INGENIERÍA BÁSICA PARA UNA
Nº de Pág.1/8
PLANTA DE OBTENCIÓN DE MTBE
Rev.01 Fecha: 06/05/13
PLANTA PARA LA OBTENCIÓN DE MTBE Nombre del Proyecto:
Lugar Y Fecha:
PLANTA PARA LA OBTENCIÓN DE
PUNTO FIJO, 06 DE MAYO DEL 2013
MTBE
Cliente:
Empresa Ejecutora: U.N.E.F.M
CONSORCIO JAPAN INC.
APENDICE C: REQUERIMIENTO DE SERVICIOS INDUSTRIALES JAPAN 014
Cliente Nombre
Cedula
Ásaro, María
18.949.995
06/05/13
Gómez, Osmandi.
21.056.759
06/05/13
Gutiérrez Janny
15.017.530
06/05/13
Higuera, Franjalimar
20.933.187
06/05/13
Petit, Yubenny
20.297.653
06/05/13
Sección: 52
Firma
Grupo: 05
Fecha
Revisado:
2
INGENIERÍA BÁSICA PARA UNA
Nº de Pág.2/8
PLANTA DE OBTENCIÓN DE MTBE
Rev.01 Fecha: 06/05/13
PLANTA PARA LA OBTENCIÓN DE MTBE Nombre del Proyecto:
Lugar Y Fecha:
PLANTA PARA LA OBTENCIÓN DE
PUNTO FIJO, 06 DE MAYO DEL 2013
MTBE
Cliente:
Empresa Ejecutora: U.N.E.F.M
CONSORCIO JAPAN INC.
SERVICIOS INDUSTRIALES JAPAN 014 Índice
Pag Nº
1. Agua de enfriamiento para Condensadores E-1303
3
E-1307
3
2. Vapor de agua para Rehervidores y Calentadores E-1202
4
E-1101
5
E-1304
6
E-1306
6
E-1308
7
3. Agua para el proceso de Absorción
7
4. Tratamiento de Aguas
8
5. Electricidad
8
3 Requerimiento de Servicios Industriales: 1. Agua de Enfriamiento para Condensadores:
Condensador: E-1303. Ubicado el tope de la torre fraccionadora de MTBE
(C-1301). Para este Equipo se decidió utilizar Agua como medio de enfriamiento, debido a que, utilizar otro tipo de medio de enfriamiento generaría grandes costos asociados a este equipo; esto, se debe la gran cantidad de calor que se debe retirar de la corriente para que sea apta para ser introducida en el absorbedor. Tomando en cuenta que el calor que se desea retirar en la corriente especificada es 919.0278GJ en cada ciclo, se puede sacar una relación de costos comparándolo con otro medio de enfriamiento como lo sería el uso de un refrigerante. Tabla 014.01 Determinación de la factibilidad económica entre el agua y el refrigerante como medio de enfriamiento Medio de Enfriamiento
Costo Económico ($/GJ)
Costo asociado al Primer periodo ($)
Agua
0.354
22.8945
Refrigerante
7.89
510.275 Fuente: Memorándum 2
Si se compara el gasto económico generado por cada uno de las dos opciones como medio de enfriamiento, se considera como el más optimo el agua; debido a que genera menor costo. También se considera como primera opción puesto que, el intercambio de calor dentro del equipo no supera los 30°C lo que hace que el medio de enfriamiento más recomendable sea el agua por sobre el refrigerante.
Condensador E-1307. Ubicado en el tope de la torre recuperadora del
metanol (C-1303), Para Este condensador, se selecciono como medio enfriador el agua, ya que, al utilizar otro medio como el refrigerante generaría grandes costos asociados a este equipo. Otro de los factores principales que hacen al agua el mejor medio refrigerante es el hecho que se desea disminuir muy poco la temperatura; si se observa la tabla presentada a
4 continuación se podrá observar la comparación de costos asociados a este condensador con cada uno de los posibles medios de enfriamiento. Tabla014.02 Comparación de costos del agua y del refrigerante como medio de enfriamiento Medio de Enfriamiento
Costo Económico ($/GJ)
Costo asociado al Primer periodo ($)
Agua
0.354
6.3619
Refrigerante
7.89
141.7833 Fuente: Memorándum 2
Tomando en cuenta el gasto económico en comparación con el cambio de temperatura deseado para optimizar el proceso, se seleccionó el agua como medio refrigerante, puesto que, genera un menor costo intercambiando la temperatura deseada con el fluido que se encuentra en el tope de la torre (C-1303). 2. Vapor de agua Para los Rehervidores y Calentadores
Intercambiador de calor E-1202: Es el intercambiador que se encarga de calentar la mezcla a 90°C para que entre al reactor a las condiciones necesarias para que se produzca el MTBE, este intercambiador trabaja con un flujo estándar, puesto que, aunque no todos los días del ciclo se consiga producir la misma cantidad de MTBE, se alimenta la misma cantidad de reactivos al reactor. El vapor de baja, no proporciona el intercambio necesario para llevar el fluido a la temperatura deseada, y el vapor de alta, aunque lleva el fluido a la temperatura que se desea, al igual que el vapor de media, es mucho más costoso generando una pérdida económica innecesaria.
Tabla 014.03: Comparación de costos al usar los tres tipos de vapores Tipo de vapor
Costo
del
vapor Kg de vapor (Primer Costo
asociado
($/1000kg)
día)
($)
Vapor de baja
7.78
105000
816.900
Vapor de media
8.22
110000
904.200
Vapor de Alta
9.83
129000
1268.070 Fuente: Memorándum 2
5 Observando los costos asociados se puede apreciar que, para 1 solo día de producción el vapor de baja es el que menos gasto genera, pero, sumando el hecho de que no ocurrirá el intercambio calórico necesario, se deberá diseñar un intercambiador con mas numero de pasos, lo que será más costoso para el consorcio.
Intercambiador E-1101: Es el intercambiador que se encarga de calentar el agua desionizada de 30°C a 90°C para que entre a la torre de absorción, a las condiciones necesarias para que se produzca el proceso de absorción de manera más adecuada, este intercambiador trabaja con una variación de flujo, puesto que, todos los días del ciclo va variando la cantidad de metanol que se desea recuperar.
El vapor de baja aunque es más económico, no proporcionará el intercambio calórico necesario para calentar la mezcla lo suficiente; por lo que será necesario diseñar un intercambiador con mayor numero de pasos, o agregar otro intercambiador en serie, según sea el caso; esto generará mayores costos asociados al intercambiador, de los deseados. Tabla 014.04 Comparación de costos al usar los tres tipos de vapores Tipo de vapor
Costo
del
vapor Kg de vapor (primer Costo
($/1000kg)
día)
($)
Vapor de baja
7.78
58900
458.242
Vapor de media
8.22
61500
505.53
Vapor de Alta
9.83
72400
711.692
asociado
Fuente: Memorándum 2 Tomando en cuenta estos valores se puede asumir que el vapor de media es el más idóneo por ser ms económico pero, debido a su baja carga calórica, generaría un cargo adicional al necesitar un intercambiador mas grande, o en su defecto dos o más intercambiadores en serie. El vapor de alta genera un costo más elevado, cosa que no es deseada en el proceso.
6
Rehervidor E-1304: Es el intercambiador que se encarga de calentar el liquido para que se vuelva vapor y entre nuevamente a la torre fraccionadora de MTBE (C-1301) para mantener la presión interna dentro de la misma.
Tabla 014.05: Comparación de costos asociados al Rehervidor E-1304 Tipo de vapor
Costo
del
vapor Kg de vapor (primer Costo
($/1000kg)
día)
($)
Vapor de baja
7.78
N/A
N/A
Vapor de media
8.22
536.6
4.4109
Vapor de Alta
9.83
631.3
6.2057
asociado
Fuente: Memorándum 2 En este caso se puede observar que el vapor de baja no tiene suficiente carga calórica, por lo que no permitiría la recirculación del vapor para mantener la presión de la torre. Tanto el vapor de media como el vapor de alta cumple con la carga calórica mínima necesaria para llevar a cabo el proceso en el rehervidor E-1304. Entre estos dos tipos de vapor, es recomendable utilizar el vapor de media pues es más económico, lo que es ideal para el proceso.
Calentador E-1306: Se encuentra ubicado entre la torre fraccionadora de MTBE y la torre de absorción; Se utiliza para calentar la corriente hasta 90°C puesto que es la necesaria para que se den las condiciones dentro de la torre C-1302.
Haciendo comparaciones de los tres tipos de vapores que se pueden utilizar mediante su costo económico o su eficiencia térmica al momento de realizar el intercambio de calor. Tabla 014.06: Comparación económica del uso de los tres tipos de vapor para el rehervidor E-1306 Tipo de vapor
Costo
del
vapor Kg de vapor (primer Costo
asociado
($/1000kg)
día)
($)
Vapor de baja
7.78
20300
157.934
Vapor de media
8.22
21200
174.264
Vapor de Alta
9.83
24930
245.0619 Fuente: Memorándum 2
7 Tomando en cuenta de que se necesitaría un intercambiador más grande del estipulado si se usara vapor de baja, se recomienda usar vapor de media como servicio industrial asociado al intercambiador E-1306
Rehervidor E-1308: Es el intercambiador que se encarga de calentar el líquido para que se vuelva vapor y entre nuevamente a la torre Recuperadora de metanol (C1303) para mantener la presión interna dentro de la misma. Realizando comparaciones en cuanto a los kg de vapor necesitados y su costo
económico, se puede determinar cuál es el vapor mas optimo. Tabla 014.08: Comparación de costos asociados a los tres vapores disponibles para el intercambiador E-1308 Tipo de vapor
Costo
del
vapor Kg de vapor (primer Costo
($/1000kg)
día)
($)
Vapor de baja
7.78
646.5
5.0298
Vapor de media
8.22
674.7
5.546
Vapor de Alta
9.83
793.7
7.8021
asociado
Fuente: Memorándum 2 Tomando en cuenta que se considera el vapor de baja, con muy poca carga calórica; se toman en cuenta el vapor de media o de alta como servicio industrial asociado. Se puede observar que ambos vapores pueden realizar el intercambio de calor de manera efectiva, así que se considera como servicio industrial asociado al rehervidor E-1308 el vapor de media. 3. Agua Para el Proceso de Absorción Para la torre de absorción (C-1302) se presentan diferentes alternativas para llevar a cabo el proceso. El agua normal de servicio público, disminuiría el costo en cuanto al intercambiador de calor pero, asociándolo al hecho de que esta agua puede contener diferentes tipos de contaminantes que pueden influir en la eficiencia del proceso, la pureza que se desea alcanzar dentro de la torre y las posibles incrustaciones sobre los empaques, no se recomienda su uso. En contra parte se presenta la alternativa de utilizar agua
8 desionizada para disminuir los costos asociados a mantenimiento o reemplazo de los internos dentro de la torre de absorción. 4. Tratamiento de agua: Una vez terminado el proceso, se debe tratar el agua que sale de la torre de recuperación de metanol, puesto que, no puede dejarse libremente en el ambiente, este tratamiento cuesta56$/1000m3. Para cumplir con las regulaciones ambientales todos los efluentes que salen de las plantas, ya sean de refinación o de cualquier proceso químico, debe realizarse un proceso de tratamiento antes de ser liberado al ambiente. Dependiendo del tipo de efluente se seleccionara el tipo de tratamiento a utilizar en el proceso de obtención de MTBE. 5. Electricidad: Para las bombas asociadas a la planta de tratamiento se selecciono como servicio industrial el uso de electricidad; cabe resaltar que todas las bombas poseen una bomba de emergencia; a su vez de dispone de un motor no eléctrico para casos de emergencia.
