Universidad Nacional Pedro Ruiz GalloFacultad de Ingeniera Qumica e Industrias Alimentarias

Proyecto de Obtencin de Polipropileno a partir de Propano

Autores: Aguinaga Gallardo Catheryne/Ipanaque Campos Xiomara/Nunton Nuez Sara/Perez Davila Sara /Rojas Gonzaga Diego/Taboada Rodriguez Eduardo

Curso: Diseo de Plantas Industriales I - Informe N01

Profesor: MSc.PedroAngeles Ch.

CAPITULO IESTUDIO DE MERCADO

INTRODUCCIN

En estos ltimos aos el uso de metanol ha ido incrementando considerablemente, reflejado en los ndices de crecimiento a lo largo de estos ltimos cinco aos. Las importaciones de metanol al pas son relativamente bajas debido a la gran oferta Es por ello, que el presente proyecto Obtencin de metanol a partir de Gas de Sintesis tiene por objetivo cubrir parte de la gran demanda que actualmente existe.

El presente capitulo est destinado a la elaboracin del estudio de mercado, como primer paso para instalar la planta industrial de obtencin de metanol, que comprende la evaluacin de la demanda en los ltimos cinco aos para el clculo de la tasa de crecimiento de consumo que nos proyectara a pronosticar la demanda futura, la cual es vital para la determinacin de la capacidad que tendr la planta antes mencionada. Adems de evaluar el mercado que tendr nuestro producto teniendo en cuenta la presencia de competidores y los precios que estos presentan, lo cual nos llevara a determinar el precio tentativo para el metanol de la nueva planta.

Se analizar la influencia de diversos factores econmicos que son los posibles regidores de nuestro precio y que lo afectaran durante los prximos cinco aos, produciendo variaciones en los costos de produccin, consumo de energa, entre otros.

1.1PRODUCTO: Metanol 1.1.1 DATOS HISTRICOSLa historia del metanol se remonta alrededor de 1661, cuando Boyle logr por primera vez la recuperacin del metanol a partir de vinagre de madera cruda.En los cien aos siguientes, el metanol se recuper como alcohol de madera de la destilacin de la misma.En 1923 Mittasch logr producir metanol de monxido de carbono e hidrgeno (gas de sntesis) empleando un catalizador. El metanol se recuperaba junto a una serie de componentes con oxgeno y el catalizador presentaba un tiempo de ciclo muy corto.Posteriormente Patrat describi la sntesis de metanol por hidrogenacin de metales activos y con xidos de metal como catalizadores. Esto condujo a una primera planta comercial. El proceso requiere presiones que van desde 300-1000 atm y temperaturas de 400C. Actualmente se utilizan catalizadores que contienen comnmente cobre que permiten trabajar a presiones ms bajas.A comienzo de los aos treinta, un conjunto de plantas comerciales se pusieron en funcionamiento en losEE.UU., con una capacidad por planta de 100 a 500 toneladas/da, usando cido crmico.En 1935, se saba que los catalizadores basados en cobre proporcionaban ventajas considerables en la sntesis de metanol, pemitiendo presiones y temperaturas msbajas.Sinembargo, eran extremadamente sensibles a los componentes de azufre. Se crearon sistemas adecuados de purificacin para la eliminacon del azufre. El primer proceso de sntesis de metanol a bajas temperaturas fue procesado al mercado por ImperialChemical Industrial Ltd (ICI), Gran Betaa. En ese momento, el alemn Lurgi Gesellschaft Fur Warme und Chemoteknik desarroll un proceso de sntesis de metanol a baja presin, aplicando un reactor tubular calentado con agua hirviendo.La mayora de las plantas de metanol en los ltimos veinte aos operan segun los dos ltimos procesos expuestos anteriormente (ICI o Lurgi).

1.1.2DESCRIPCIN DEL PRODUCTO

Elcompuesto qumicometanol, tambin conocido comoalcohol metlicooalcohol de madera, es elalcoholms sencillo. A temperatura ambiente se presenta como unlquidoligero (de baja densidad), incoloro,inflamableytxicoque se emplea comoanticongelante,disolventeycombustible. Sufrmula qumicaesCH3OH(CH4O).PrecaucionesEn concentraciones elevadas el metanol puede causar dolor de cabeza, mareo, nuseas, vmitos y muerte (la ingestin de 20ml a 150ml se trata de una dosis mortal). Una exposicin aguda puede causar ceguera o prdida de la visin, ya que puede daar seriamente el nervio ptico(neuropata ptica). Una exposicin crnica puede ser causa de daos al hgado o decirrosis. El metanol, a pesar de su toxicidad, es muy importante en la fabricacin de medicinas.

CUADRO 1.1 DATOS GENERALES

Nombre Qumico (segn IUPAC)1-Metanol

Formula qumica-(COH3)-n

SinnimosMonohidroximetano/Carbinol/Alcohol Metlico

Fuente: Perry R. H &Chilton Biblioteca del Ingeniero Qumico

FIGURA 1.1ESTRUCTURA QUMICA DEL ALCOHOL

Fuente: Qumica Orgnica, L.G. Wade

1.1.3. DEFINICIN Lquido incoloro y muy txico, obtenido por destilacin de la madera a baja temperatura o mediante la reaccin del monxido de carbono y el hidrgeno, que se emplea para desnaturalizar el alcohol etlico y como aditivo de combustibles lquidos."el metanol es el alcohol de molcula ms simple"

FIGURA 1.2FORMULA DEL ALCOHOL

1.1.4. PROPIEDADES FSICAS Y QUMICASA. PROPIEDADES TERMICASCUADRO 1.2PROPIEDADES TERMICAS DEL METANOL

Punto de ebullicin (oC):64.7 (760 mm de Hg)

Punto de congelacin:-97.68 oC.

Temperatura de ignicin:470 oC

Lmites de explosividad (% en volumen en el aire): 6-36.5

Temperatura crtica:240 oC

Presin crtica:78.5 atm

Volumen crtico:118 ml/mol

Energa libre de formacin (kJ/mol):-166.81 (lquido a 25 oC).

Conductividad trmica (W/m K): 0.202 ( a 25 oC)

0.202 ( a 25 oC)

Tensin superficial (din/cm):22.6 Calor especfico (J/g K)

B.PROPIEDADES FISICAS

1.1.5 Tipos de METANOL

BiometanolEl metanol se puede producir a partir de diversas fuentes: gas natural, carbn, madera, gas sinttico (monxido de carbono e hidrgeno), aunque actualmente casi el 70% de la produccin procede del gas natural. Tambin se puede producir mediante pirlisis de materiales orgnicos y biomasa, denominndose en tal caso biometanol.Se puede utilizar en estado puro o mezclado con gasolina, en cuyo caso se denomina Mx, donde x es el % de metanol presente en la mezcla.Concentraciones elevadas de metanol pueden provocar dolores de cabeza, mareos, nauseas, vmitos e incluso la muerte y pequeas ingestiones de metanol son causa de ceguera ya que en el hgado el metanol se oxida formando formaldehdos y cido frmico que son dos toxinas muy fuertes. Esto ha hecho que su utilizacin en automocin se haya visto frenada.El metanol, al igual que otros alcoholes, tiene una presin de vapor menor que la gasolina y un mayor calor latente de vaporizacin, por lo que se pueden producir problemas durante el proceso de arranque del motor si la temperatura ambiente es baja. Este problema se soluciona con sistemas auxiliares de ayuda al arranque o utilizando otros combustibles (gasolina, propano, etc.), puros o mezclados con el alcohol, durante el arranque. Otro inconveniente de utilizar el metanol como combustible es su carcter conductor de electricidad, por lo que si se deposita entre los electrodos de la buja o moja el material cermico de esta, no se producir salto de chispa.El metanol se puede utilizar puro o mezclado con gasolina, en cuyo caso se denomina Mx (M10, M20, etc.), siendo x el porcentaje de metanol presente en la mezcla. 1.1.6 Aplicaciones : Las principal aplicacin del metanol es la produccin de productos qumicos puesto que es un sustituto potencial del petrleo.En la actualidad se est utilizando cada vez ms en el tratamiento de aguasresiduales.Lasaguas residuales contienen altos niveles de amonaco. Mediante un proceso de degradacin de bacterias, este amonaco es convertido en nitrato.Mediante un proceso llamadodesnitrificacin, se remueve el nitrato mediante una combinacin de tratamientos qumicos y degradacin de bacterias. El metanol es una molcula simple que sirve como fuente ideal de carbn para las bacterias usadas en la desnitrificacin. Aceleradas por la adicin del metanol, las bacterias anaerobias convertirn rpidamente el nitrato en nitrgeno, el cual es liberado en la atmsfera.En la produccin de biodiesel, combustible alternativo de combustin limpia elaborado a partir de elementos naturales y biodegradables.Se utiliza en la manufactura del formaldehdo, del cido actico y de una variedad de productos qumicos intermedios que forman la base de una gran cantidad de derivados secundarios como sonlos cloro metanos, el metacrilato de metilo, las metilaminas y eldimetiltereftalato.Estosltimos se utilizan en la fabricacin de una amplia gama de productos incluyendo enchapados, tableros aglomerados, espumas, resinas y plsticos.El resto de la demanda del metanol est en el sector del combustible, principalmente en la produccin de MTBE(metil t-butil ter), aditivo para mejorar la combustin de combustibles sin plomo, que se mezcla con gasolina para reducir la cantidad de emisiones nocivas de los vehculos de combustin.El metanol surge como combustible alternativo ante la toxicidad de las emisiones de las naftas y la destruccin de la capa deozono.Tambinse est considerando la produccin de gasoil-metanol para disminuir las emisiones de partculas, que producen smog y son el origen de problemas respiratorios. Esta mezcla reduce en un 50% la emisin de partculas.El metanol tambin se est utilizando en menor escala como combustible para las celdas de combustible.Cristalizacin, precipitacin y limpieza de sales halide alcalinas metlicas.Precipitacin de resinas de poliestireno y cloropreno.Limpieza y secado de fracciones de carbn en polvo.Disolventes de pintura.Limpieza de superficies metlicas.Limpieza de resinas de intercambio inico.Extraccin de humedad y resinas de maderas.Agente extractor en la industria petrolera, qumica y alimenticia.Combustible para cocinas de camping y soldadores.Lquido anticongelante y limpia parabrisas para automviles.Anticongelante para deshidratacin de oleoductos.

1.1.7 PROCESOS DE TRANSFORMACIN DEL METANOL

1.2.MATERIA PRIMA: Gas de Sintesis1.2.1.DEFINICIN:En este informe, el gas de sntesis o el gas sinttico son definidos como un gas que contiene H2 y COMPAA como componentes principales combustibles. El gas sinttico crudo sobre todo inevitablemente contiene tambin las cantidades considerables de CO2 y H2O. Ya que el gas sinttico generalmente es usado para la sntesis de productos qumicos y combustibles en presiones elevadas, la concentracin de N2 en el gas sinttico por lo general debera ser reducida al mnimo. El gas sinttico bio es qumicamente idntico al gas sinttico, pero es producido de la biomasa. Esta definicin es en vigor con la definicin usada dentro de la SYNBIOS-CONFERENCIA. El gas sinttico es qumicamente diferente de gases que normalmente son producidos por procesos de gasificacin de baja temperatura como reactores de cama fluidised. Para la claridad, llaman el gas producido por esta clase de reactores " el gas de producto " en este informe. llaman el gas producido por esta clase de reactores " el gas de producto " en este informe. El gas de producto es definido como un gas combustible que contiene H2 y COMPAA, pero tambin las cantidades considerables de hidrocarburos como el metano. El gas de producto tambin inevitablemente contiene CO2 y H2O y a menudo N2.

Cuadro1.4Composicin del gas de sintesis

1.2.2. FUENTES DE GAS DE SINTESIS El gas de sntesis se pueden producir de muchas fuentes, incluyendo gas natural, carbn, biomasa, o virtualmente cualquier materia prima de hidrocarburo, por reaccin con vapor de agua u oxgeno.El gas de sntesis es un recurso intermedio crucial para la produccin de hidrgeno, amonaco, metanol y combustibles de hidrocarburos sintticos.

La formacin de gas de sntesis es fuertemente endotrmica y requiere altas temperaturas.El reformado con vapor de gas natural (o gas de esquisto) procede en reactores tubulares que se calientan externamente.El proceso utiliza catalizador de nquel sobre un soporte especial que es resistente contra las condiciones de proceso adversas.El calor residual de la seccin de horno se utiliza para precalentar los gases y para producir vapor.Esta planta genera gas de sntesis con H2proporciones / CO en el intervalo de 3-4, y es adecuado para la produccin de hidrgeno.La oxidacin parcial de metano (o hidrocarburos) es un proceso no cataltico, a gran escala para hacer gas de sntesis y los rendimientos de gas de sntesis con H2relacin / CO de alrededor de 2 [4].Esta es una relacin ptima para las plantas de conversin de gas a lquidos.Una versin cataltica de oxidacin parcial (CPO), basado en corto tiempo de contacto de conversin de metano, hidrocarburos o la biomasa en por ejemplo, catalizadores de rodio, es adecuado para aplicaciones a pequea escala [5,6].

El reformado autotrmico (ATR) es un hbrido, que combina el metano reformado con vapor y la oxidacin en un solo proceso [1].El calor necesario para la reforma se genera en el interior del reactor por oxididation del gas de alimentacin.Como POX, ATR tambin es adecuado para la produccin a gran escala de gas de sntesis para el gas a lquidos o procesos de sntesis de metanol a gran escala.Vas alternativas a gas de sntesis, como la reduccin de CO2de los gases de combustin con H2de separacin electroltica del agua puede llegar a ser interesante desde el punto de vista de conservacin de energa elica o solar [7].