Diseño de Una Planta Para La Produccion de Isopropilbenceno1

DISEO DE UNA PLANTA PARA LA PRODUCCION DE ISOPROPILBENCENO

UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN SIMONFACULTAD DE CIENCIAS Y TECNOLOGA

DEPARTAMENTO DE QUIMICA Y ALIMENTOS

DISEO DE PLANTAS QUIMICAS

Estudiante: Aneida Maldonado Argandea

Docente: Ing. Jos Luis Balderrama

Fecha: 21 de mayo de 2010

COCHABAMBA-BOLIVIACAPITULO 1

DISEO DE UNA PLANTA PARA LA PRODUCCION DE ISOPROPILBENCENO1. RESUMEN EJECUTIVO

El cumeno se obtiene a partir de benceno y propileno mediante la reaccin de alquilacin:

Simultneamente tiene lugar la reaccin:

Cumeno + propileno diisopropilbenceno (DIPB)

Se utilizan como materias primas benceno (puro) y propileno. La reaccin se lleva a cabo en presencia de un catalizador, que es el acido fosfrico.El benceno se mantiene en exceso para limitar la cantidad del subproducto DIPB producida. Los reactantes se alimentan lquidos desde sus tanques de almacenamiento respectivos. Despus de bombear los reactantes hasta la presin dictada por las condiciones de operacin del catalizador, se vaporizan y se calientan hasta la temperatura de reaccin. A la salida del reactor, los productos se enfran para condensar esencialmente todo el cumeno, junto con el DIPB y el benceno no reaccionado. El propileno y el propano se separan del lquido pudiendo aprovecharse su valor como combustible, mientras que el cumeno bruto se enva a dos torres de destilacin. La primera torre separa el benceno del cumeno y el DIPB, recirculndose el benceno de nuevo a las condiciones de entrada al reactor. La segunda torre efecta la separacin del cumeno y el DIPB obtenindose un cumeno del 99.8 % de pureza. El DIPB se puede vender como combustible.2. ANTECEDENTES

Los hidrocarburos aromticos, principalmente benceno, tolueno, xilenos y etilbenceno, son compuestos bsicos de partida para la sntesis de materias primas plsticas, cauchos sintticos y otros productos orgnicos de inters industrial. La mayor parte se obtiene del petrleo, y slo una pequea proporcin del carbn.Aunque el contenido de aromticos originalmente presente tanto en el petrleo como en el carbn es bajo, en determinados procesos de tratamiento trmico o cataltico de refineras y coqueras se producen en proporciones significativas que hacen econmica su separacin.2.1 Procesos de transformacin de aromticos

Dado que la industria qumica tiene una demanda de hidrocarburos aromticos que no puede satisfacerse con la distribucin de aromticos obtenida directamente de las gasolinas reformadas y de pirlisis, se han desarrollado procesos de transformacin de hidrocarburos aromticos entre s. De un modo global, el objetivo de estos procesos es contrarrestar el exceso de oferta de tolueno y el defecto de las de benceno y xilenos. Los procesos ms significativos son:

- Hidrodesalquilacin de tolueno

- Isomerizacin del m-xileno

-Desproporcionamiento de tolueno y transalquilacin con trimetilbencenos.

2.2 Derivados del BencenoEl consumo de benceno se distribuye del siguiente modo:

52 % EB, intermedio para la fabricacin del estireno;

18 % cumeno, intermedio para la fabricacin de fenol;

16 % ciclohexano, empleado para fabricar caprolactama y cido adpico;

14 % otros derivados: anhdrido maleico, nitrobenceno, alquilbenceno sulfonatos, clorobenceno, etc.El derivado mayoritario, EB, se transforma por deshidrogenacin en estireno, monmero de partida para la fabricacin de polmeros y copolmeros termoplsticos, elastomricos y resinas de polister no saturado.

El cumeno, obtenido por alquilacin con propileno, se transforma en fenol, materia prima para la obtencin de resinas de fenol-formaldehdo o en otros derivados que tambin se emplean como materias primas plsticas, concretamente la caprolactama y el bisfenol A.El ciclohexano, obtenido por deshidrogenacin del benceno, se emplea en la obtencin de caprolactama y cido adpico, materias primas de poliamidas.Entre los derivados minoritarios, el anhdrido maleico (fabricado tambin a partir de compuestos C4) es otro intermedio en la fabricacin de plsticos; el nitrobenceno se emplea en su mayor parte en la fabricacin de anilina (colorantes) y los LABS (alquilbenceno sulfonatos lineales) son surfactantes aninicos empleados en la formulacin de detergentes.

3. INTRODUCCION

Uno de los procesos para la fabricacin de fenol y acetona est basado en la oxidacin de cumeno, partiendo de la fabricacin del propio cumeno.

El proceso consiste en la alquilacin del benceno con propileno.

El proceso de cumeno usa como materias primas benceno y propileno para formar, mediante alquilacin, cumeno y popiisopropilbenceno, PIPB, como principal subproducto. En la etapa de transalquilacin el PIPB es reaccionado con benceno para formar ms cumeno. Tanto el reactor de alquilacin como el de transalquilacin utilizan cidos como catalizador. El cumeno producido es separado y purificado en el tren de destilacin de la mezcla eficiente de reaccin.

En la segunda etapa, planta de fenol, el cumeno es oxidado con aire para obtener hidroperxido de cumeno (CHP) en un reactor multietapa en una fase lquida, la mezcla es entonces destilada en un sistema de vaco. El CHP concentrado es entonces escindido a fenol y acetona en presencia de cido como catalizador. El fenol y la acetona son purificados por destilacin.

El alfa-metil-estireno, principal subproducto de la reaccin de descomposicin del CHP, es hidrogenado para formar de nuevo cumeno bien purificarlo en la planta de alfa-metil-estireno para su comercializacin.

4. JUSTIFICACION

En nuestro pas no existe una planta de isopropilbenceno, las fbricas que necesitan este compuesto necesariamente se ven obligadas a importarlo.En Bolivia no existe una Planta productora de Cumeno, ni se ha formulado un diseo de prefactibilidad para su instalacin, su carencia imposibilita la produccin de acetona, fenol (proceso Hock). Este producto qumico mejora el ndice de octano de los carburantes. La Sociedad Nacional de Industrias recomienda que el producto es esencial para la produccin de diversos derivados petroqumicos y del gas natural muy valiosos que en nuestro medio aun no se desarrolla y por ende se propone la construccin de esta planta qumica dirigido a nuestras necesidades as como las necesidades de los pases de nuestra regin que no cubren significativamente a sus industrias de este insumo.Adems la demanda creciente para el bis-fenol A y las resinas fenolicas darn a lugar a una fuerte demanda para el isopropilbenceno en el continente Asitico en las prximas dcadas.Cumeno o isopropilbenceno es producido por la reaccin del propileno y el benceno sobre un catalizador cido.La presencia de propileno en el gas natural puede ser aprovechado para la obtencin del isopropilbenceno y de esta manera aumentar el valor agregado del producto.Adems es de conocimiento comn que la petroqumica en nuestro pas est en su mayor auge, es este momento el que debemos aprovechar para incorporar nuevas plantas que suministren productos de beneficio no solo nacional sino internacional, el cumeno como bien ya se menciono anteriormente es la materia prima para la obtencin de fenol y acetona, y a continuacin mostramos un cuadro donde se muestra la importancia de esta en los diversos procesos:

CUADRO 1: OPORTUNIDADES DE MERCADOClaramente podemos observar en el cuadro 1 que el mercado para la petroqumica es amplio, en estos dos cuadros podemos observar que a partir de dos materias primas como es el propileno y el benceno se llegan a obtener muchas cosas, y en este proyecto se ver la produccin de cumeno.CAPITULO 2

ESTUDIO DE MERCADO

5. ESTUDIO DE MERCADO

Los estudios anteriores sobre el tema en los ltimos aos son escasos en nuestro pas, mas no en otros pases como Mxico y Brasil . Adems la empresa espaola Pavco de produccin de tuberas plsticas llevara a cabo la produccin de propileno y polipropileno utilizando gas natural para el 2012 en sus instalaciones en Per.

Observando el escenario prometedor para la produccin de cumeno, debido a que se producir propileno y al boom del gas natural , se vio necesaria establecer si una planta de este tipo puede ser rentable. El isopropilbenceno es muy utilizado a nivel mundial, en Asia en pases como ser Taiwn y Japn importan volmenes grandes de esta materia prima a pesar de contar con plantas que se dedican a obtener esta materia prima, en Amrica el principal consumidor de isopropilbenceno es EEUU, que al igual que los dos anteriores pases importa el cumeno.China importa actualmente isopropilbenceno para incrementar su capacidad en la produccin de fenol y acetona esto ya se da desde el ao 2007 y aun pretende aumentar la capacidad de produccin de estas dos plantas hasta el ao 2012.

Adems la demanda creciente para el bis-fenol A y las resinas fenolicas darn a lugar a una fuerte demanda para el isopropilbenceno en el continente Asitico en las prximas dcadas.

5.1 DESCRIPCION DEL PROCESO

5.1.1 Para la fabricacin de cumeno se sigue el siguiente procedimiento:

Los reactantes son alimentados como lquidos de sus respectivos tanques almacenadores. Luego se bombean a la presin requerida, determinada por las condiciones de operacin del catalizador, los reactantes son mezclados vaporizados y calentados a la temperatura de operacin del reactor. El catalizador convierte los reactantes a los productos deseables e indeseables de acuerdo a las reacciones mostradas a continuacin:Reaccin principal:

C3H6 + C6H6 ( C6H5-C3H7

Propileno benceno cumeno

Reaccin secundaria:

C3H6 + C6H5-C3H7 ( C3H7-C6H4-C3H7 Propileno cumeno

diisopropil benceno (DIPB)

Fuente: Data experimental proporcionado por Libro Anlisis de diseo y sntesis de Richard Turton pag 789.

La relacin de alimentacin de Benceno a Propileno es 1:1 la conversin del propileno de 97.8 %.Los productos gaseosos son enfriados para condensar el Cumeno, DIPB y el Benceno que no ha reaccionado. El propileno y el Propano impuro son separados del lquido y son usados como gas combustible .La corriente de lquido es enviada a dos columnas de destilacin. La primera columna de destilacin separa Cumeno del Benceno y DIPB. La segunda columna de destilacin separa Cumeno de DIPB. La corriente de DIPB ser vendida como combustible. La mejor tecnologa para la produccin del Cumeno es un proceso catalizado que es optimizado a 350 C y 25 atm, el Benceno es dejado en exceso para limitar la cantidad de DIPB producido

5.1.2 Condiciones de los componentes, la estequiometria y cintica de la reaccin que rigen el proceso.

Cumeno o isopropilbenceno es producido por la reaccin del propileno y el benceno sobre un catalizador cido (Acido Fosfrico).El Cumeno puede ser usado para incrementar el octanaje en las gasolinas, pero su principal uso es como materia prima para la produccin de Fenol y Acetona. En el cuadro 2 podemos observar las propiedades de los principales productos de la reaccin:CUADRO 2 Propiedades de los componentes que intervienen en el proceso

Punto de EbullicinPresin de vapor

T (K)T (K)P (x10-6 KPa)

Benceno3535624.87

Propileno2253654.59

Propano2313704.14

Cumeno4256313.21

Calor de Vaporizacin del Cumeno: 3.81 x107 J/kmol

Calor de Formacin del Cumeno: 3.933 x106 J/kmol5.1.3 Reaccin de la produccin de CumenoLa cintica que rige cada una de las reacciones que intervienen en el proceso son las siguientes:

Para la reaccin primaria:

Para la reaccin secundaria:

Donde:

Las unidades de la energa de activacin son kcal/mol,

Las unidades de la concentracin son mol/L temperatura esta en K

Las unidades de la temperatura son en Kelvin.

Fuente: Data experimental proporcionado por Libro Anlisis de diseo y sntesis de Richard Turton pag 789.

5.1.3 Otras condiciones de operacin para la de obtencin de cumenoObtencin del cumeno por alquilacin del benceno

El cumeno se obtiene por alquilacin del benceno con propileno, en lugar de etileno, pudindose emplear los mismos catalizadores (Al2O3, cido fosfrico y otros) aunque la alquilacin con propileno resulta ms fcil y rpida que con etileno (por la formacin de un carbocatin secundario).

Tambin en este caso se producen polialquilbencenos (di-, tri- y tetraisopropilbencenos) con una configuracin que depende del tipo de catalizador empleado. Estos polialquilbencenos se pueden transformar en cumeno, en presencia de benceno y de los catalizadores que son activos para la transalquilacin.

Entre los numerosos procesos desarrollados a escala industrial, la mayor parte emplea cido fosfrico soportado y realiza la alquilacin en fase lquida, sin reciclo de los polialquilbencenos, ya que el cido fosfrico no es activo para la transalquilacin.

Una mezcla de benceno, propileno y propano (como diluyente) se bombea a travs de varios reactores en paralelo. El calor generado en la reaccin vaporiza propano y propileno, que burbujean en el lquido. La corriente que sale del reactor entra a una columna RECT en la que se produce una vaporizacin flash. De los vapores ascendentes se recupera el cumeno y el benceno mediante enfriamiento y descompresin en la columna DP, en la que se introduce tambin el benceno de alimentacin, para su secado previo. Por cabeza de esta columna sale una mezcla de propano y agua. El agua se purga, parte del propano se retorna a la columna como reflujo y el resto tambin se purga. Las colas de la columna RECT se destilan para separar el cumeno del exceso de benceno y de los subproductos pesados, que se queman.

En el reactor se introduce tambin una pequea cantidad de agua, para mantener la actividad del catalizador, que se acumula en el fondo de la columna RECT y debe purgarse.

El propileno usado como materia prima puede ser incluso una fraccin C3 sin separacin previa del propano (40 60 % de propileno). La conversin del propileno es del 99,35%, con una selectividad en cumeno superior al 92 %.

Se ha mencionado anteriormente que el cumeno es materia prima para la produccin de acetona, a continuacin se muestra un esquema simplificado en la figura 1, donde se muestra este proceso:

Figura 1. Esquema simplificado de la transformacin del cumeno en fenol y acetona.

5.2 DESCRIPCION DEL PRODUCTO

El isopropilbenceno tiene su principal aplicacin como deluente para pinturas, las lacas y los esmaltes y como componente de algunos solventes.

Otra importante aplicacin del isopropilbenceno se da en los catalizadores de polimerizacin para la fabricacin de plsticos, catalizador para acrlicos y como materia prima para los perxidos y catalizadores de oxidacin. El cumeno aparece como componente minoritario del petrleo y de los disolventes derivados del petrleo. Se utiliza en la fabricacin de fenol y de sus productos asociados, acetona y -metilestireno.

El cumeno tambin puede aparecer como contaminante en el aire a niveles de ppb muy bajos (0,1 a 2,5 ppb), posiblemente proveniente de la emisin de gases de los automviles.Tambin puede encontrarse en la sangre y el aire espirado de trabajadores de hospitales o industrias qumicas que no estn expuestos a este compuesto, en niveles ms altos para los trabajadores fumadores que para los no fumadores.5.2.1 caracteristicas del producto

Cumeno es el nombre utilizado comnmente para el isopropilbenceno, un compuesto qumico clasificado entre los hidrocarburos aromticos. Se encuentra en el petrleo y en algunos de sus productos derivados, como algunos combustibles. Se utiliza en la sntesis de algunos detergentes y, principalmente, en la fabricacin de fenol y acetona mediante la obtencin previa de hidroperxido de cumeno.Propiedades fsicas y qumicas

El cumeno es un lquido, aromtico penetrante, incoloro e inflamable. Su temperatura de inflamacin es de 44C en copa cerrada y 25C en copa abierta; su temperatura de autoignicin es de 424C; y cuando su dosado en presencia de oxgeno est entre 0,88% y 6,5%.

Presin de vapor: 8 mmHg (a 20 C)

Densidad relativa: 0,86 g/cm (a 15 C)

Densidad relativa de los vapores: 4,1 (aire=1)

Es soluble en alcohol, ter, benceno y acetona. Es insoluble en agua.

Produccin

La produccin comercial de cumeno se lleva a cabo a travs de un catalizador de alquilacin de benceno, con la adicin de propileno. Puede usarse como catalizador el cido fosfrico solididificado sobre almina, conforme se haca hasta mediados de los aos 1990, cuando alcanz mayor auge la catlisis basada en zeolitas.[]

FICHA TECNICA DEL CUMENO

Cumeno

HYPERLINK "http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Cumene-3D-balls.png" \o "Ball-and-stick model of cumene"

INCLUDEPICTURE "http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/5/57/Cumene-3D-balls.png/100px-Cumene-3D-balls.png" \* MERGEFORMATINET

General

Nombre sistemtico(1-metiletil) benceno

Otros nombresisopropilbenceno

Frmula molecularC9H12

SMILESCC(C)C1=CC=CC=C1

Masa molar120,19 g mol1

AparienciaLiquido incoloro

Nmero CAS[98-82-8]

Propiedades

Densidad y Fase0,862 g cm3, lquido

Solubilidad en aguainsoluble

Punto de fusin96 C (117 K)

Punto de ebullicin152,7 C (425 K)

Viscosidad0,777 cP a 21 C

Peligros

MSDSExternal MSDS

Principal PeligrosInflamable

NFPA 704

Punto de humeo102 C

R/S statementR: 10 37 51/53 65S: 24 37 61 62

Nmero RTECSGR8575000

Compuestos relacionados

Related compoundsetilbencenotoluenobenceno

Excepto cuando se avise, datos paramateriales en su estado estndar (a 25 C, 100 kPa)Infobox disclaimer and references

5.3 ANALISIS DE LA OFERTA

Los principales ofertantes de isopropilbenceno en nuestro continente son EEUU, Mxico y Brasil.

La produccin de cumeno es estos pases se detalla a continuacin en la tabla 1:

Tabla # 1 : Oferta de cumeno en el mundoLOCALIZACIONCAPACIDAD DE PRODUCCION (KTon)

Estados Unidos1302

Europa Oriental196

Japn396

Otros lugares de Asia34

Fuente: Montedison USA., Inc. (1985)

5.4 ANALISIS DE LA DEMANDAEn conocida la demanda del isopropilbenceno a nivel mundial, esta demanda es creciente debido al uso del cumeno en la produccin de derivados del fenol y la acetona, tal es el caso del bis-fenol A, resinas fenlicas y caprolactama. En la tabla 2 se detalla el consumo de cumeno a nivel mundial:Tabla # 2: Demanda de cumeno en el mundo

LOCALIZACIONCONSUMO DE CUMENO (KTon)

Estados Unidos2345

Europa Oriental1098

Japn1987

Otros lugares de Asia123

Fuente: Montedison USA., Inc. (1985)

5.5 ANALISIS DE LA OFERTA Y LA DEMANDA

En la tabla 3 se muestra la oferta, la demanda y la demanda insatisfecha del cumeno a nivel mundial:

Tabla # 3: Anlisis de la oferta y demanda del cumenoCAPACIDAD DE PRODUCCION (KTon)CONSUMO DE CUMENO (KTon)DEMANDA INSATISFECHA (KTon)

130223451043

1961098902

39619871591

3412389

Fuente: elaboracin propia

5.6 TAMAO DE PLANTA

5.6.1 Desarrollo del diseo del proceso.

5.6.1.1 Capacidad de planta y condiciones de operacin.

La planta en la cual se trabajara producir Cumeno por una reaccin de alquilacin en fase vapor.

La capacidad de la planta o produccin anual de cumeno es del orden de 90 000 Ton/ao de Cumeno al 99% de pureza.

Se asume que un ao es igual a 330 das, siendo los 35 das restantes del ao utilizados para mantenimiento general de la planta, y que los trabajos diarios son distribuidos en 3 turnos de 8 horas cada uno.CAPITULO 3

MATERIAS PRIMAS Y SUMINISTROS

6. MATERIAS PRIMAS Y SUMINISTROS

6.1 BENCENO

El benceno es un hidrocarburo polinsaturado de frmula molecular C6H6, con forma de anillo (se le llama anillo bencnico, o aromtico, ya que posee un olor caracterstico) y puede considerarse una forma polinsaturada del ciclohexano. En el benceno cada tomo de carbono ocupa el vrtice de un hexgono regular, ocupa dos valencias con los dos tomos de carbonos adyacentes, una tercera valencia con un tomo de hidrgeno y la cuarta denominada 'oculta' dirigindola hacia el centro del anillo hexagonal formada en algunos casos de carbono y en otros de alguna base nitrogenada. Cada tomo de carbono comparte su electrn libre con toda la molcula (segn la teora de orbitales moleculares), de modo que la estructura molecular adquiere una gran estabilidad y elasticidad.

El benceno es un lquido incoloro de aroma dulce y sabor ligeramente amargo, similar al de la hiel. Se evapora al aire rpidamente y es poco soluble en agua. Es sumamente inflamable, voltil y se forma tanto en procesos naturales como en actividades humanas.

Del benceno se derivan otros hidrocarburos de este tipo entre los que se encuentran: el tolueno, el orto-xileno, el meta-xileno y el para-xileno y otros llamados polinucleicos que son el naftaleno, el fenantreno, antraceno y el pireno.El benceno se usa en grandes cantidades en los Estados Unidos y Bolivia. Se encuentra en la lista de los 20 productos qumicos de mayor volumen de produccin. Algunas industrias usan el benceno como punto de partida para manufacturar otros productos qumicos usados en la fabricacin de plsticos, resinas, niln y fibras sintticas como lo es el kevlar y en ciertos polmeros. Tambin se usa benceno para hacer ciertos tipos de gomas, lubricantes, tinturas, detergentes, medicamentos y pesticidas. Los volcanes e incendios forestales constituyen fuentes naturales de benceno. El benceno es tambin un componente natural del petrleo crudo, gasolina y humo de cigarrillo.

Resonancia del Benceno

La representacin de los tres dobles enlaces se debe a Friedrich Kekul, quien adems fue el descubridor de la estructura anular de dicho compuesto y el primero que lo represent de esa manera.

Reactividad

La reaccin tpica del benceno es la de sustitucin aromtica y puede seguir tres caminos:

Electroflica

Nucleoflica

De radicales libres

Las reacciones de sustitucin aromtica ms corrientes son las originadas por reactivos electroflicos. La capacidad del benceno para actuar como un dador de electrones se debe a la polarizacin del ncleo bencnico. Las reacciones tpicas del benceno son las de sustitucin. Los agentes de sustitucin utilizados con ms frecuencia son:

Cloro

Bromo

cido ntrico

cido sulfrico concentrado y caliente

Hidrocarburos de la serie homloga del benceno

Los hidrocarburos tales como el tolueno, etilbenceno y los silicatoenos, etc., tienen carcter aliftico y aromtico. El benceno es no polar, lo mismo que el metano, siendo cero el momento dipolar de cada uno de los compuestos. Sin embargo, el tolueno tiene un pequeo momento dipolar (aproximadamente 0,4D) con la carga negativa sobre el ncleo y la positiva sobre el grupo metilo. Los homlogos del benceno experimentan la cloracin, ya sea en el ncleo o en la cadena lateral, segn sean las condiciones de la reaccin.

Toxicidad

Respirar, inhalar, aspirar, inspirar o ingerir niveles de benceno muy altos puede causar la muerte, mientras que niveles bajos pueden causar somnolencia, mareo, alucinaciones, aceleracin del latido del corazn o taquicardia, dolores de cabeza, migraas, temblores, tiritar, confusin y prdida del conocimiento. Comer o tomar altos niveles de benceno puede causar vmitos o acidez, irritacin del estmago, lceras estomacales, mareo, somnolencia o convulsiones; y en ltimo extremo la muerte.

La exposicin de larga duracin al benceno se manifiesta en la sangre. El benceno produce efectos nocivos en la mdula de los huesos y puede causar una disminucin en el nmero de glbulos rojos, lo que conduce a padecer anemia. El benceno tambin puede producir hemorragias y daos en el sistema inmunitario, aumentando as las posibilidades de contraer infecciones por inmunodepresin.

Los efectos nocivos del benceno aumentan con el consumo de bebidas alcohlicas.[]Algunos estudios sobre una muestra de mujeres que respiraron altos niveles de benceno durante varios meses han revelado que presentaron menstruaciones irregulares, con sangrado incontrolable por la vagina, as como disminucin en el tamao de sus ovarios. En el aspecto psicolgico se observ un cambio en el carcter que se torn ms agresivo y resentido, casi bipolar. No se sabe si la exposicin al benceno afecta al feto durante el embarazo o la fertilidad en hombres. Pero est comprobado que en los hombres se ve afectada la capacidad de conseguir la ereccin y por lo tanto de mantener relaciones sexuales.Estudios en animales que respiraron benceno durante la preez han descrito bajo peso de nacimiento, retardo mental serio y en la formacin de hueso y dao en la mdula de los huesos. En ratas se produjeron abortos sutiles o leves.

El Departamento de Salud y Servicios Humanos (DHHS) ha determinado que el benceno es un reconocido carcingeno en seres humanos y otros mamferos lactantes. La exposicin de larga duracin a altos niveles de benceno en el aire puede producir leucemia, un cncer a los tejidos que fabrican las clulas de la sangre como tambin un cncer de clon.

En el organismo, el benceno es transformado en productos llamados metabolitos. Ciertos metabolitos pueden medirse en la orina o en las heces. Sin embargo, este examen debe hacerse con celeridad despus de la exposicin y el resultado del anlisis no indica, con confianza, a que concentracin de benceno se estuvo expuesto, ya que los metabolitos en la orina pueden originarse a partir de otras fuentes.FICHA DE SEGURIDAD DEL BENCENO

Benceno

Nombre (IUPAC) sistemtico

1,3,5-Ciclohexatrieno

General

Otros nombresBenzol

Frmula semi-desarrolladaC6

HYPERLINK "http://es.wikipedia.org/wiki/Hidr%C3%B3geno" \o "Hidrgeno" H6

Frmula molecularn/d

Identificadores

Nmero CAS71-43-2

Nmero RTECSCY1400000

Propiedades fsicas

Estado de agregacinLquido

AparienciaIncoloro

Densidad878.6 kg/m3; 0,8786 g/cm3

Masa molar78.1121 g/mol

Punto de fusin278.6K (5,45C)

Punto de ebullicin353.2K (80,05C)

Viscosidad0.652

Propiedades qumicas

Solubilidad en agua1.79

Momento dipolar0 D

Compuestos relacionados

HidrocarburosCiclohexanoNaftaleno

Termoqumica

fH0gas82.93 kJ/mol

fH0lquido48.95 kJ/mol

S0lquido, 1 bar150 Jmol-1K-1

Peligrosidad

Punto de inflamabilidad262 K (-11 C)

NFPA 704

3

2

0

Temperatura de autoignicin834 K (561 C)

Nmero RTECSCY1400000

Valores en el SI y en condiciones normales(0 C y 1 atm), salvo que se indique lo contrario.Exenciones y referencias

PRINCIPALES DERIVADOS DEL BENCENO

El benceno se obtiene a partir de las reformadoras de nafta, de la desintegracin trmica con vapor de agua de la gasolina, de las plantas de etileno y por desalquilacin del tolueno.

En el cuadro 3 siguiente veremos una descripcin de sus derivados principales. CUADRO 3. Principales derivados del benceno

Alquilacin del benceno

La alquilacin del benceno consiste en hacerlo reaccionar con una olefina.

El etilbenceno se obtiene haciendo reaccionar el etileno con el benceno, y como dijimos anteriormente, su uso principal es la fabricacin de estireno.

El benceno con el dodeceno da el dodecilbenceno que se usa para hacer los detergentes.

Pero si se hace reaccionar con el propileno, se obtiene el cumeno. Este derivado petroqumico es muy importante pues es la materia prima para hacer el fenol y la acetona.

El 50% del fenol que se produce se usa para hacer resinas fenlicas, mientras que el 17% se emplea en la fabricacin del bisfenol-A. Este producto es la base para la produccin de resinas epxicas, ampliamente usadas en la fabricacin de pegamentos.

Otras aplicaciones del fenol son la fabricacin del cido acetil saliclico conocido por el pblico como aspirina.

Los derivados clorados del fenol sirven para hacer herbicidas y como preservadores de la madera.

Nitrobenceno. Este producto se prepara haciendo reaccionar el benceno con cido ntrico en presencia de cido sulfrico.

El nitrobenceno se usa casi totalmente para fabricar anilina.

Los usos ms importantes de la anilina son la produccin de isocianatos para hacer poliuretanos, la fabricacin de productos qumicos para las industrias hulera, fotogrfica y farmacutica, y en la produccin de tintes.

Clorobenceno. Este petroqumico se fabrica haciendo reaccionar el benceno con cloro.

Del clorobenceno se produce el insecticida conocido como DDT, y tambin se emplea para fabricar anilina y otros intermediarios de la industria qumica como el cloronitrobenceno, bisfenilo, etc.

Ciclohexano. Si hidrogenamos el benceno obtendremos el ciclohexano.

Este producto se ocupa principalmente para hacer caprolactama y cido adpico que se usan en la fabricacin del nylon-6 y el nylon 6.6.

6.2 PROPILENO

El propileno (H2C=CHCH3) es un hidrocarburo perteneciendo a los alquenos, incoloro e inodoro. Es un homlogo del etileno. Como todos los alquenos presenta el doble enlace como grupo funcional.

Estructura qumica del propeno.

Estructura molecular del propeno.

Propiedades fisicoqumicas Frmula: C3H6

Masa molecular: 42,1 g/mol

Punto de fusin: 185,3 C

Punto de ebullicin: 48 C

Temperatura de ignicin: 460 C

Presin de vapor a 20 C: 10.200 hPa

N CAS: 115-07-1

N ICSC: 0559

N RTECS: UC6740000

N CE: 601-011-00-9

Concentracin mxima permitida en los lugares de trabajo: 500 ppm (VLA-ED, ACGIH-2008).

Lmites de explosividad: 2,0 - 11,1% de propeno en el aire.

Sntesis

El propeno es uno de los productos de la termlisis del petrleo. Se separa de los dems productos como el etileno por destilacin a baja temperatura.

Aplicaciones

El propeno es el producto de partida en la sntesis del polipropileno. La polimerizacin se puede llevar a cabo de forma radicalaria aunque en la polimerizacin cataltica se obtienen productos con mejores calidades que adems son mejor controlables. Los catalizadores empleados eran originalmente del tipo Ziegler-Natta. En la actualidad se estn sustituyendo por otros sistemas basados en zirconocenos.

La adicin de agua en condiciones polares da iso-propanol que puede ser oxidado a la acetona. En condiciones radicalarias se obtiene n-propanol.

Reacciones

Con oxidantes fuertes como el permanganato (MnO4) o el tetrxido de osmio (OsO4) el propeno es oxidado al propan-1,2-diol.

La oxidacin con oxgeno en presencia de xido de plata como catalizador da el xido de propileno, un epxido que se utiliza en la sntesis de algunos plsticos o pegamento.Productos derivados del propileno

Los derivados del propileno se pueden clasificar segn el propsito al que se destinen, en productos de refinera y productos qumicos.

Se trat el primer caso en los captulos anteriores, cuando hablamos de la produccin de combustibles de alto octano por medio de los procesos de alquilacin y de polimerizacin.

El segundo caso es el que implica la produccin de petroqumicos, aprovechando la elevada reactividad que tienen las molculas de propileno. Su doble ligadura nos permite introducir dentro de la misma una gran variedad de heterotomos como el oxgeno, nitrgeno, agua, y otros hidrocarburos.

Las molculas de propileno poseen una reactividad mayor que las del etileno.

Algunas de las reacciones que se hacen con el etileno, como la hidratacin con cido sulfrico para la obtencin de etanol, se pueden hacer con el propileno pero en condiciones menos severas.

El cuadro 4 nos describe algunos de los derivados importantes del propileno y sus usos principales. CUADRO 4. Principales derivados del propileno

Las reacciones de polimerizacin tanto del etileno como del propileno se describen en el captulo correspondiente a los plsticos, resinas y elastmeros. Oligomerizacin del propileno

Esta reaccin es semejante a la polimerizacin, con la diferencia de que en este caso el nmero de molculas de propileno que se unen entre s se limita a dos, tres, cuatro o ms, obtenindose de esta manera hexenos, nonenos, dodecenos, etc.

El proceso de polimerizacin que se usa en las refineras para hacer gasolinas, en realidad es una reaccin de oligomerizacin que usa catalizadores a base de cidos impregnados en slidos como las arcillas.

Los hexenos y nonenos que tienen seis y nueve tomos de carbn respectivamente estn en el rango de la fraccin que corresponde a las gasolinas. Por lo tanto se suelen usar en las mezclas de este combustible.

Sin embargo, si se separan y purifican, se pueden utilizar para fabricar otros productos, sobre todo el noneno que se combina con el fenol para hacer nonilfenol, que es la base de los champs para el cabello.

El dodeceno, que tiene doce tomos de carbono en sus molculas, se usa en la sntesis del dodecilbenceno. Este producto sirve para fabricar los detergentes no-biodegradables que se usan para lavar la ropa y las vajillas. Se emplea tambin para la fabricacin de aditivos para el aceite de los motores. Oxidacin del propileno

xido de propileno. El principal producto petroqumico derivado de la oxidacin del propileno es el xido de propileno. Existen dos procesos industriales para hacer este petroqumico, que son el proceso de la clorhidrina y el proceso oxirane. El xido de propileno se usa como fumigante de alimentos tales como la cocoa, especias, almidones, nueces sin cscara, gomas, etc.

Figura 2. Nonilfenol derivado del propileno, base para hacer champs.

Por lo general se usa diluido con bixido de carbono para reducir al mximo su inflamabilidad. Tambin se ha encontrado que las fibras de algodn tratadas con xido de propileno presentan mejores propiedades de absorcin, de humedad y de teido.

Figura 3. Dodecilbenceno derivado del propileno y el benceno, base de los detergentes. Polioles polister. Estos productos son la base de los poliuretanos.

Cuando su peso molecular es de 3 000 sirven para hacer poliuretanos flexibles como los que emplean en cojines y colchones. Pero si ste se encuentra entre 300 y 1 200, el poliuretano obtenido ser rgido como el que se usa para hacer salvavidas.

Propilenglicol. Este producto derivado del xido de propileno no es txico por lo que encuentra aplicacin como solvente en alimentos y cosmticos.

Su principal aplicacin industrial es el de la fabricacin de resinas polister. Tambin se usa como anticongelante y para hacer fluidos hidrulicos.

Di y tripropilenglicol. El dipropilenglicol se usa en la fabricacin de lubricantes tanto hidrulicos como en la industria textil. Otros usos incluyen el de solvente, aditivo en alimentos y fabricacin de jabones industriales.

El tripropilenglicol se usa en cosmetologa para hacer cremas de limpieza. Tambin entra en la composicin de algunos jabones textiles y lubricantes.

Polipropilenglicoles. Estos productos de bajo peso molecular son lquidos que se obtienen a partir del xido de propileno y agua o propilenglicol.

Las aplicaciones ms importantes se encuentran en el terreno de los lubricantes de hule, y de mquinas, antiadherentes y fluidos hidrulicos.

teres de glicol. Los teres de los monos, di y tripropilenglicoles se obtienen haciendo reaccionar el xido de propileno con un alcohol. Generalmente stos son el metanol o el etanol.

Se suelen utilizar como solventes de pinturas, resinas y tintas.

Isopropilaminas. Estas aminas se obtienen haciendo reaccionar el xido de propileno con amoniaco. Junto con los cidos grasos se usan como emulsificantes en los cosmticos, y como jabones y detergentes.

Acrilonitrilo. El propileno, si se oxida en presencia de amoniaco, produce en primer lugar acrilonitrilo y como productos secundarios de la reaccin se obtienen el acetonitrilo y el cido cianhdrico.

El acrilonitrilo se usa principalmente para hacer fibras sintticas que mencionaremos ms adelante. Tambin se emplea para hacer resinas ABS y AS (acrilonitrilo-butadieno-estireno y acrilonitriloestireno). Asimismo sirve como materia prima para hacer el hule nitrilo, y los acrilatos, hexametilendiamina, la celulosa modificada y las acrilamidas.

Los metacrilatos de metilo, etilo, y n-butilo sirven para hacer polmeros para las industrias de pinturas, textiles y recubrimientos.

El metacrilato de metilo se usa para hacer pinturas, lacas y como material biomdico para la fabricacin de prtesis dentales.

Acrolena. Este es otro producto que se obtiene por oxidacin del propileno. Sirve como intermediario en la fabricacin de glicerina que se usa tanto para hacer supositorios como para obtener dinamita.

Figura 4. Los propelentes de los aerosoles son derivados del petrleo.

La metionina es otro producto derivado de la acrolena. Su principal uso es el de suplemento alimenticio. Hidratacin del propileno

Isopropanol. El isopropanol o alcohol isoproplico se obtiene industrialmente haciendo reaccionar el propileno con cido sulfrico.

La mayor parte del isopropanol se usa para hacer acetona, un conocido quitaesmalte para las uas. Otra aplicacin del alcohol isoproplico es la fabricacin de agua oxigenada, misma que se encuentra en los tintes para el pelo, y que adems se emplea como desinfectante en medicina.

Este alcohol tambin se emplea para hacer otros productos qumicos tales como el acetato de isopropilo, isopropilamina, y propilato de aluminio.6.3 ACIDO FOSFORICO

cido fosfrico

Nombre (IUPAC) sistemtico

cido tetraoxofosfrico (V)

General

Otros nombrescido ortofosfricoTetraoxofosfato (V) de hidrgeno

Frmula semidesarrolladaH3PO4

Frmula estructuralVer imagen

Frmula molecularn/d

Identificadores

Nmero CAS7664-38-2

Propiedades fsicas

Estado de agregacinLquido

Densidad1685 kg/m3; 1,685 g/cm3

Masa molar98.00 g/mol

Punto de fusin315K (41,85C)

Punto de ebullicin431K (158C)

Propiedades qumicas

Acidez (pKa)2.12, 7.21, 12.67

Solubilidad en aguaMiscible

Peligrosidad

NFPA 704

0

2

0

COR

Valores en el SI y en condiciones normales(0 C y 1 atm), salvo que se indique lo contrario.Exenciones y referencias

El cido fosfrico es un compuesto qumico de frmula H3PO4.

Propiedades qumicas

El anin asociado con el cido fosfrico se llama ion fosfato, muy importante en la biologa, especialmente en los compuestos derivados de los azcares fosforilados, como el ADN, el ARN y la adenosina trifosfato (ATP).

Este cido tiene un aspecto lquido transparente, ligeramente amarillento. Normalmente, el cido fosfrico se almacena y distribuye en disolucin. Se obtiene mediante el tratamiento de rocas de fosfato de calcio con cido sulfrico, filtrando posteriormente el lquido resultante para extraer el sulfato de calcio. Otro modo de obtencin consiste en quemar vapores de fsforo y tratar el xido resultante con vapor de agua.

Usos

El cido es muy til en el laboratorio debido a su resistencia a la oxidacin, a la reduccin y a la evaporacin. Entre otras aplicaciones, el cido fosfrico se emplea como ingrediente de bebidas no alcohlicas como por ejemplo de la Gaseosa Coca Cola, como pegamento de prtesis dentales, como catalizador, en metales inoxidables y para fosfatos que se utilizan, como ablandadores de agua, fertilizantes y detergentes.

Propiedades fsicas

Densidad relativa (agua = 1): 1,68

Solubilidad en agua: Muy elevada

Presin de vapor a 20C: 4 Pa

Densidad relativa de vapor (aire = 1): 3,4

Peso molecular (1 mol) 6.4 COSTO DE LA MATERIA PRIMA

CUADRO 5: CAPACIDAD DE PRODUCCIN INSTALADA EN EL MUNDO DE PRODUCTOS PETROQUMICOS BSICOS E INTERMEDIOS EN 2006.(Millones de toneladas por ao)

En el cuadro 5 podemos observar que la disponibilidad de Benceno en el ao 2006 es de aproximadamente 46.4 millones de toneladas al ao, lo que es favorable para la planta, ya que es claro que no tendremos problemas de disponibilidad de esta materia prima.La disponibilidad de propileno para el ao 2006 es de aproximadamente 28.6 millones de toneladas al ao.

A continuacin en el cuadro 6 mostramos las principales compaas productoras de productos petroqumicos a nivel mundial, entre los cuales destacan nuestras dos materias primas: el BENCENO y el PROPILENO.CUADRO 6: Principales compaas productoras de productos petroqumicos (Capacidad de produccin anual en miles de toneladas mtricas anuales)

Panorama global de los principales derivados del propileno.Cadena del propileno:El propileno es la segunda olefina de mayor importancia.A nivel global se obtiene como subproducto de las refineras (30%) y de craquers de etileno (64%).Los principales productos son el polipropileno (65%), el acrilonitrilo (9%), el xido de propileno (8%), cumeno (4%) e iso-propanol (1%).Las regiones de mayor consumo son Asia (39%), Europa (25%) y Norteamrica (25%).El precio promedio fue alrededor de 1400 USD/T para el propileno grado polmero y800 USD/T para el propileno grado qumico.

Panorama global de los principales derivados del Benceno.Cadena del benceno:La capacidad mundial de produccin de benceno fue de 45 MMT/A (2006)

Los pases del medio oriente son los suministradores ms importantes

La demanda se encuentra en las regiones de Asia, Norteamrica y Europa

Las aplicaciones ms importantes del benceno son etilbenceno (estireno), cumeno (fenol y acetona), ciclohexano (nylon 6), nitrobenceno (anilina), alquilbenceno (detergentes biodegradables) y anhidridomaleico (polisteres no saturados)

CAPITULO 4

UBICACIN Y EMPLAZAMIENTO

7. UBICACIN Y EMPLAZAMIENTO

LOCALIZACION DE LA PLANTA

La localizacin de la planta de Cumeno va a depender de diferentes factores, estos tienen un peso de acuerdo a su importancia, luego mediante el mtodo de factores ponderados hallaremos una posible ubicacin.

Factores a Considerar:

Disponibilidad.

La disponibilidad de las materias primas como propileno, o en todo caso su predecesor el gas natural (propano ,metano, etano) el cual se utiliza en la produccin plsticos as como su uso en combustible primordialmente , y diversos productos. Teniendo en cuenta en que actualmente se sta fomentando la industrializacin del gas natural para la produccin de productos petroqumicos, este va hacer considerado como el punto de partida para la disponibilidad de materias primas.

Mercados

Este factor va a depender del uso del cumeno , las principales aplicaciones para el cumeno en nuestro mercado estn como deluente para las pinturas, las lacas y los esmaltes, y como componente de algunos solventes .Tambin se utiliza en los catalizadores de polimerizacin para fabricacin de plsticos , catalizador para acrlicos y tipo resinas de polister, y como materia prima para los perxidos y los catalizadores de oxidacin.

Taiwn, Japn y EEUU importan volmenes grandes de cumeno para la produccin del fenol. China se pronostica importar cumeno para incrementar su capacidad significativa de 32% durante 2007-2012 para suministrar este compuesto en sus plantas de fenol y acetona en su pas

Disponibilidad de energa

El Proceso de produccin de cumeno, tiene como principal materia prima al propileno el cual se obtiene en un proceso exotrmico, aplicando un sistema de integracin energtica pinch podemos solucionar una parte de la disponibilidad de energa, pero adems al tener como disponibilidad, el uso del gas natural podra ser una solucin a esta, claro pero antes se tendra que hacer un anlisis econmico de estas posibilidades.

Clima

Tambin los factores ambientales son de estudio a la hora de decidir la ubicacin de una planta industrial. Los procesos industriales muy contaminantes producen rechazo en las zonas de vivienda, por lo que deben instalarse lo ms lejos posible de los ncleos habitados. Los climas extremos son, tambin, un factor limitante para la localizacin industrial. Las mquinas no funcionan bien, o se estropean antes, en climas muy fros, muy clidos, muy secos, o muy hmedos. El proceso industrial pierde eficacia. Adems, estos climas se corresponden con densidades de poblacin muy bajas, es decir, por un lado estn lejos de los mercados, y por otro lejos de los trabajadores, a los que hay que alojar en las inmediaciones a costa de la empresa.

Suministros de mano de obra

Este factor tiene un peso importante a la hora de elegir la ubicacin de una planta. En la siguiente figura 5 se puede apreciar los salarios mnimos en Latinoamrica, pero no solo es un factor importante el costo de mano de obra si no tambin la calidad de mano de obra y tambin la disponibilidad de esta misma.

Figura 5: MTODO DE FACTORES PONDERADOS PARA LA LOCALIZACIN DE UNA PLANTA

Como ya hemos enumerados diferentes factores que afectan a la hora de elegir la localizacin de una planta, a cada uno de estos se le ha dado un peso respectivo de acuerdo a su importancia.

Hemos considerado 3 alternativas de ubicacin teniendo en cuenta los mismos factores, y de estos hemos elegido segn su peso ponderado cual sera la mejor alternativa.Alternativa ACochabamba

Alternativa BTarija

Alternativa CSanta Cruz

FACTORESPeso relativoAlternativa AAlternativa BAlternativa C

Disponibilidad de materia prima0,25576

Mercados0,15878

Disponibilidad de energa0,1544,54

Clima 0,05977

Instalaciones de Transporte0,25988

Suministros de Mano de Obra0,15788

Peso Total16,87,0256,85

De acuerdo con esta tabla la mejor opcin sera localizar la planta en el Departamento de Tarija.CAPITULO 5

INGENIERIA DEL PROYECTO

8.1 DIAGRAMA DEL PROCESO

8.2 BALANCE DE MASATABLA DEL BALANCE DE MASA en Kmol/hComponentesCorrientes de proceso

C

H

N2

O2

S

CO2

SO2

H2O

BENCENO111.0312.9312.9312.9312.9312.9209.64209.64

PROPILENO111.01.19111.01.19112.19112.19112.192.472.47

PROPANO5.556.015.556.0111.5611.5611.5611.5611.56

ISOPROPILBENCENO96.7996.79

DIISOPROPILBENCENO6.4636.463

TOTAL111.0116.55320.1116.55320.1436.62436.62436.62326.923326.923

TABLA DEL BALANCE DE MASA en Kmol/hComponentesCorrientes de proceso

C32.745

H44.71

O20.2448.4286.86

N20.097183.39183.39

S0.099

CO232.75

SO211.18

H2O4.830.35

BENCENO8.3856201.25201.25

PROPILENO1.2351.2351.235

PROPANO5.785.785.78

ISOPROPILBENCENO0.967995.82695.82695.82693.911.916

DIISOPROPILBENCENO0.0656.3986.3986.3980.1286.27

TOTAL16.4335310.489208.265102.224102.22494.0388.18677.89236.64314.53

8.3 BALANCE DE ENERGIA

TABLA DEL BALANCE DE ENERGIADescripcin

Temperatura (C)2525832583256035012070

Presin (bar)11131.531.2531.2531.2531.251.751.75

Flujo (Kmol/h)111.0116.55320.1116.55320.1436.65436.65436.65326.93326.93

Densidad (Kg/l)0.8790.8040.804

Viscosidad (CP)0.650.230.310.230.310.270.270.270.250.24

Cap.Cal.(Kcal/KgC)0.410.5950.470.5950.470.53250.53250.53250.5120.498

Entalpia (Kcal)3.36 * 1064263680.73481751.4736231.98

Descripcin

Temperatura (C)60401159090170148

Presin (bar)1.751.751.751.751.751.751.75

Flujo (Kg/h)16.43310.49209.10102.224102.22494.0388.186

Densidad (Kg/m3)

Viscosidad (CP)0.0150.500.22

Cap.Cal.(Kcal/KgC)0.670.500.4890.5640.5640.5830.595

Entalpia (Kcal)-3481751.40-429639.15582712.1353553.83526254.053481751.4

TABLA DEL BALANCE DE ENERGIADETALLE DE LOS BALANCES DE MASA Y ENERGIABALANCES DE MASA

1. Balance de masa mezclador

Flujo molar de Benceno al 99% de pureza

Balance para el benceno:

mb1 + mb13 = mb3Balance para el propileno:

mpr13 = mpr3Balance para el propano:

mp13 = mp3

2. Balance en la bomba


mb3 = mb5

Balance para el propileno:

mpr3 = mpr5

Balance para el propano:

mp3 = mp5



mb2 = mb4


mpr2 = mpr4


mp2 = mp4

4. Balance en el mezclador


mb4 + mb5 = mb6


mpr4 + mpr5 = mpr6


mp4 + mp5 = mp6

5. Balance en el intercambiador


mb6 = mb7


mpr6 = mpr7


mp6 = mp7

6. Balance en el calentador


mb7 = mb8


mpr7 = mpr8


mp7 = mp8

7. Balance en el reactor

Reaccion # 1

Conversin del propileno : 97.8 %

Conversin del benceno : 33%

Conversin global: 93%

Reaccin secundaria:

C3H6 + C6H5-C3H7 ( C3H7-C6H4-C3H7Propileno isopropilbenceno




mb9 = mb10


mpr9 = mpr10


mp9 = mp10Balance para el isopropilbenceno (IPB):

MIPB9 = mIPB10

Balance para el diisopropil benceno (DIPB):MDIPB9 = mDIPB10

9. Balance en el separador flash


mb10 = mb11+mb12


mpr10 = mpr11+ mpr12


mp10 = mp11+ mp12Balance para el isopropilbenceno (IPB):

MIPB10 = mIPB11+ mIPB12

Balance para el diisopropil benceno (DIPB):MDIPB10 = mDIPB11 + mDIPB12

Se condensa el 96% de benceno

Se condensa el 99% de IPB y DPIB

Se condensa el 50% de propileno y propano

10. Balance en el destilador


mb12 = mb13+mb14


mpr12 = mpr13+ mpr14


mp12 = mp13+ mp14Balance para el isopropilbenceno (IPB):



Se vaporiza el 100% de benceno

Se condensa el 100% de IPB y DPIB

Se vaporiza el 100% de propileno y propano


Balance para el isopropilbenceno (IPB):

MIPB14= mIPB15

Balance para el diisopropil benceno (DIPB):MDIPB14 = mDIPB15


Balance para el isopropilbenceno (IPB):



Se vaporiza el 98 % de IPB

Se vaporiza el 98 % de DIPB

BALANCE DE MASA PARA EL HORNO

Calor requerido para calentar el flujo

Cantidad de combustible requerido

El rendimiento del proceso es del 93 %, entonces la masa de combustible por hora requerido para este rendimiento es de:

Balance de masa Para la cantidad de combustible, calcular la cantidad de aire

Combustible residual

# 6Porcentaje (%)

C87

H9.9

O1.7

N0.6

S0.7

Ceniza0.1

Las reacciones bsicas que se dan:C + O2 CO2 4H + O2 2H2OS + O2 SO2 Composicin del aceite a la entrada

Requerimiento de oxigeno

Requerimiento de aire

Considerando un exceso del 10 % de aire

Cantidad de H2O en el aire

H2O en el aire

Gases de Combustin

Cantidad de oxigeno y nitrgeno en el combustible (Molecular)

BALANCE DE ENERGIA

1. Balance de energia mezclador

Balance de energa para la temperaura T3:

T1*m1 + T13*m13 = T3*m3



4. Balance en el mezclador


Para la corriente 7

vbenceno = 93 Kcal/Kg

Tebbenceno = 80 C

mb7= 312.9 Kmol/hYb = 0.72PMp = PMb*Yb + PMpr*Ypr + PMp*Yp

PMp = 78*0.72 + 42*0.26 + 42*0.02

PMp = 67.92

vpropileno = 220 Kcal/Kg

Tebpropileno = -48 C

mpr7= 112.19 Kmol/hYpr = 0.26

vpropano = 105 Kcal/Kg

Tebpropano = -42 C

mp7= 11.56 Kmol/hYp = 0.02

Calculo de los calores de vaporizacin:

Hv = vHv benceno = Hv benceno = 2269776.6 Hv propileno = Hv propileno = 1036635.6 Hv propano = Hv propano = 50979.6 Hv = Hv benceno + Hv propileno + Hv propano

Hv = 2269776.6 +1036635.6 + 50979.6 Hv = 3.36 * 106 6. Balance en el calentador

PMp = 67.92

Hv = Cp*T

7. Balance en el reactor

Reaccion # 1

Conversin del propileno : 97.8 %

Conversin del benceno : 33%

Conversin global: 93%

Reaccin secundaria:

C3H6 + C6H5-C3H7 ( C3H7-C6H4-C3H7Propileno isopropilbenceno


Para la corriente 9

Yb = 0.64PMp = PMb*Yb + PMpr*Ypr + PMp*Yp + PMIPB*YIPB + PMDIPB*YDIPB

PMp = 78*0.64 + 42*0.0076 + 42*0.0035 + 120*0.296 + 162*0.0198

PMp = 90.44

Ypr = 0.0076

Yp = 0.0035

YIPB = 0.296

YDIPB = 0.0198

Hv = Cp*T


Hv = Cp*T

9. Balance en el separador flash

Para la corriente 10


PMp = 78*0.64 + 42*0.0076 + 42*0.0035 + 120*0.296 + 162*0.0198

PMp = 90.44

Ypr = 0.0076

Yp = 0.0035

YIPB = 0.296

YDIPB = 0.0198

Hv = Cp*T



PMp = 78*0.51 + 42*0.075 + 42*0.35 + 120*0.059 + 162*0.0039

PMp = 65.34

Ypr = 0.075

Yp = 0.35

YIPB = 0.059

YDIPB = 0.0039

Hv = Cp*T



PMp = 78*0.65 + 42*0.0040 + 42*0.0186 + 120*0.31 + 162*0.021

PMp = 92.25

Ypr = 0.0040

Yp = 0.0186

YIPB = 0.31

YDIPB = 0.021

Hv = Cp*T




PMp = 78*0.96+ 42*0.0059 + 42*0.0277 + 120*0.0 + 162*0.0

PMp = 76.29

Ypr = 0.0059

Yp = 0.0277

YIPB = 0.0

YDIPB = 0.0

Hv = Cp*T



PMp = 78*0.0 + 42*0.0 + 42*0.0 + 120*0.937 + 162*0.063

PMp = 122.646

Ypr = 0.0

Yp = 0.00

YIPB = 0.937

YDIPB = 0.063

Hv = Cp*T




YIPB = 0.998PMp = PMIPB*YIPB + PMDIPB*YDIPB

PMp = 120*0.998 + 162*0.0014

PMp = 119.98

YDIPB = 0.0014

Hv = Cp*T


YIPB = 0.234PMp = PMIPB*YIPB + PMDIPB*YDIPB

PMp = 120*0.234+ 162*0.766

PMp = 152.172

YDIPB = 0.766

Hv = Cp*T

EMBED PBrush

BENCENO

estireno

cumeno

ciclohexano

poliestireno

fibras nylon

hules sintticos

Fenol

resinas fenlicas

resinas acrlicas

butadieno

Acetona

plsticos

etil benceno

alquilfenoles

Cluster de los

Clster de los

Aromticos

Aromticos

Oportunidades

BUTANO

resinas

ciclohexanona

PROPILENO

polipropileno

acrilonitrilo

xido de propileno

fibras textiles

fibras acrlicas

plastificantes

resinas

Espuma

Poliuretano

plsticos

Cluster del

Cluster del

Propileno

Propileno

isopropanol

cido acrlico

resinas

solventes

steres de

cido actico

Glicoteres

Polioles

glicoles propilnicos

Oportunidades

Solventes

especialidades

1

2

3

4

5

6

7

88

9

1000

11

12

13

14

15

16

17

188

19

2000

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

Mezclador

Bomba

Bomba

Mezclador

Intercambiador

Calentador

Reactor

Intercambiador

separador flash

Destilador

Bomba

Destilador

Horno

Mezclador

Bomba

Bomba

Mezclador

Intercambiador

Calentador

Reactor

Intercambiador

separador flash

Destilador

Bomba

Destilador

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Diseño de Una Planta Para La Produccion de Isopropilbenceno1

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