esto requerirá de cálculos, referencias, especificaciones, y normas de diseños. Cabe destacar que a través de este documento, se determinara cuáles serán los equipos y condiciones de operación que permitirán obtener el producto deseado (fenol), tomando en cuenta los insumos que requiere el arranque de la planta y su total funcionamiento; también las condiciones meteorológicas de diseños, los equipos que requerirá la planta y por ende el manejo de las variables mecánicas de las líneas de producción. Bases de diseño: Comprende los parámetros óptimos y adecuados para el establecimiento de los datos que deben ser manejados al inicio del proceso de obtención del fenol vía Cumeno, entre los cuales resaltan como primordiales los siguientes:
ͽ
Producción de la Planta.
ͽ ͽ ͽ ͽ ͽ ͽ ͽ ͽ
Pureza del producto final. Presiones de operación de los equipos. Temperaturas o rangos de temperaturas a mantener. Flujo de Alimentación del Proceso. Conversiones de los productos. Equipos a utilizar dentro del proceso. Concentración de subproductos formados. Concentración de productos obtenidos de carácter contaminante, entre otros.
Premisas generales: En el diseño de la planta para la obtención de fenol a un 99,9% de purezas comprende fundamentalmente de una alimentación de Cumeno_ Aire y una corriente de reciclo del mismo hacia un reactor de oxidación del cual la corriente de salida se hace pasar seguidamente a un concentrador en el que se obtiene hidroperoxido; este último se destina a una serie de reactores donde se produce su descomposición y así la obtención del fenol y acetona, que posteriormente son separados por destilación; no obstante, se requiere del seguimiento estricto de las condiciones de operación. •
Condiciones ambientales: La empresa estima cumplir con las regulaciones ambientales establecidas, por los entes
competentes para ello dispone de una estructura organizacional que le permita implantar y monitorear sus programas ambientales. Se dispondrá de organismos y departamentos especializados, que implementaran sus propios programas ambientales, auditorías ambientales internas e inspecciones de las instalaciones y alrededores con base en los lineamientos de las leyes ambientales. Se deberá establecer evaluaciones continuas, así como estrategias correctivas, cuando las auditorías internas revelan alguna deficiencia, las acciones implementadas deben ser
suficientes para eliminarlas. Adicionalmente, se deberá fomentar en el interior de la empresa una cultura corporativa enfocada a mejorar la seguridad industrial y la protección al medio ambiente. Entre las leyes a considerar para la ejecución del presente proyecto, se toman en cuenta las siguientes: Leyes y Normas Nacionales. Ley Penal del Ambiente: Título II. De los daños contra el ambiente. Capítulo I. De la degradación, envenenamiento, contaminación y demás acciones o actividades capaces de causar daños a las aguas. Articulo 28. Vertido Ilícito Articulo 29. Alteración térmica Artículo 30. Cambios de flujo o sedimentación. Capítulo II. Del deterioro, envenenamiento, contaminación y demás accione o actividades capaces de causar daños al medio lacustre marino y costero. •
Capacidad de diseño: La planta de Fenol contara con una capacidad máxima de 217.8 TMA, según los resultados
obtenidos en el estudio de mercado, considerando que puedo o no ser alcanzado. •
Factor de servicio: especifica el tiempo de trabajo de la planta, en este caso la planta trabajará de manera continua.
•
Especificaciones de alimentacion:
En la planta de obtención de Fenol se alimenta de Cumeno fresco (isopropil benceno), a 50°C y 10 atm, a su vez esta corriente se mezcla con el reciclado, que contiene O 2, N2, Cumeno, fenol y agua, a 42°C y 10 atm. A continuación se especifica cada uno de los compuestos:
ͽ
Cumeno:
Líquido, aromático penetrante, incoloro e inflamable. Su temperatura de inflamación es de 44 ºC en copa cerrada y 25 ºC en copa abierta; su temperatura de autoignición es de 424 ºC; y cuando su concentración en presencia de oxígeno está entre 0,88% y 6,5%. Presión de vapor: 8 mmHg (a 20 ºC)
Densidad relativa: 0,86 g/cm³ (a 15 ºC) Densidad relativa de los vapores: 4,1 (aire=1) Soluble en alcohol, éter, benceno y acetona. Insoluble en agua.
ͽ Oxigeno (O ): es un gas a temperatura ambiente. Representa aproximadamente el 20,9% 2
en volumen de la composición de la atmósfera terrestre.
En condiciones normales de presión y temperatura; es incoloro, inodoro e insípido.
Masa molar
31,9988 g/mol
Punto de fusión
50,35 K (-222,8 °C)
Punto de ebullición 90,18 K (-182,97 °C)
ͽ
Nitrógeno (N2): es un gas inerte, es utilizado para proteger la materia prima y en la
contaminación de compuestos oxigenados. Controla la temperatura en los reactores del proceso. Peso Molecular: 28.0134 g/mol Punto de fusión: -210 °C Calor latente de fusión (1,013 bar, en el punto triple): 25.73 kJ/kg Densidad del líquido (1.013 bar en el punto de ebullición): 808.607 kg/m3 Equivalente Líquido/Gas (1.013 bar y 15 °C (59 °F)) : 691 vol/vol Punto de ebullición (1.013 bar): -195.9 °C Calor latente de vaporización (1.013 bar en el punto de ebullición): 198.38 kJ/kg Temperatura Crítica: -147 °C Presión Crítica: 33.999 bar
Densidad Crítica: 314.03 kg/m3
Temperatura del punto triple: -210.1 °C
Presión del punto triple: 0.1253 bar Densidad del Gas (1.013 bar y 15 °C (59 °F)): 1.185 kg/m3 Gravedad específica (aire = 1) (1.013 bar y 21 °C (70 °F)): 0.967 Volumen Específico (1.013 bar y 21 °C (70 °F)): 0.862 m3/kg Capacidad calorífica a presión constante (Cp) (1.013 bar y 25 °C (77 °F)) : 0.029 kJ/(mol.K) Capacidad calorífica a volumen constante (Cv) (1.013 bar y 25 °C (77 °F)) : 0.02 kJ/(mol.K) Razón de calores específicos (Gama:Cp/Cv) (1.013 bar y 25 °C (77 °F)) : 1.403846 Viscosidad (1.013 bar y 0 °C (32 °F)) : 0.0001657 Poise Conductividad Térmica (1.013 bar y 0 °C (32 °F)) : 24 mW/(m.K) Solubilidad en agua (1.013 bar y 0 °C (32 °F)) : 0.0234 vol/vol Concentración en el aire : 78.08 vol %
ͽ Agua: El agua es un líquido inodoro e insípido. La molécula de agua libre y aislada, formada por un átomo de Oxigeno unido a otros dos átomos de Hidrogeno es triangular. El ángulo de los dos enlaces (H-O-H) es de 104,5º y la distancia de enlace O-H es de 0,96 A.
ͽ El aire está disponible, en 2°C y 1 atm. Se utiliza para extraer el oxigeno para llevar a cabo la oxidación del cumeno. Actualmente se conoce con bastante exactitud la composición del aire. Éstos pueden ser divididos en:
Componentes fundamentales: Nitrógeno (78.1%) y el oxígeno (20.9%).
Componentes secundarios: Gases nobles y dióxido de carbono (1%).
Contaminantes: Monóxido de nitrógeno, ozono, dióxido de azufre, dióxido de nitrógeno, amoníaco y monóxido de carbono.
Componentes universales: Agua (en sus 3 estados) y polvo atmosférico (Humo, sal, arena fina, cenizas, esporas, polen, microorganismos,etc.). Las proporciones de vapor de agua varían según el punto geográfico de la tierra. Las proporciones de estos gases se pueden considerar exactos más o menos a 25 km.
•
Especificaciones de productos:
La conversión en los reactores en serie se realiza a una temperatura igual en cada reactor, por esto las corrientes se encuentran a las mismas condiciones, a 200°C y 10 atm. La concentración de fenol de un reactor con respecto al siguiente aumenta, de esta forma se obtiene una conversión casi completa del HPC a fenol (98-99%). El producto de las reacciones en serie, se somete a destilación, en el destilador 1; de modo que se separe en fenol, agua, cumeno, O2 y N2. Una parte pasa al Separador 2, de 15, a 42°C y 10 atm. Se recicla el cumeno y O2, a 42°C y 10 atm para luego mezclarse con el cumeno recién alimentado; y la corriente de salida, a las mismas condiciones, sale del proceso como aire residual con algunos productos volátiles (fenol, cumeno, agua, etc.) La otra salida del destilador 1, a 42°C y 10 atm, alimenta al destilador 2 para separar fenol y agua de 14, a 50°C y 10 atm, sale fenol al 92% en peso; y en otra corriente de salida a 65°C y 10 atm, también sale fenol pero en muy poco porcentaje. La corriente que alimenta el destilador 3 en donde el fenol será separado totalmente de los volátiles, principalmente la acetona; a 261°C y 10 atm, fenol al 89% en peso y con una pureza adecuada para uso en resinas. También sale una corriente, a las mismas condiciones, el fenol sale más seco, solo con 1% de agua.
ͽ
Característica de Fenol:
-Estado de agregación Sólido Apariencia Blanco-incoloro -Densidad 1.070 kg/m3, 1.07 g/cm3 - Masa molar 94.11 g/mol -Punto de fusión K (40.5 °C) - Punto de ebullición K (181.7 °C).
ͽ
Característica de Acetona:
-Punto de ebullición: 56°C -Punto de fusión: -95°C -Densidad relativa (agua = 1): 0.8 -Solubilidad en agua: Miscible -Presión de vapor, kPa a 20°C: 24 -Densidad relativa de la mezcla vapor/aire a 20°C (aire = 1): 1.2 -Punto de inflamación: -18°C (c.c.) -Temperatura de autoignición: 465°C -Límites de explosividad, % en volumen en el aire: 2.2-13 -Coeficiente de reparto octanol/agua como log Pow: -0.24 -Densidad relativa de vapor (aire = 1): 2.0
•
Capacidad de almacenamiento Es el conjunto de recipiente de todo tipo que contenga o puedan contener líquidos
inflamables y/o combustibles, ubicados en un área que incluye los tanques y depósitos propiamente dichos, sus cubetas de retención, las calles intermedias de circulación y separación, las tuberías de conexión y las zonas e instalaciones de carga, descarga. Para Fenol es necesario almacenar y emplear únicamente en recipientes/equipos diseñados específicamente para este producto. Almacenar y distribuir únicamente en áreas preferiblemente ventiladas, lejos de calor y de las fuentes de ignición. No penetrar en los depósitos de almacenamiento; en caso de que necesite entrar, consultar primero con el suministrador. En áreas donde pueden producirse salpicaduras del líquido deben usarse anteojos y ropa de protección. En zonas donde hay alta concentración de vapor deben utilizarse máscaras que cubran todo el rostro, con toma de aire suplementario, así como ropa de protección, guantes, botas de goma y delantal de hule.
•
Disponibilidad de los servicios
Agua potable:
Se puede producir agua potable a partir de cualquier fuente natural de agua como por ejemplo agua subterránea, lagos y ríos (agua superficial) o agua de mar, para consumo humano, el agua que puede ser consumida sin restricción. El término se aplica al agua que cumple con las normas de calidad promulgadas por las autoridades locales e internacionales Los parámetros del agua potable están establecidos por la Organización Mundial de la Salud o por la Unión Europea. Su composición en minerales varía dependiendo del país pero para la mayoría de los minerales existe una concentración máxima que asegura un agua equilibrada, agradable para el consumo y segura. El agua suministrada para consumo humano se obtiene regionalmente de la fuente de Hidrofalcón.
Agua desmineralizada:
El agua desionizada o desmineralizada es aquella a la cual se le han quitado los cationes, como los de sodio, calcio, hierro, cobre y otros, y aniones como el carbonato, fluoruro, cloruro, etc. mediante un proceso de intercambio iónico. Esto significa que al agua se le han quitado todos los iones excepto el H+, o más rigurosamente H3O+ y el OH-, pero puede contener pequeñas cantidades de impurezas no iónicas como compuestos orgánicos para reducir el coste de la regeneración de grandes sistemas de agua desmineralizada se pretrata el agua con una unidad de ósmosis inversa, que reduce el contenido de sales totales en más del 90% y reduce así el coste que produce la regeneración. A continuación de los intercambiadores catiónicos y aniónicos se pueden utilizar los intercambiadores de cama mixta para reducir la conductividad aún más.
Aguas contra incendios: Es un sistema compuesto por un conjunto de tuberías, dispositivos y accesorios interconectados entre sí desde una estación de bombeo hasta dispositivos destinados a proteger instalaciones y personas contra los riesgos ocasionados por incendios. Una red de agua contra incendios podría abastecer a diversos tipos de dispositivos de protección incluyendo, pero no limitándose, a los siguientes: ·
Gabinetes Contra Incendio
·
Rociadores Automáticos
·
Aplicadores de Espuma Contra Incendios
·
Sistemas de Agua Pulverizada.
Aire para servicios internos:
La planta necesitara el aire como fluido de enfriamiento para todos los equipos presentes en la planta y como intermedio para señales de los instrumentos de control.
Energía eléctrica:
Será proporcionada por la central eléctrica de dicha zona y se utilizara a tiempo operación indefinida de la planta.
•
Criterios y variables de control y protecciones:
Mantener bajo control los siguientes parámetros, haciendo uso respectivo de los controladores adecuados. Presión de operación máxima Presión de diseño.
Temperatura de operación máxima. Temperatura de diseño.
Otras variables a controlar: Especificación del material de acuerdo a la temperatura. Máxima corrosión permitida. Tiempo de residencia dependiendo del tipo de servicios
Es necesario igualmente el establecimiento del diámetro de las conexiones auxiliares de los recipientes y las torres tales como venteo, drenajes. Para mantener en otro control de las variables del proceso, identificar cada una de las conexiones de los recipientes, tales como: entradas, salidas, condensados, drenaje, alimentación, entre otros. De ser necesario podría implementarse el aislamiento de alguna etapa del proceso, si se considera que representa algún peligro tanto para el personal que labora en la planta, como para la eficiencia y rendimiento del proceso.
•
Filosofia de mantenimiento:
Para la condición optima de la operación de la planta, es indispensable efectuar cada cierto lapso de tiempo, un mantenimiento a los diversos equipos (destiladores, intercambiador de calor, concentradores, reactores, y tuberías de transporte de fluido y drenaje) que conforman la producción del Fenol. Debe realizarse paradas de plantas de forma semestral. De igual forma, es necesario efectuar esporádicamente desfogues controlados cada dos días de la semana, como parte de los procedimientos de seguridad internos. •
Filosofia de operación:
Mezclar Cumeno y Aire en una torre de oxidación compuesto, junto a una corriente de recirculada de Cumeno, para la producción de Fenol, utilizando una red de equipos constituidas por Concentradores, reactores, destiladores, torres de purificación, bombas, entre otras.
CRITERIOS DE DISEÑO
Metodologia aplicada
La producción de fenol “vía cumeno” fue descubierta por H.Hock en Alemania. Este moderno proceso, produce un fenol de alta calidad, apropiada para la obtención de policarbonatos y/o resinas. Alrededor de 4 billones de libras de fenol al año (1997) se producen en estados unidos mediante este proceso. De igual forma, la acetona obtenida como coproducto posee una gran calidad. Un proceso de oxidación mejorado se combina con avanzada tecnología lo que minimiza la producción de otros productos pesados y maximiza la conversión en la oxidación obteniendo a su vez material reciclable y siendo este un proceso limpio y seguro. La producción de fenol y acetona mediante cumeno se realiza en dos etapas: oxidación de cumeno a hidroperóxido de cumeno y descomposición de hidroperóxido a fenol y acetona. La reacción de oxidación es autocatalítica, mientras que la reacción de descomposición es catalizada por ácido. En la primera etapa el cumeno se oxida con aire y sosa cáustica como acondicionador del medio, para producir hidroperóxido de cumeno. Después de una serie de etapas intermedias de purificación, concentración, etc., el hidroperóxido de cumeno se separa en medio ácido para formar fenol y acetona.
Normas aplicadas Ley Orgánica de Hidrocarburos Gaceta Oficial No. 37,323 - 13 de Nov 2001 Reserva de Exportación o Importación de Productos Derivados de
Hidrocarburos
a Favor de las Empresas del Estado Decreto No. 1,648 - G.O. - 24 de Abril de 2002 Resolución No. 335 Comercio Fronterizo de Hidrocarburos No. 37,853 - 08 DE Enero de 2004 Resolución No. 236 Exportación de Combustibles No. 35,816 - 31 DE Octubre de 1995 Creación de la Comisión Interministerial para la Fijación de las Regalías Decreto No. 2,335 - No. 37,734 - 17 DE Julio de 2003 Resolución No. 197 que Establece la Rebaja de Impuesto al Consumo General Contribuyentes
Dedicados
a
No. 37,753 - 14 de Agosto de 2003
Refinación
o Manufactura
de
Hidrocarburos
Resolución No. 336 Expendio de Combustible en Estabilidad de Expendio SAFEC No. 37,853 - 09 De Diciembre de 2004. Petroquímica Ley de Estímulo al Desarrollo de las Actividades Petroquímicas, Carboquímica y SimilaresIMILARES No. 36,537 - 11 de Noviembre de 1998. Transporte terrestre Norma para el Transporte Terrestre de Hidrocarburos Inflamables y Combustibles Resolución 141 - G.O. No. 36,450 - 11 DE Mayo de 1998/ Resolución 357 y 359 - G.O. 38,083 - 09 DE Diciembre de 2004/ Resolución 36690 G.O. No. 38,091 - 21 de Diciembre de 2004. Norma de materiales peligrosos. Calificación profesional del personal a respuestas a incidentes. COVENIN 3606:2000. Leyes, reglamentos, resoluciones y demás normas de aplicación general Constitución de la República Bolivariana de Venezuela. Código Civil de Venezuela. Código de Comercio. Ley del Banco Central de Venezuela No. 37,296 - 3 Octubre de 2001. Ley General de Bancos y Otras Instituciones Financieras No. Extraordinaria 5,555 - 13 de Noviembre de 2001. Ley para la Protección y Promoción de las Inversiones No. 37,489 - 22 de Julio de 2002. Ley para la Promoción de la Inversión Privada en Concesiones No. Extraordinaria 5,555 13 de Noviembre de 2001. Ley de Arbitraje Comercial No. 36,430 - 7 de Abril de 1998. Ley de Comercio Marítimo No. 5,551 - 9 Noviembre de 2001. Ley de Reactivación del Comercio Marítimo No. 37,323 - 13 de Noviembre de 2001. Ley de Derecho Marítimo y Actividades Relacionadas No. 37,321 - 9 de Noviembre de 2001.
Ley General de Puertos No. 37,331 - 23 de Noviembre de 2001. Ley de Áreas Costeras No. 37,319 - 7 de Noviembre de 2001. Ley del Servicio Eléctrico No. Extraordinaria 5,568 - 31 de Diciembre de 2001. Reglamento General de la Ley del Servicio Eléctrico No. Extraordinaria 5,510 - 14 de Diciembre de 2001. Ley Orgánica de Telecomunicaciones No. 36,970 - 12 de Junio de 2000. Empresas del estado Ley de Licitaciones No. Extraordinaria 5,556 - 13 de Noviembre de 2001 Reglas para las Aplicación de las Licitaciones Ley Orgánica de la Contraloría General de la República Ley de Financiamento Público Ley Orgánica de la Administración Pública No. 37,305 - 17 de Octubre de 2001 Ley Anticorrupción No. Extraordinaria 5,637 - 7 de Abril de 2003 Ley de Ciencia, Tecnología e Innovación No. 37,291 - 26 de Septiembre de 2001. Ley Orgánica de la Procuraduría No. Extraordinaria No. 5,554 - 13 de Noviembre de 2001. Impuestos Código Orgánico Tributario No. 37,305 - 17 de Octubre de 2001 Ley de Impuesto Sobre la Renta No. Extraordinaria 5,566 - 28 de Diciembre de 2001 Reglamento de la Ley de Impuesto Sobre la Renta Ley de Impuesto al Valor Agregado No. 37,480 - 9 de Julio de 2002
Reglamento de la Ley de Impuesto al Valor Agregado No. Extraordinaria 5,363 - 12 de Julio de 1999 Ley Orgánica de Aduanas No. Extraordinaria 5,353 - 17 de Junio de 1999 Reglamento de la Ley Orgánica de Aduanas No. Extraordinaria 5,129 - 30 de Diciembre de 1996 Ley de Impuesto al Débito Bancario No. Extraordinaria 37,648 - 14 de Marzo de 2003 Ambiente Ley Orgánica del Ambiente No. 32,004 - 16 de Junio de 1976 Ley Penal del Ambiente No. Extraordinaria 4,358 - 3 de Enero de 1992 Ley de Bosques y Agua No. Extraordinaria 1,004 - 26 de Enero de 1996. Ley de Áreas Costeras No. 37,319 - 7 de Noviembre de 2001
Criterios generales:
Selección de materiales
A la hora de seleccionar un material se toman en cuenta su calidad, durabilidad, resistencia a la corrosión y erosión, y que sea resistente a las altas temperaturas, este material se tomara en cuenta en la construcción de la planta y así asegurar la calidad de la misma. Lo más utilizado en la construcción de grandes plantas, sobre todo en las de productos químicos se utiliza el acero inoxidable al carbono, este ofrece una alta resistencia por unidad de peso, permite construcciones relativamente livianas y una de sus ventajas ambientales es ser un material totalmente reciclable, se degrada y no contamina.
Corrosión
La corrosión puede afectar gravemente los equipos usados en la planta, en caso de necesitar un reemplazo se vería en la obligación de parar la planta generando a su vez grandes pérdidas de producción y por lo tanto pérdidas económicas. Por tales motivos es recomendable hacer en la planta pruebas de corrosión con cupones o en algunos casos es necesario el uso de inhibidores. Las pruebas de corrosión no son económicas. Más específicamente, los materiales para pruebas de campo con 10 cupones debería costar alrededor de $ 150 con un material 316 o $250 con un material Hastelloy C-276. En los procesos de la industria actuales, los costos directos del mantenimiento asociados a las fallas prematuras por corrosión usualmente oscilan, como mínimo, en los $10.000 americanos y frecuentemente cientos de miles. Las pérdidas de negocios asociados a estas fallas pueden ser fácilmente diez veces los costos directos del mantenimiento. Considerando esto, parece evidente que los gastos en las pruebas de corrosión con cupones pueden ser fácilmente justificados.
Los cupones de corrosión son frecuentemente usados para investigar la corrosión general y determinar la tasa de corrosión basada en las pérdidas de peso del cupón. Sin embargo, varias otras formas de corrosión pueden ser examinadas con estos cupones: agrietaduras, picaduras, corrosión galvánica, incrustaciones, etc. Dimensionamiento Apropiado
El que los equipos tengan el dimensionamiento apropiado es fundamental ya que el mismo afecta a la pureza del producto y el tiempo de producción. Cabe destacar que cada equipo debe poseer dimensiones especificas y este forma parte de los criterios mas importantes para una optima producción.
Equipos:
En la producción de fenol es necesario el uso de diferentes equipos e instrumentos que aseguran que el proceso sea eficaz, para ello los distintos equipos deben trabajar de manera eficiente. En la planta de fenol se encuentran dos reactores, el primero es el reactor oxidante que transforma el cumeno y aire en hidroperóxido de cumeno y un segundo reactor provoca la descomposición de hidroperóxido a fenol. Otros equipos implicados en el proceso son concentradores filtros con tecnología de intercambio ionico, destiladores, compresores, bombas, mezcladores y divisores, entre otros. Además la planta debe poseer instrumentos de medición y control de temperatura, presión, flujo, calidades, entre otros.
ͽ Compresor: Un compresor es una máquina que eleva la presión de un gas, un vapor, o una mezcla de gases y vapores. Los tipos de compresores usados en la industria son: Centrífugos, de flujo axial y reciprocantes. Los compresores rotatorios sólo son usados en servicios especiales. La mayoría de los compresores usados en este tipo de tecnología son compresores simples de una sola etapa.
ͽ Mezclador:
es necesario incorporar mezcladores que permitan unir dos
corrientes distintas en una sola, o para el caso contrario serian los denominados divisores.
ͽ Reactor: Un reactor químico es una unidad procesadora diseñada para que en su interior se lleve a cabo una o varias reacciones químicas. Dicha unidad procesadora esta constituida por un recipiente cerrado, el cual cuenta con líneas de entrada y salida para sustancias químicas, y esta gobernado por un algoritmo de control.
Los balances de materia pueden hacerse sobre la base de la velocidad volumétrica de flujo v, que es constante en todo el sistema del reactor. El balance de materia en función al metano, en estado estacionario, puede escribirse como:
Siendo CAr-1 la concentración de fenol en la corriente que entra al reactor, C Ar la concentración de etilenglicol en la corriente que sale del reactor y
la
concentración total en el reactor, por lo tanto el flujo es constante
ͽ Separador: Son equipos que se utilizan para separar un fluido que se encuentra formado por dos o más fases, con diferentes densidades, para realizar la separación de fases no mezcladas o fases inmiscibles.
ͽ Filtración
(intercambio ionico): El tratamiento con resinas de intercambio
iónico está basado en la capacidad de estas resinas de absorber y acumular automática y totalmente los iones contenidos en soluciones muy diluídas, el procedimiento de imntercambio iónico resulta por lo tanto especialmente indicado para el tratamiento de soluciones diluídas de sales metálicas. Las resinas catiónicas son aptas para intercambiar cationes como Ca++, Mg++ y Na+, aportados por el agua a tratar, con iones positivos como H+, aportados por la resina. Las resinas aniónicas en cambio son aptas para intercambiar aniones como CO3=, Cl- y SO4= , aportados por el agua a tratar con iones Hidroxilo OH-, aportado por la resina.
ͽ Bombas: son maquinas en la que un dispositivo mecánico le cede energía a un fluido de trabajo que es incompresible, es decir, se encarga de transformar la energía mecánica que puede proceder de un motor eléctrico, térmico, entre otros,
y la convierte en energía, que un fluido adquiere en forma de presión, de posición y de velocidad. La selección de una bomba debe estar relaciona con el diseño del sistema de bombeo ya que dependiendo de la demanda del sistema como lo son el caudal y requerimientos de presión de descarga se debe usar un determinado tipo de bomba, además también se debe tener en cuenta la condiciones del fluido de trabajo como su viscosidad y temperatura para poder controlar el flujo de bombeo y evitar problemas de cavitación del equipo. Las consideraciones de diseño están basadas en la normas PDVSA MDP02-P-02; MDP-02-P-03; MDP-02-P-04; MDP-02-P-05 y MDP-02-P-06.
Un diagrama mas especifico del proceso es el mostrado a continuación:
Tuberías
Las tuberías y demás conducciones varían por la gran variedad de servicios que se prestan. Para el diseño de estas PDVSA ha establecido las siguientes especificaciones
De acero al carbono para servicio a alta temperaturas: PDVSA EM-18-07-02
Para instrumentos e instalaciones de instrumentos: PDVSA HF-201
Acero al carbono para accesorios de tuberías: PDVSA EM-19-14/01
Aislamiento acústico para tubería y equipos: PDVSA L-214-PR Dimensionamiento de tuberías de proceso: para la selección del diámetro nominal de tuberías de proceso en plantas la norma PDVSA 90616.1.024 son las más adecuadas.
Pérdidas y Degradación de solventes. Es importante tener un buen manejo uso y control del solvente ya que si hay perdidas considerables del mismo su remplazo causara mayores gastos de operación, también mencionando que si este es degradado causa un efecto importante en la aceleración de la corrosión en los equipos. Para evitar o reducir estas pérdidas es conveniente usar Reclaimers y filtros y contar con el diseño adecuado de los intercambiadores de calor para así reducir el flujo.
LOCALIZACIÓN Y UBICACIÓN DE LA PLANTA
Objetivo del documento.
Determinar la ubicación óptima de la planta de fenol, a través de la aplicación del método de los factores ponderados y sus respectivas consideraciones físicas, demográficas, políticas y económicas favorables al mercado.
Alcance del documento.
La ubicación óptima de la planta de Fenol se sitúa en Punta Cardón, Municipio Carirubana; para su determinación se escogieron tres posibles lugares de acuerdo a la disponibilidad del terreno en cuanto a su uso y precio. Dichos lugares fueron evaluados por medio del método de factores ponderados. Para llevar a cabo la metodología mencionada, se hizo necesario un análisis de 4 horas.
Metodología de selección.
Se emplea el método de los factores ponderados, ya que permite incorporar en el análisis toda clase de consideraciones; el cual consiste en definir criterios de selección en función a los factores más relevantes a tener en cuenta en la decisión, a los cuales se les asigna valores denominados factores de ponderación y se asignan entre ellos en función de su importancia relativa; dichos valores son suministrados por aquel ente con mayor potestad en el diseño de la planta, generalmente quien la está financiando, en este caso ese papel lo desempeñan los autores de este proyecto. Posteriormente Se le asignan valores a cada alternativa basados en la apreciación de los autores, se multiplica cada factor relativo por el valor asignado a cada alternativa y luego se efectúa la sumatoria por alternativa. La alternativa que obtenga el mayor
valor en la sumatoria será la ubicación óptima. En este caso el lugar óptimo se encuentra en Punta Cardón, Municipio Carirubana.
Datos del proceso.
Medios y costos de transporte
Disponibilidad y costo de mano de obra adecuada
Cercanía de las fuentes de abastecimiento
Factores ambientales
Cercanía del mercado
Costo y disponibilidad de terrenos
Topografía de suelos
Posibilidad de tratar los desechos
Existencia de una infraestructura industrial adecuada
Comunicaciones
Disponibilidad y confiabilidad de los sistemas de apoyo
Condiciones sociales y culturales
Consideraciones legales y políticas.
Premisas de la selección.
Ubicación geográfica. Cercanía a materia prima, puertos, vías de comunicación, medios de transporte, mercado,
servicios, demografía.
Situación demográfica. Considera el índice de habitantes que constituyen una región, para luego determinar si la
población está preparada en materia tecnológica.
Materia prima. Este es uno de los factores claves para la selección del lugar donde será ubicada la planta,
mientras más cercano se encuentre al proveedor menores serán los costos por manejo y transporte. Se estudia el acercamiento de las fuentes de abastecimiento de la materia prima, analizando la repercusión de las distancias en el tipo, costos del transporte y el costo total a realizar.
El mercado. La adecuada ubicación de la planta posibilita un aumento del mercado y una reducción de
los costos. Si no se considera este aspecto puede aumentar el costo total del producto debido al traslado del mismo de la planta a su mercado.
Medios de transporte. Se refiere a la facilidad de la empresa, para el manejo de sus productos, es decir, que se
cuente con la existencia de vías de acceso que permitan el traslado de un sitio a otro sin ningún tipo de obstáculo y que no genere pérdidas en tiempo y dinero.
Regulaciones ambientales. Son aquellos que pueden tener tanto el Estado como la empresa, en cuanto a emisiones
generadas durante el proceso, que provoquen daños tanto al ambiente o a la población en general.
Servicios industriales. Los servicios industriales comprenden todos aquellos suministros básicos de la zona,
como lo son el agua, la electricidad, telecomunicaciones y eliminación de desechos.
Disponibilidad de mano de obra. Cuando una empresa considera una nueva ubicación, necesita objetar varias preguntas
relacionadas con la mano de obra, el número de trabajadores potenciales dispuestos y los que se necesitan, los niveles de destreza y preparación de los trabajadores y cuales son los requeridos
por la empresa, remuneración de la fuerza de trabajo, naturaleza de las relaciones entre la empresa y los trabajadores, costos por mano de obra y la cancelación de las horas extras, y de rotación en la zona.
Impuestos. Ayudas, incentivos y/o exoneraciones de pagos aplicables a la zona. Muchas empresas
dueñas o encargadas del desarrollo de proyectos buscan que la amplificación del mismo sea lo más económico posible en todos los aspectos, y este agente no se escapa de ello, el tema de los impuestos actualmente ha cobrado máxima atención con la liberación del pago de impuestos de ciertas zonas del país, lo que las hace atractivas para llevar a cabo cualquier plan de trabajo.
Topografía de los suelos. Es necesario verificar las condiciones de los suelos, en cuanto a riesgos de servicios u
otras condiciones adversas tales como: inundaciones, derrumbes entre otros.
Marco legal y desgravaciones. Encierra todo lo concerniente al aspecto legal de implantación de la planta, manejo de
recursos y las disposiciones asignadas por los entes encargados de la misma.
Descripción de las localizaciones propuestas. (Descripción de fortalezas y debilidades). Dentro del Estado Falcón se tomaron 3 ubicaciones para compararlas: Zona A: Las Piedras, Municipio Los Taques. Zona B: Punto Fijo, Municipio Carirubana. Zona C: Punta Cardón. Municipio Carirubana
Zona A: Las Piedras, Municipio Los Taques. Entre sus fortalezas se encuentran: facilidad de transporte, cercanía al aeropuerto,
facilidad de comercialización, cercanía a los muelles. Entre sus debilidades: deficiencia en los servicios de agua y electricidad.
Zona B: Punto Fijo, Municipio Carirubana.
Entre sus fortalezas: zona céntrica de Paraguaná, facilidad de transporte, facilidad de servicios, facilidad de mano de obra. Entre sus debilidades: muy cercano a la población (mayor riesgos a la hora de accidentes), incidencia directa en cuanto a la contaminación sobre la población.
Zona C: Punta Cardón. Municipio Carirubana.
Entre sus fortalezas: facilidad de comercialización, cercanía al mar, facilidad de servicios, facilidad transporte, cercanía al Centro de Refinación Paraguaná Cardón. Entre sus debilidades: tal como ocurre por punto fijo, constantemente recibe el explosivo crecimiento urbanístico que hay en la zona.
Matriz de selección.
Tomando como escala de ponderación, la siguiente:
Ponderación
Rango de puntuación
Optimo (O)
17-20
Bueno (B)
13-16
Regular (R)
09-12
Malo (M)
05-08
Deficiente (D)
01-04
Peso del Factores
Alternativas
factor relativo Zona A
(%)
Zona B
Zona C
Ubicación Geográfica
14
0.14
O 18 2.52 O 17 2.38 O 17 2.38
Situación Demográfica
10
0.1
B 14
1.4
R
El Mercado
12
0.12
R 10
1.2
O 18 2.16 B 16 1.92
Materia Prima
9
0.09
B 13 1.17
R
Disponibilidad de mano de obra
9
0.09
R 10
0.9
O 17 1.53 B 15 1.35
Impuestos
5
0.05
R 12
0.6
R
12
0.6
R 12
0.6
Topografía de los suelos
5
0.05
B 14
0.7
B
14
0.7
B 14
0.7
Servicios industriales
6
0.06
R
9
0.54
B
15
0.9
B 15
0.9
Medios de transporte
7
0.07
R 10
0.7
B
16 1.12 B 15 1.05
Disponibilidad de terreno
12
0.12
B 15
1.8
R
9
1.08 B 15
Regulaciones ambientales
5
0.05
B 15 0.75 M
8
0.4
B 15 0.75
5
0.05
B 13 0.65
10
0.5
B 15 0.75
Marco legal y desgravaciones
Total
100
12.46
R
9
9
0.9
R 10
1
0.81 R 11 0.99
12.68
1.8
13.83
Ubicación recomendada. Basados en los puntajes obtenidos con la aplicación del método de los factores ponderados y reflejados en su respectiva matriz de selección, la alternativa Zona C fue la que
obtuvo mayor puntaje, por lo tanto es la mejor opción y representa el lugar óptimo, la cual corresponde a Punta Cardón, Municipio Carirubana.
Exposición de criterios.
Ubicación geográfica: se le asigna un peso del factor relativo de 14%, ya que se le considera uno de los factores primordiales porque enfoca las posibles vías de comunicación y medios que constituyen la puesta en marcha de la planta de fenol. La puntuación individual que le dio a la Zona A de 18, se debe a que la misma cuenta con la cercanía del aeropuerto Josefa Camejo y el puerto de Las Piedras, lo cual facilita la adquisición de la materia prima. En cuanto a las Zonas B y C, la puntuación de 17 y un poco menor a la de la Zona A, se debe a que no poseen tanta cercanía con el aeropuerto y los puertos; sin embargo, se encuentran beneficiados por los últimos mencionados y cuentan con diversas vías de comunicación por encontrarse en la zona central de la Península de Paraguaná. Situación demográfica: el índice poblacional debe ser relevante, ya que esta recibe los cambios socioeconómicos y ambientales de manera directa, es por ello se le atribuye un peso del factor relativo de 10%. La Zona A posee una puntuación en la matriz de selección de 14, puesto que a comparación con las Zonas B y C, posee un menor número de habitantes. La Zona B tiene un puntaje de 9, ya que por ser céntrica en la región, se encuentra constantemente poblado a su vez por turistas y comerciantes, lo cual genera un riesgo en cuanto a la seguridad por los posibles accidentes y contante exposición a las emulsiones químicas. En cuanto a la Zona C, se le dio un puntaje de 10 porque presenta una menor población en comparación de la Zona B y por ende más lejanía de la zona céntrica. El mercado: recibe un peso del factor relativo del 12%, puesto que del mismo depende la reducción de costos para la plantan de fenol en cuanto al transporte y la eficiente adquisición del producto a los beneficiarios.
A la Zona A se le considera regular con una puntuación de 10, debido a que se requiere mayor costo en el traslado del producto. Caso contrario ocurre con la Zona B porque se dispone en la zona central y proporciona una reducción de costos. Para la Zona C, se le considera bueno con un puntaje de 16, por ser una ubicación relativamente intermedia a los casos de las dos zonas anteriores. Materia Prima: se valoro con un 9% del peso del factor relativo, por ser un factor clave para la selección de la ubicación de la planta. Para la Zona A, se le asignó 13 puntos por la disponibilidad de adquisición de la materia prima, por contar con la cercanía del puerto y aeropuerto, pero estos mismos generan mayores costos en comparación con la zonas B y C, ya que cuentan con puertos y con un principal proveedor de materia prima en la ciudad y es la refinería tanto de Cardón como de Amuay. La Zona C posee mayor puntaje (11) que la Zona B (9), por su cercanía a los centros industriales anteriormente mencionados. Disponibilidad de mano de obra: En este criterio se evaluó la facilidad de encontrar mano de obra calificada y disponible, dándole un peso del factor relativo de 9%. En este ítem, resalta el municipio Carirubana en consideración a la gran actividad industrial con la que cuenta el municipio, lo que además le da experiencia en cuanto a lo que en materia de Petróleo se refiere. Sin mencionar por otro lado la presencia de institutos universitarios con visión de formar ingenieros y técnicos que permitan garantizar la operación de la planta; es por ello que a las zonas B y C se les asume una mayor ponderación de 17 y 15 respectivamente. Sin embargo, a la zona A se le consideró un puntaje de 10 por ser una zona vecina a las anteriores y puede contar en menor escala con la mano de obra disponible en la región. Impuestos: incentivos y/o exoneraciones de pagos aplicables a la zona. Muchas empresas dueñas o encargadas del desarrollo de proyectos buscan que la amplificación del mismo sea lo más económico posible en todos los aspectos, y este agente no se escapa de ello, el tema de los impuestos actualmente ha cobrado máxima atención con la liberación del pago de impuestos de ciertas zonas del país, lo que las hace atractivas para llevar a cabo cualquier plan de trabajo.
Estas condiciones poseen una misma descripción para la península, por lo que se otorgó la misma ponderación para todas las zonas. Topografía de los suelos: El porcentaje relativo es de 5%, es necesario verificar las condiciones de los suelos, en cuanto a riesgos de servicios u otras condiciones adversas tales como: inundaciones, derrumbes entre otros. Estas condiciones poseen una misma descripción para la península, por lo que se otorgó la misma ponderación para todas las zonas. Servicios Industriales: se le asigna un 6% en peso relativo por formar parte indispensable para el proceso eficaz de la planta de fenol. Se puede decir que en este factor, la planta eléctrica Josefa Camejo, hace del municipio Carirubana una de las mejores opciones, pues la electricidad es una de las fuentes más importante en una planta es por ello que a las zonas B y C se les pondera 15, considerando que el puntaje es bueno y no óptimo ya que la planta eléctrica y otros servicios (agua, entre otros) reciben mantenimiento, para lo cual la planta debe tomar medidas. En cuanto a la zona A, recibe la ponderación de 9, puesto que los servicios prestados en dicha zona se le atribuyen como deficientes, convirtiéndose en la debilidad que presenta la misma. Medios de transporte: se da una ponderación del peso relativo de 7% porque representa un factor de acceso de la materia y traslado del producto de la planta de fenol. Debido a que la zona a tiene buenas vías de comunicación como las autopistas de la ciudad tanto de su entrada como salida de las mismas, buenas vías de acceso a los puertos marítimo y acceso al aeropuerto, se le pondero con una mayor puntuación (16); no obstante, la zona c posee estas accesibilidades de transporte, pero no con la misma cercanía que la zona B, por lo cual tiene una ponderación de 15; y en lo que respecta a la zona A 10 puntos, ya que en comparación con las otras dos zonas, se encuentra más retirada de esos puntos accesibles de transporte, pero a su puntuación se le atribuye su cercanía con el aeropuerto y el muelle de Las Piedras. Disponibilidad de terreno: se le asigna un puntaje de peso relativo del 12%, por ser indispensable para la ubicación de la planta. Debido a esto, el puntaje asignado para las zonas B y C resulta equivalente y se encuentra estrechamente relacionado con los demás factores planteados; y es precisamente por lo que ya se ha evaluado de los mismos en cada zona, que se le asigno a la zona A 9 de ponderación.
Regulaciones Ambientales: se valoriza con un 5% ya que las regulaciones ambientales como tal no se afectaran en si mas bien esta se regirá con lo que estipula la ley nacional del ambiente; en función a esto, la puntuaciones a las zonas se realizan en cuanto a la población se vea o no muy afectada debido a la cercanía de esta con la planta.
Marco legal y desgravaciones: Posee un peso de criterio del 5% ya que concierne a los requisitos o disposiciones legales que se exijan para la ubicación de la empresa, y que es por ello que al igual que el caso anterior, los puntajes se enfocan a las zonas que manifiestan un mayor cumplimiento con los requisitos o disposiciones legales.
Anexo Ubicación de la planta de Fenol
Fuente: imagen extraída de Google earth
