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UNIVERSIDAD AUTONOMA JUAN MISAEL SARACHO FACULTAD DE CIENCIAS INTEGRADAS DE VILLA MONTES CARRERA DE INGENIERIA PETROQUIMICA
PERFIL DE PROYECTO ESTUDIO DE PREFACTIBILIDAD TECNICO Y ECONOMICO PARA LA IMPLEMENTACION DE UNA PLANTA DE ACETONA
Por: NORMA MAMANI PIRAPI Perfil de ro!e"#o de $r%do re&e'#%do % "o'&ider%"i(' de l% )UNIVERSIDAD AUTONOMA JUAN MISAEL SARACHO*+ "o,o re-.i&i#o %r% l% %ro/%"i(' de l% ,%#eri% de ro!e"#o e#ro-.0,i"o e# ro-.0,i"o I 1PRY 2345
1 CONTENIDO 46 ANTECEDENTES7777777777777777777 ANTECEDENTES77777777777777777777777777777777768 7777777777777768 96 OBJETIVOS777777777777777777777777 OBJETIVOS777777777777777777777777777776777777663 777776777777663 9646 O/e#i;o Ge'er%l777777777777777777777777777777767666663 Ge'er%l777777777777777777777777777777767666663 9696 O/e#i;o& E&e"0fi"o&777777777777777777777777777777766663 E&e"0fi"o&777777777777777777777777777777766663 86 JUSTIFICACI 777666666> ?. MARCO TEORICO777777777777777777777777777777776666> TEORICO777777777777777777777777777777776666> ?646 Ge'er%lid%de&77777 Ge'er%lid%de&777777777777777777777777 777777777777777777777777777777> 77777777777> ?64696 C%%"id%d M.'di%l De A"e#o'%7777777777777777777777 A"e#o'%777777777777777777777777776642 77776642 ?64686 De&"ri"i(' Y E&e"ifi"%" E&e"ifi"%"i(' i(' De L% M%#eri% Pri,% Y Prod."#o&777777777777666644 Prod."#o&777777777777666644 ?6468646 Proied%de& De Al"o@ol I&oroili"o777777777777777777777767744 I&oroili"o777777777777777777777767744 ?6468696 Proied%de& Del A$.%777777777777777777777776677776776649 A$.%777777777777777777777776677776776649 ?6468686 Proied%de& De L% A"e#o'%77777777777777767766677777777774? A"e#o'%77777777777777767766677777777774? ?64686?. Proied%de& De Hidro$e'o77777777 Hidro$e'o7777777777777777777777777777 77777777777777777777643 643 ?6468636 C%#%li%dore&7777777777777777 C%#%li%dore&77777777777777777777676777777777767764= 7777676777777777767764= ?646?6 De&"ri"i(' $eo$rfi"% del ,er"%do ! ol0#i"%& de "o,er"i%li%"i('777776777767674 "o,er"i%li%"i('777776777767674 ?646?646 Mer"%do N%"io'%l777777777777777777776777777777667764 N%"io'%l777777777777777777776777777777667764 ?646?696 Mer"%do I'#er'%"io'%l7777777777777666777777777777777764 I'#er'%"io'%l7777777777777666777777777777777764 ?64636 Pro!e""i('777777777777777777777777 Pro!e""i('7777777777777777777777776667777777777792 6667777777777792 ?696 TAMAO TAMAO Y LOCALIACI
2 ?686=6 De&"ri"i(' Del Pro"e&o Sele""io'%d77777777777777777777776667679= Sele""io'%d77777777777777777777776667679= ?686>6 Di%$r%,% De Fl.o De A"e#o'% A P%r#ir Del Al"o@ol I&oroili"o777777777777669> I&oroili"o777777777777669> ?6866 B%l%'"e De M%#eri% Y E'er$0%777777777777777777777777677769 E'er$0%777777777777777777777777677769 ?686646 B%l%'"e De M%&777777777777777 M%&777777777777777777777777777777776669 777777777777777776669 ?686696 B%l%'"e de E'er$0%77777777777 E'er$0%7777777777777777777777777777777 77777777777777777777669 669 ?6866 Di,e'&io'%,ie'#o De Lo& E-.io& Pri'"i%le&77776667777777777766767779 ?686426 Ser;i"io& A.ili%re&77777777777667777777777777777777666683 A.ili%re&77777777777667777777777777777777666683 ?686446 Di&#ri/."i(' Ge'er%l De L% Pl%'#%777777777776677777 Pl%'#%777777777776677777777777766666683 777777766666683 ?6?6 INVERSI Co&#o&777777777777777777777766677777778> ?6?686 Co&#o U'i#%rio Del Prod."#o E E&#i,%"i(' De Lo& I'$re&o&77777777766767777668 ?6?6?6 De#er,i'%"i(' De#er,i'%"i(' De L% U#ilid%d777777777777777776677777777778 U#ilid%d777777777777777776677777777778 ?6?63. Fi'%'"i%,ie'#o Y T%&% T%&% De De&".e'#o77777777777776677777777776668 ?636 EVALUACION ECONOMICA DEL PROYECTO777777767677776677777768 ?63646 De#er,i'%"i(' Del P.'#o De E-.ili/rio77777777777776677777777778 E-.ili/rio77777777777776677777777778 ?63696 F.e'#e De Lo& Fo'do&7777777777777777777777677776777766?2 Fo'do&7777777777777777777777677776777766?2 ?63686 De#er,i'%"i(' De Lo& I'di"%dore& E"o'(,i"o&777777777776667777767776?2 ?6368646 V%lor A"#.%l Ne#o 1VAN577777777777777777776677777777766?2 ?6368696 T%&% De I'#er& De Re#or'o 1TIR57777777777 1TIR577777777777777666777777777766?4 7777666777777777766?4 ?636868Rel%"i(' Be'efi"io Co&#o 1BC5777777777777667777776777777776?4 1BC5777777777777667777776777777776?4 ?63686?6 A'li&i& A'li&i& De Se'&i/ilid%d777777777777777777777777677 Se'&i/ilid%d7777777777777777777777776777776?9 7776?9 36 PLAN DE TRABAJO77777777777776777777777777777777666666?9 TRABAJO77777777777776777777777777777777666666?9 =6 CRONOGRAMA CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES777777777767777 ACTIVIDADES777777777767777777777777776?? 777777777776?? >6KCOSTO DEL ESTUDIO DE LA PROPUESTA77777777766777777777777 PROPUESTA777777777667777777777776?3 6?3 6KREFERENCIAS BIBLIOGRAFA7777 BIBLIOGRAFA77777777777777677777777777 7777777777677777777777766?= 766?=
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46 ANT ANTECED ECEDE ENTES NTES Bolivia atraviesa un hito histórico al iniciar la industrialización de sus hidrocarburos uno de los proyectos más ambiciosos que impulsa el gobierno nacional, por el tamaño de la inversión, que se estima en $us 1.8 millones, es el comple!o "etroqu#mico de "ropileno y "olipropileno a implementarse en el departamento de ari!a, en el sur de Bolivia, el cual tend tendrá rá por por ob!e ob!eti tivo vo proce procesar sar el %&" %&" 'prop 'propano ano(( bu buta tano no)) produ produci cido do en la "lan "lanta ta de *eparación de &#quidos del %ran +haco. el mismo modo la "lanta de *eparación de &#quidos de %ran +haco, se concretará hasta el segundo semestre de la gestión -1, el cual procesara /-,-00mcd de %as atural para producir.'2)
3456 864?? To'el%d%& M#ri"%& D0% 1TMD5 de e#%'o %&"6 969?> TMD de G%& Li".%do de Pe#r(leo 1GLP5 7*5"3456 46=3 B%rrile& Por D0% 1BPD5 de i&oe'#%'o %4*5&74 494&6 42?? B%rrile& or D0% BPD de $%&oli'%
&os cual serán utilizados como materia prima prima para la industria petroqu#mica, el %&" serán alimentados al comple!o de "ropileno("olipropileno. 3stos son las pol#ticas de industrializ industrialización ación de 3stado Boliviano, Boliviano, para coadyuvar coadyuvar con las pol#ticas de pa#s, se propone un estudio de pre pr e :actibilidad de producción de 4cetona. &a %"e#o'% o ro%'o'% es un compuesto qu#mico de :órmula qu#mica +;/'+5 +5))+;/ del grupo de las cetonas que se encuentra naturalmente en el medio ambiente. 4 temperatura ambi ambien ente te se presen presenta ta como como un l#qui l#quido do inco incolo loro ro de olor olor cara caract cter# er#sti stico co.. *e evap evapora ora :ácilmente, es in:lamable y es soluble en agua. *e produce de :orma natural en las plantas, los árboles, los gases volcánicos, incendios :orestales y como producto de la descomposición de la grasa corporal. 3stá presente en el escape de veh#culos, en el humo del tabaco y en los vertederos.
4
'2)
Extraído de www.YPFB.com
&a acetona :ue sintetizada por destilación seca de acetato de calcio, 4ntes de la segunda guerra mundial, luego nuevos m? nuevos m
r/ol e#ro-.0,i"o del roile'o:
5 Fuente: Extraído •
De Instituto Petroquímico Argentina
4lcohol isopropilico '7"4)
96 OBJETIVOS
9646 O/e#i;o Ge'er%l 9ealizar un estudio de pre :actibilidad para la implementación de una planta de producción de acetona.
9696 O/e#i;o& E&e"0fi"o&
3laborar un análisis de mercado. eterminar el tamaño y localización geográ:ica de la planta *eleccionar el proceso más adecuado para la producción de la acetona esarrollar el balance de materia D energ#a y el dimensionamiento de los
equipos principales. 9ealizar el estudio económico y :inanciero que permita conocer la inversión necesaria de recursos :inancieros. emostrar si el proyecto es económicamente rentable mediante una evaluación económica
86 JUSTIFICACI
6
3l proyecto permitirá satis:acer a las industria de procesos que emplean la acetona como un solvente en sus procesos industriales entre ella tenemos a las industrias de pinturas, colorantes, gomas, lacas y cosm
*e crearan :uentes de empleos de manera directa e indirecta el cual va a incrementar el bienestar económico y social, que permitirá reducir el desempleo y la pobreza
e@istente
en el pa#s, permitirá generar ingresos de divisas al tesoro general de la nación '%) lo cual son muy escasos en el pa#s.
*e desarrolla
el presente
proyecto por la necesidad de implementar
modernas
tecnolog#as que permitirá la trans:ormación, modernización del aparato productivo del pa#s y a la misma vez tener una me!or manera de comprensión de estos procesos. +abe mencionar que e@isten tres tecnolog#as adecuadas para la producción de 4cetona. 3n la selección de la tecnolog#a se tendrá presenta la utilización de la tecnolog#a más amigable con el medio ambiente que permita minimizar el impacto ambiental y que permita obtener productos de calidad. 3l proyecto permitirá cubrir la demanda creciente en &atinoam
8646 LIMITACI
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%l 'o "o'#%r "o' l% di&o'i/ilid%d de l% ,%#eri% ri,% 1I&oro%'ol5 %r% l% el%/or%"i(' del ro!e"#o+ e&#o &e "./rir "o' d%#o& de rod.""i(' de l% Ar$e'#i'% -.e &er e#r%0do del %'.%rio APLA 9244K492496 ( * )
?. MARCO TEORICO ?646 GENERALIDADES 3n -1- 4sia :ue el mayor productor de acetona del mundo con más de un A del producto mundial. 4m
5%
10%
29% 14%
24%
19%
Gr%fi"% N 4
8
F.e'#e: http6EEmcgroup.co.uFEresearchesEacetona
(*)
%nuario Petro"uímico Latinoamericano &'(()&'(&
&a acetona se utiliza principalmente como un disolvente y producto qu#mico intermedio en metacrilato de metilo '004), bis:enol(4 'B"4) y la producción de ácido metacrilato. 3n -1/ los disolventes representaron el //A de l% de,%'d% ,.'di%l de %"e#o'%+ seguido de Bis:enol(4 'B"4) con -8A y 0etacrilato de metilo '004) de -?A, respectivamente parte de otra aplicación :ue alrededor de 1A.
Gr%fi"% N 9
F.e'#e: http6EEes.scribd.comEdocE81?>E4cetona
3n -1/ 4sia "ac#:ico :ue el mayor consumidor del mundo de acetonaG tambi
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polimeros modi:icados. &os principales paises productores de matacrilato de metilo es 33..,Hapon I +hina. los principales paises consumidores de bis:enol(4 'B"4), es america del norte y europa occidental y las aplicaciones de bis:enol(4 se muestra en la gra:ica /.
$r%fi"% N 8
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F.e'#e: htt EEmgroup.co.uFEresearchesEbisphenol(a(bpa JUSTIFICACION 3n el 7nstituto acional de 3stad#stica '73) no se tiene registrado datos de consume ni datos importación de la acetona, pero recalcar que e@iste datos de importacion de polimetacrilato de metilo, el cual es elaborado a partir de acetona.
"ara determinar la proyección y el tamaño de la planta se tomaran los datos de o:erta y consumo de 4rgentina el cual será e@tra#do del anuario 4"&4 '2) -1/
?64696 C%%"id%d M.'di%l De A"e#o'% . T%/l% N 4 PAIS O REGION
CAPACIDAD INSTALADA 1# %5
3*45* 75* I +444
1.>.
40397+4 &474
1-?.
11
395"4 5++734&
1.C.
395"4 59734&
/.
4*74
1.-.
93*5 3& 05
/.
F.e'#e: 3@tra#do del libro de Ju#mica del "etróleo, gas atural y "etroqu#mica 15
4sociación "etroqu#mica I Ju#mica &atinoamericano
?64686 De&"ri"i(' Y E&e"ifi"%"i(' De L% M%#eri% Pri,% Y Prod."#o& ?6468646 Proied%de& De Al"o@ol I&oroili"o -( propanol '+/;85) -( Kmero propanol +4* Kmero 93+* 3stado de agregación 4pariencia ensidad 5tros nombre 0asa molar "; "unto de :usión "unto semidesarrollada de ebullición Pormula emperatura cr#tica "resión cr#tica Niscosidad
Ondice de re:racción 0omento dipolar *olubilidad
%eneral 7denti:icadores C(/(1 8? "ropiedades :#sicas &iquido %eneral 7ncoloro 4lcohol isopropilico C8,/ FgEm/G .C8/ gEcm/ 7sopropanol .> gEmol 4lcohol prop#lico secundario 4lcohol seudopropilico 18? L '(88 M+) "ropan(-(ol /?? L '8- M+) +;/+;'5;)+;/ ?8 L '-/? M+) C atm -,8 c" a -88 L -,8 c" a ->8 L '-? M+) 1,/C? '- M+) "ropiedades qu#micas 1, 4lcohol,
'1? M+)
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F.e'#e: http6EEes.QiFipedia.orgEQiFiE-(propanol
?6468696 Proied%de& Del A$.%6K 3l agua ';-5) es un compuesto qu#mico inorgánico :ormado por dos átomos de hidrógeno ';) y uno de o@#geno'5). *e encuentra en la naturaleza en sus tres estados y :ue clave para su :ormación. ;ay que distinguir entre el agua potable y el agua pura, pues la primera es una mezcla que tambi
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F.e'#e: http6EEes.QiFipedia.orgEQiFiE4gua
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?6468686 Proied%de& De L% A"e#o'% &a acetona o propanona es un compuesto qu#mico de :ormula qu#mica +;/ '+5) +;/ del grupo de las cetonas que se encuentra naturalmente en el medio ambiente. 4 temperatura ambiente se presenta como un l#quido incoloro de olor caracter#stico. *e evapora :ácilmente, es in:lamable y es soluble en agua.
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F.e'#e: http6 EEes .QiFipedia.orgEQiFiEacetona ?64686?. Proied%de& De Hidro$e'o 3l hidrógeno es un gas incoloro, ins#pido, altamente in:lamable y no es tó@ico. 3l hidrógeno se quema en el aire :ormando una llama azul pálida casi invisible. 3ste gas es particularmente propenso a :ugas debido a su ba!a viscosidad y a su ba!o peso es molecular.
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F.e'#e: http6EEes.QiFipedia.orgEQiFiE;idrA+/AB/geno
?6468636 C%#%li%dore& El N0-.el R%'e! 3s un catalizador solido compuesto por granos muy :inos de una aleación de n#quel R aluminio. *e usa en muchos procesos industriales .:ue desarrollado en 1>- por el ingeniero estadounidense 0urray 9aney.
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+omo catalizador alternativo para la hidrogenación industrial, se ha usado mucho como catalizador heterog
Proied%de& 4 simple vista, el #quel 9aquel se presenta como un :ino polvo gris. 0icroscópicamente, cada part#cula de catalizador se aseme!a a una red tridimensional. +on huecos de distintos tamaños y :ormas, :ormando en su gran mayor#a durante el ataque de la aleación con a5;. 3l #quel 9aney se caracteriza por ser termoestable y con una gran área super:icial. urante la activación, el aluminio se e@trae de las :ases i4l/ y i-4l/, mientras que la mayor parte de aluminio conservada lo hace en la :orma i4l. 3l acto de eliminar el aluminio de algunas :ases se llama desmetali:icación o desalación selectiva. &a :ase i4l le proporciona la estabilidad t
C%#%li%dor de l%#i'o &os metales del grupo del platino se utilizan mucho en el campo de la qu#mica a causa de su actividad catal#tica y de su ba!a reactividad. +omo catalizador, el platino se emplea en
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las reacciones de hidrogenación, deshidrogenación, isomerización, deshidratación, deshalogenacion y o@idación. +omo puedes apreciar el catalizador no debe consumirse en la reacción, se tiene en cuenta que los metales nobles 'oro, platino, paladio, etc.) se denominan 5B&3* porque no tienden a reaccionar con :acilidad y por lo tanto conservan su brillo 'no se o@idan en condiciones ambientales normales). 3l platino en particular además de ser poco reactivo tiene un punto de :usión alt#simo lo cual lo convierte en el catalizador ideal cuando se trata de reacción a alta temperatura.
?646?6 De&"ri"i(' $eo$rfi"% del ,er"%do ! ol0#i"%& de "o,er"i%li%"i(' ?646?646 Mer"%do N%"io'%l &os mercados nacionales para la comercialización de la acetona son los departamentos de *anta +ruz, &a paz y +ochabamba.
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Gr%fi"% N ?
F.e'#e:.https6EEQQQ.google.com.boEsearchVqWmapaXdeXboliviaDsourc ?646?696 Mer"%do I'#er'%"io'%l &os mercados internacionales para la e@portación de acetona son +hile, ruguay, y "erK estos pa#ses importan acetona de los pa#ses productores. 3n am
Gr%fi"% N 3
20
F.e'#e: https6EEQQQ.google.com.boEsearchVqWmapaXdeXboliviaDsourc T%/l% N 96 Lo& %0&e& rod."#ore& de %"e#o'% e' A,ri"% L%#i'% '4"&4) '2)
F.e'#e: anuario petroqu#mico &atinoam
4sociación "etroqu#mica I Ju#mica &atinoamericano
?64636 Pro!e""i(' *e realizara las proyecciones en :unción de la importación de productos :inales de acetona en los Kltimos 1 años.
?696 TAMAO Y LOCALIACI
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4ño -1
Y
emanda ' I)
Y-
Y2I
+on los datos de la demanda se determina el tamaño de la planta. ZI W a 2 X b2 Z@ Z Y2I W a 2 Z@ X b2 Z@-
?69696 J.&#ifi"%"i(' De L% Lo"%li%"i(' 3s importante determinar la ubicación de la planta, esto permitirá que los costos de producción sean m#nimos y las ganancias sean má@imas. "ara la localización de la planta de producción de acetona se tomaran algunos :actores determinantes como son6 &a materia prima, la cercan#a a los mercados, clima, recurso humano, v#as de comunicación, entre otros.
M%"ro lo"%li%"i('6 estará ubicada en la 9egión 4utónoma de %ran +haco Gr%fi"% N =
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F.e'#e6https6EEQQQ.google.com.boEsearchVqWmapaXdeXlaXprovinciaXgranXchacoDsource Mi"ro lo"%li%"i(': "ara llevar a cabo el estudio de micro localización de la planta se utilizará el ,#odo de o'der%"i('.
El ,#odo de o'der%"i(' consiste en asignar valores ponderales de peso relativo a los :actores localizaciones de acuerda a la importancia que se le atribuye, el peso relativo debe ser igual a 1 y luego se procede a cali:icar a cada :actor entre y 1 la suma de las cali:icaciones permitirá elegir el valor más alto.
Iacuiba6 4 Nilla 0ontes6 B +arapar#6 + ?69686 F%"#ore& De#er,i'%'#e&
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0ateria prima +ercan#a a los mercados +osto de insumo +lima 0ano de obra 3ntre otros
?686 INGENIERIA DEL PROYECTO ?68646 De&"ri"i(' Del Pro"e&o Ei&#e'#e P%r% L% El%/or%"i(' Del Pro!e"#o &os principales procesos para la obtención la producción de acetona son6
"roceso por v#a cumeno 'tecnolog#a ;5+L) "roceso o@idación de propileno 'tecnolog#a =acFer(;oechst) "roceso de la deshidrogenación de alcohol isopropilico ?68696 Pro"e&o Por V0% C.,e'o 3l proceso caracter#stico es promovido para la :abricación de :enol como producto principal, y acetona como subproducto. 3ste :ue desarrollado en la d
Tr%'&for,%"i(' del ".,e'o e' fe'ol ! %"e#o'% 3l :undamento de la producción con!unta de :enol y acetona segKn la tecnolog#a ;5+L es la o@idación de cumeno, con aire, a hidroperó@ido de cumeno y la subsiguiente disociación en medio ácido, a :enol y acetona, segKn las siguientes reacciones6
24 CH CH
(¿¿ 3 ) OOH (¿¿ 3 ) O C H C ¿ 2
2
2
6
5
→
C 6 H 5 CH
¿
CH (¿¿ 3 )2 OOH acido, ∆ C 6 H 5 OH + CH 3 COCH 3 →
C 6 H 5 C ¿
&a presencia de :enol produce un e:ecto inhibidor en la o@idación, entre los diversos tipos de catalizadores que pueden emplearse en la o@idación del cumeno se pre:iere el empleo de sosa cáustica, ya que de este modo se mantiene un p; alto '8,? R 1,?) evitándose la descomposición prematura del hidroperó@ido y aumentando la selectividad. &a o@idación puede e:ectuarse en :ase homog R 1/ [+ y a ? R 1 bar. 3l reactor puede ser de tipo tanque o columna. 3l producto de la reacción se concentra por evaporación a vac#o hasta un ? R 8 A antes de pasar a la sección de trans:ormación en :enol y acetona. &a temperatura en el reactor se mantiene alrededor de C? ( 8M+. &a selectividad de la o@idación del cumeno a hidroperó@ido es del >/A, la trans:ormación a :enol del >8 A y de acetona del > A.
25
Gr%fi"% N> Di%$r%,% de ro"e&o or ;0% ".,e'o
3squema simpli:icado de la trans:ormación del cumeno en :enol y acetona
F.e'#e: http6EEes.scribd.comEdocE?88?E4cetona(via(+umeno ?68686 Pro"e&o Oid%"i(' Del Proile'o Oid%"i(' dire"#% de roile'o 'ecnolog#a =acFer(;oechst) el propileno reacciona con o@#geno 'o aire) en :ase liquida en presencia de "d+l- a 11(1- M+ y a 1 (1? bar6
H8CHC CH9 49 O9
CH8COCH8 HK=46222 "%l,ol
+on un grado de conversión superior al >> A y una selectividad del orden del >- A.
?686?6 Pro"e&o De L% De&@idro$e'%"i(' De Al"o@ol I&oroili"o 3l proceso comercial es la deshidrogenación con catalizador #quel 9aney que es una mezcla azeotrópica de alcohol isopropilico y agua. 5curre una reacción endot
CH8CHOHCH8
89> C
CH8COCH8 H9
26
?68636 SELECCI
T%/l% N8 +omparaciones e &os "rocesos e "roducción e 4cetona6
V0% ".,e'o
Oid%"i(' de roile'o
De&@idro$e'%"i('
Ba!a pureza de acetona
4lta pureza acetona
Ba!a conversión
alta conversión
I&oro%'ol 4lta pureza acetona 4lta conversión
7mpurezas to@icas
o hay peligro en las o hay peligro en las impurezas
de
impurezas
&argo es el proceso de +orto es el proceso de +orto es el proceso de separación
separación puri:icación
para
la separación
alta pureza
la
prima
en
puri:icación
&a materia prima son 9equiere materia prima de 0ateria altamente to@ico
para
solución acuosa
27
?686=6 De&"ri"i(' Del Pro"e&o Sele""io'%do Pro"e&o Por De&@idr%#%"i(' Del Al"o@ol I&oroili"o P%r% L% O/#e'"i(' De A"e#o'%: 3l proceso diseñado para el proyecto se muestra en la :igura 1/. na mezcla azeotrópica de alcohol isopropilico y agua '88 A en peso 7"4), es alimentado al tanque de alimento a la temperatura de -? M+ y 1.1 bares de presión donde se mezcla con una corriente de reciclo de alcohol isopropilico a 8/ M+ y 1- bares. 3sta mezcla se bombea a trav> A de pureza por el tope de dicha columna y eliminar el e@ceso de agua en el alcohol isopropilico no reaccionado. 3l alcohol isopropilico recuperado, es reciclado nuevamente al proceso.
28
Re%""i(' de %l"o@ol i&oroili"o6
Reacción
?686>6 Di%$r%,% De Fl.o De A"e#o'% A P%r#ir Del Al"o@ol I&oroili"o Gr%fi"%N di%$r%,% de fl.o de ro"e&o de l% %"e#o'%
Agua Isopropa
H2
Aceton
Agua Residual
F.e'#e: http6EEes.scribd.comEdocE1?-/>?/>E"lanta(de(4cetona
29
?6866 B%l%'"e De M%#eri% Y E'er$0% ?686646 B%l%'"e De M%&% 3l balance de materia no es más que la aplicación de la ley de la conservación de masa que dice la materia no se crea ni destruye.
*i no hay generación o consumo de materia dentro del sistema 4+0&4+75 W 3944 R *4&74 *i no e@iste acumulación o consumo de materia dentro del sistema, se dice que estamos en estado estacionario o uni:orme.
3944 W *4&74
?686696 B%l%'"e de E'er$0% 3ste tema es la primera ley de la termodinámica que establece que la energ#a no se crea ni se destruye solo se trans:orma de una :orma de energ#a en otra6 "ara un sistema cerrado se escribe6 ∆
WJ(=
30
0 − / =
∑
F + . + g- +
sal ida s
1 -
1 − * F . g- , + + ∑ + Entr adas *
, -
-
"ara un sistema abierto al
estado estable con entradas y salidas
intercambiador de calor Balance de energ#a de :luido caliente6 JW mh 'hhi(hho) W mh+"h 'hi(h)W+h 'h(hi) Balance de energ#a de :luido :rio6 JW mc 'hc(hci) W mc+"c 'c(ci)W +c 'c(ci) Balance de energ#a de la bomba6
?6866 Di,e'&io'%,ie'#o De Lo& E-.io& Pri'"i%le& Re%"#or.(3n el proceso de deshidrogenación del 7"4 para obtener acetona, son de importancia los siguientes :actores6
A5 #e,er%#.r%.( &a temperatura es un :actor importante, la deshidrogenación del isopropilico debe llevarse a cabo a una temperatura de
31
/? M+, el control debe ser más cuidadoso. 3l e@ceso de temperatura puede causar la :ormación de impurezas. B5 re&i('.( &a deshidrogenación de alcohol isopropilico se realiza a la presión de - atm. C5 "%#%li%dor.(3l catalizador utilizado es el n#quel raney, dicho catalizador tiene alta selectividad en comparación con los catalizadores de platino o paladio. D5 R%(' ,ol%r.( &a razón molar es de 1 mol de 7"4 para :ormar un mol de acetona sin la necesidad de agregar un e@ceso de reactante. E5 Co';er&i('.( &a conversión de alcohol isopropilico en acetona es de > A debido a la alta selectividad del catalizador de n#quel raney. &a reacción de acetona6
Reacción
&ey de 4rrhenius onde6 r W velocidad de reacción F W:actor pre e@ponencial 3a Wenerg#a de activación 9W constante de los gases ideales W temperatura en grados F
I'#er"%,/i%dor de "%lor.( 3n la industria de proceso, la trans:erencia de calor entre dos :luidos se lleva a cabo en intercambiadores de calor. "ara este
32
proceso se utiliza el intercambiador de tubo y coraza, es más comKn en el cual el :luido caliente y el :rio no entran en contacto directo el, uno con el otro, sino que están separados por una pared de tubos o una super:icie plana o curva. 3l calor :luye de una :uente caliente hacia una :uente más :r#a. 7ntercambiador de calor de tubo y coraza, un paso por la coraza y dos pazos por los tubos.
Fi$.r% 4.onde las temperaturas denotadas por la letra t, hacen re:erencia al :luido que va por los tubos y las denotadas con la letra , hacen re:erencia al :luido que va por la carcasa.
33
Fi$.r% 9.Pactor de corrección para un intercambiador de calor de con dos pasos por la carcasa y cualquier mKltiplo de pasos de tubos. &a ecuación de diseño de intercambiador de calor6
onde6 iW coe:iciente trans:erencia de calor \m W di:erencia de temperatura media 4i W área de intercambiador de calor
Col.,'% de de&#il%"i('.(&a columna de destilación se utiliza para recti:icar la mezcla de acetona R alcohol isopropilico, la columna opera a 1 atm y a una temperatura de 1 M +. "ara el diseño de la columna se utilizara el m
Fi$.r% 8. e la columna de destilación
34
3cuaciones de diseño de una columna de destilación6
Balance global otal6 4 W X 9
+omponente volátil6 42Y4 W 2Y X 92Y9 D
R
= A
= A
− XR XD − XR XA
− XA XD − XR XD
35
'&#nea operativa sector enriquecimiento) &5*36 Yn
+ 1=
LnXn Vn
+1
+
DXD Vn
+1
LnXn
=
ln+ D
+
DXD
ln + D
'&#nea operativa sector agotamiento) &5*46 LmXm
+ =
Ym 1
Vm
+1
−
RXR
+
Vm 1
=
LmXM
Lm
− R
−
RXR Lm
− R
&5*3 en :unción de la razón de re:lu!o6 L
9W
Yn
+ 1=
L
+
L D
X
+
DXD
+
L D
=
RD DR
+1
+
D
XD RD
+1
Bo,/%.(3stá diseñada para bombear el l#quido, para aumentar la energ#a mecánica de un :luido en movimiento. &a ecuación de Bernoulli6
3cuación de rendimiento de la bomba6
36
onde6 =p W el traba!o realizado por la bomba por unidad de masa del :luido. h:p W la :ricción total en la bomba por unidad de masa del :luido. =p R h W el traba!o neto comunicado al :luido n W e:icacia de la bomba.
?686426 Ser;i"io& A.ili%re&
3nerg#a el
?686446 Di&#ri/."i(' Ge'er%l De L% Pl%'#% &a distribución de la planta se desarrollara de acuerdo a las necesidades de requerimientos de servicios au@iliares y de proceso.
?6?6 INVERSI
37
?6?64696 I';er&i(' I'i"i%l6 &a inversión inicial es todo desembolso de recurso :inancieros para adquirir bienes concretos durables o instrumentos de producción, denominados bienes de equipos, y que la empresa utilizara durante varios años para cumplir con el ob!etivo. 3s el desembolso que hay que hacer en el momento cero para llevar adelante el proyecto6 ( ( ( ( (
maquinaria y equipos transporte obra civiles instalaciones au@iliares monta!e
(
instalaciones y puesta en marcha costo :inanciero de pre inversión imprevistos
4ctivos :i!os 7nversión inicial total ( ( 4ctivos di:eridos
?6?69 E&#i,%"i(' De Lo& Co&#o& De#er,i'%"i(' de "o&#o& fio& ! ;%ri%/le&: costos :i!os de operación costo de producción y :abricación - mano de obra y supervisión - depreciación del activo :i!o - mantenimiento - seguros - gastos generales. gastos de administración - sueldos y bene:icios sociales
38
gastos generales de administración 'materiales de escritorio, servicios de comunicación, seguros, etc.) gastos :inancieros - inter
costos variables de operación costos de producción( Pabricación - materia prima - productos qu#micos y reactivos - agua de proceso, agua de en:riamiento, electricidad y otros - combustible. costos de comercialización - sueldos y bene:icios sociales - gastos generales de comercialización - venta y distribución de productos.
?6?686 Co&#o U'i#%rio Del Prod."#o E E&#i,%"i(' De Lo& I'$re&o& "ara la determinación de los ingresos por venta de los productos se recopilaran y analizaran los precios internacionales en los Kltimos años para luego realizar proyecciones de dichos precios y considerar estas estimaciones en el proyecto.
?6?6?6 De#er,i'%"i(' De L% U#ilid%d De#%lle de de#er,i'%"i(' de .#ilid%d DETALLEAO 0 +apacidad de producción
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
39
'A) 46 i'$re&o& #o#%le& volKmenes venta'tn.Eaño) ventas '*us) 96 Co&#o& To#%le& -.1 costo variable de operación costo de producción costo de comercialización -.- costos :i!os de operación gastos administrativos gastos :inancieros epreciaciones otros gastos 86 U#ilid%d /r.#% ?6 i,.e&#o& 7N4 7 73 36 UTILIDAD NETA =6 OTROS 7N39*75 77+74& "ago de inter6 FLUJO EN EFECTIVO
F.e'#e: 3laboración propia ?6?63. Fi'%'"i%,ie'#o Y T%&% De De&".e'#o I'#er& de r&#%,o: L%& "o'di"io'e& del r&#%,o &o' lo& &i$.ie'#e&6 0onto6 C?A monto de inversión total. "lazo6 1 años con dos años de gracia. 7nter
40 A = Frc∗ P
onde6 Prc W Pactor de recuperación de capital. " W 0onto de pr
∗( 1+ i ) Frc= ( 1 + i ) −1 i
n
onde6 i W asa de inter
?636 EVALUACION ECONOMICA DEL PROYECTO ?63646 De#er,i'%"i(' Del P.'#o De E-.ili/rio 4nálisis del punto equilibrio6 0ediante el análisis del punto de equilibrio se determina el punto en que los ingresos provenientes de las ventas coinciden con los costos de producciónG es decir, a partir de esta intersección, el proyecto tiene rentabilidad. 3ste punto puede de:inirse tambi
I'$re&o&"o&#o& 15 I'$re&o& Co&#o& To#%le& G P.'#o E-.ili/rio
Co&#o& ;%ri%/le&
P Co&#o& Fio&
41
U'id%de& PE
=
CF Pv
−Cvu onde6 "3 W "unto de equilibrio +P W +osto :i!os "v W "recio de venta +vu W +osto variable unitario
?63696 F.e'#e De Lo& Fo'do& inversión propia6 -?A aporte propio pr
536 Bn W Bene:icio neto actualizado para el periodo n 7o W 7nversión inicial n W Kmeros de periodos i W 7nter
=∑
VAN
n
BNn n
( +i)
=1 1
− Io
3n :unción al valor que puede tener el N4, se puede predecir la rentabilidad del proyecto.
42
N4 ¿ tilidad económica del proyecto6 egativo N4 W tilidad económica del proyecto6 ulo N4 ¿ tilidad económica del proyecto6 "ositivo
?6368696 T%&% De I'#er& De Re#or'o 1TIR5 79 es la tasa que iguala la suma de los :lu!os descontando a la inversión inicial. 0atemáticamente es e@presado como
&a tasa de descuento que hace que el N4 se igual a cero. n
BNn − Io = 0 ∑ = (1 +i ) n
n
1
*i6 79 ` 7o "royecto económicamente no rentable. 79 W 7o "royecto económicamente no concluyente. 79 7o proyecto económicamente rentable.
?636868Rel%"i(' Be'efi"io Co&#o 1BC5 3s el cociente que resulta de dividir la sumatoria de los bene:icios entre la sumatoria de los costos del proyecto actualizado a una tasa de inter
B C
∑= (1 Io + i)
n
n
=
1
n
− Io ∑= (1Cn +i) n
n
1
onde6 n W Kmero de periodos i W 7nter
3n :unción al valor de BE+, se presentan tres casos que permiten evaluar el proyecto6
43
BE+ ` 1 "royecto económicamente no recomendable. BE+ W 1 "royecto económicamente en equilibrio. BE+ 1 "royecto económicamente recomendable.
?63686?6 A'li&i& De Se'&i/ilid%d6 3l análisis de sensibilidad de un proyecto se re:iere a la medición de la vulnerabilidad del proyecto con respecto a la variación en los diversos parámetros que con:orman el mismo y que pueden ser6 ( ( ( ( ( ( (
7ncremento de los ingresos ecremento de los ingresos 7ncremento en los costos totales ecremento de los costos totales 7ncremento de los costos de producción ecremento de los costos de producción 7ncremento y aumento del precio unitario del producto
36 PLAN DE TRABAJO "ara realizar la metodolog#a de plan de traba!o se deberá seguir para su realización los ob!etivos planteados. 3l proyecto está dividido en cinco :ases que se desarrollaran de acuerdo a los datos e in:ormaciones obtenidas, con la :inalidad de obtener los resultados positivos. &a metodolog#a de cada una de las etapas será realizada durante el desarrollo del traba!o.
FASE
4 FASE
ACTIVIDAD
E&#.dio Mer"%do
RESULTADOS 5btener los dato de o:erta y De demanda y capacidad instalada en el mundo
RECURSOS TIEMPO 0aterial de escritorio (computadora 7nternet (revistas t
44
9FASE
8 FASE
? FASE
3FASE
5btención del tamaño de la De#er,i'%"i(' Del planta en :unción T%,%o Y al estudio de Lo"%li%"i(' mercado 5btención de los resultados de De&%rrollo De L% balance de materia I'$e'ier0% Del y energ#a y Pro!e"#o dimensionar los equipos principales.
0aterial de escritorio (computadora (libro de diseño de C d#as planta. (anuarios petroqu#micos 0aterial de escritorio (computadora 7nternet (libro de diseño de / d#as planta. (libro de reactores I 5p. unitarias
0aterial de escritorio 5btención de la (computadora inversión inicial 7nternet (libro de diseño d -1 d#as E&#.dio E"o'(,i"o necesaria, Del Pro!e"#o ingresos, egresos y planta. (libro de econom#a el :lu!o de ca!a. 0aterial de escritorio 5btención de los (computadora E;%l.%"i(' resultados de 7nternet 1 d#as E"o'(,i"% viabilidad del (libro de diseño d planta. Del Pro!e"#o+ proyecto. (libro de econom#a Co'"l.&i(' (libro de evaluación Y de proyectos. Re"o,e'd%"io'e&
=6 CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES 03*
*3044*
4+7N743* 3studio e 0ercado eterminación
4%5*5 1
-
/
*3"730B93 5+B93 5N730B93 1
-
/
1 - / 1
-
/
7+730B93 1 -
/
45
el amaño I &ocalización esarrollo e &a 7ng. el "royecto 3studio 3conómico el "royecto 3valuación 3conómica el "royecto, +onclusión I 9ecomendaciones 9evisión el "royecto "or "arte el oc. "resentación el raba!o Pinal 9evisión ribunal Defe'&% Del Tr%/%o Fi'%l
>6KCOSTO DEL ESTUDIO DE LA PROPUESTA
Co&#o #e,
C%'#id%d
1U'id65
Co&#o To#%l 1B&5
1B&5 *ervicio de internet Potocopias 7mpresión de per:il borrador 7mpresión de traba!o :inal 4nillado "aquete de ho!a 5tros otal
922 422 de ?? 32 9 1 paquete
Fi'%'"i%,ie'#o
8 2692 2632
=22 92 9?
Per&o'%l Per&o'%l Per&o'%l
2632 8
93 4= 8 432 >8
Per&o'%l Per&o'%l Per&o'%l Per&o'%l Per&o'%l
46
6KREFERENCIAS BIBLIOGRAFA 1. 4l:redo %. Priedlander '-/) Ju#mica del "etróleo, %as atural y "etroqu#mica 1ra edición. -. 3.H. ;enley R H.. *eader 5peraciones e *eparación "or 3tapas e 3quilibrio 3n 7ngenier#a Ju#mica. /. H.".;olman rans:erencia e +alor 8.va 3dición 'primera en español) . 9aney, 0urray '1>-C). ^0. "d:)U. * "atent 1-81>, issued 1>-C(?(1 ?. 9ichard urtonE9ichard +. BailieE=allace B =hitingEHoseph 4. *haeiQitz '-1) 4nalysis, *ynthesis, 4nd esign 5: +hemical "rocesses /ra 3dition. . *ami 0atar, "h.., &eQis P. ;atch, "h.., +hemistry 5: "etrochemical "rocesses - nd 3dition. C. =arren . *eider H.. *eader aniel 9. &eQin product D process design principle *ynthesis, 4nalysis, and 3valuation *econd 3dition 8. =arren.&0c+abe(Hulian+.*mith("eter;arriott 5peraciones nitarias 3n 7ngenier#a Ju#mica ta 3dición. >. http6EEes.scribd.comEdocE1?-/>?/>E+uarto(7n:orme(de("lanta(de(4cetona
