1.0 PRINCIPIOS TEÓRICOS

El alcohol etílico o Etanol, es el componente activo esencial de las bebidas alcohólicas. Puede obtenerse debido a la hidratación del etileno. El alcohol etílico; no sólo es el producto químico orgánico sintético más antiguo empleado por el hombre, sino también uno de los más importantes, sus usos más comunes son industriales, domésticos y medicinales. En la industria se emplea mucho el alcohol etílico como disolvente para lacas, barnices, perfumes y condimentos; como medio para reacciones químicas, y para recristalizaciones.

Además, es una materia prima importante para síntesis, su obtención puede darse de dos maneras fundamentalmente: preparamos alcohol etílico por hidratación del etileno o bien por fermentación de melazas (a veces de almidón). El alcohol etílico es el alcohol de las bebidas “alcohólicas”, medicinalmente, el alcohol etílico se clasifica como hipnótico (que produce sueño); es menos tóxico que otros alcoholes. Excepto para bebidas alcohólicas, prácticamente todo el alcohol etílico que se consume es una mezcla de 95% de alcohol y 5% de agua, conocida simplemente como alcohol de 95%. Cualquiera que sea su método de preparación, primero se obtiene alcohol etílico mezclado con agua, y luego se concentra esta mezcla por destilación fraccionada.

La tendencia de la producción a nivel mundial describe un comportamiento ascendente, lo cual supone una demanda de mercado, cabe pensar que dicho comportamiento podría atribuirse a la necesidad internacional de sustituir los combustibles tradicionales debido a las sucesivas crisis que se experimentan en este campo, del mismo modo, el consumo mundial de bebidas alcohólicas está en crecimiento. Todo parece indicar que la demanda seguirá aumentando en los próximos años.

El mercado del alcohol puede subdividirse en tres, de acuerdo a sus destinos fundamentales como: combustible, uso industrial y bebidas. El uso como combustible representa el 61% de la producción mundial, ya sea para mezclar o reemplazar petróleo y derivados, alrededor del 23% se destina a la industria procesadora (cosméticos, farmacéutica, química, entre otras), y el 16% restante se destina a la industria de bebidas. La producción de alcohol destinada al uso como combustible, por lo general se encuentra subsidiada por el impacto positivo del uso del Etanol carburante sobre el medio.

2.0 DETALLES DEL PROCESO

OBJETIVO: Producir 30.000 toneladas / año de etanol a partir de etileno. MÉTODO: Hidratación de etileno

La alimentación de etileno es del 99% de pureza, con un 1,0% de impurezas etano que no reacciona, el etileno es disponible de un oleoducto en 5000 KPa y 25 °C, se mezcla con una corriente de reciclado en caliente y posteriormente se mezcla con agua de alimentación de calderas (muy puro) que ya ha sido bombeado a 5000 KPa a 90 ° C. La alimentación del reactor es calentada, reacciona adiabáticamente y produce una mezcla en equilibrio de etanol, el etileno y el agua, es posteriormente enfriada. El flujo enfriado pasa a través de una válvula de estrangulación para reducir la presión a 500 KPa. En el Flash se separa la fase vapor de la fase líquida, se considera que el etileno y el etano se encuentran en la fase vapor y que el etanol y el agua en la fase líquida. De la fase vapor se recicla pues presenta cantidad importante de etileno y otra parte es purgada para evitar la acumulación de inerte. La mezcla de etanol y agua se destila para producir mayor porcentaje molar de etanol además se obtiene un flujo de aguas residuales que deben ser enviados a tratamiento de residuos.

2.1 REACCIÓN QUÍMICA

La mayoría del etanol fabricado se genera mediante un proceso de fermentación, sin embargo una pequeña cantidad se fabrica a través de la hidratación del etileno. La reacción que se produce en el reactor es reversible. En el rango de temperatura de funcionamiento normal, no hay reacciones secundarias.

Esta es una reacción de equilibrio, y la conversión de equilibrio (X eq) de etileno se obtiene mediante la solución de

donde P es la presión en atm, el N es la relación de número de moles de agua / moles de etileno en la alimentación del reactor, y

En el reactor, se obtiene el 90% de la conversión de equilibrio.

2.2 DIAGRAMA DEL PROCESO ( SIMULADOR CHEMCAD)

2

3

R-201

E-201

6

7

15 14

16

1

E-202

valve

mixer 2

divider

C-201

mixer 1

5

4

11

12

8

9

10

2.3 DETALLES DE EQUIPOS

Intercambiador de calor (E-201)

La alimentación del reactor, se calienta a T> 200 ° C por medio de vapor de alta presión. En nuestro caso se utilizó una temperatura de salida igual a 227ºC para garantizar que los componentes se encuentren en estado vapor.

Reactor (R-201)

Se trata de un reactor adiabático, esencialmente es una gran pipa llena de catalizador. El equilibrio de conversión se puede calcular sobre la base de una selección de la presión de funcionamiento y la temperatura de salida por lo tanto la conversión en el reactor es del 90% en el equilibrio, considerando para ello al reactivo limitante al etileno. El reactor puede operar a cualquier presión entre 10 – 40atm, en nuestro caso se trabaja a 10atm y a una temperatura por encima de 200°C, de forma que no hay líquido presente. El calor para el proceso proviene del vapor y del calor de la reacción exotérmica, si estuviera en el estado estacionario el calor tendría que ser extraído del reactor para mantener la temperatura constante. Este detalle no es considerado en este proyecto.

Intercambiador de calor (E-202)

Este intercambiador de calor se enfría y se condensa parcialmente el efluente del reactor hasta una temperatura de 50 ° C. La válvula posterior reduce la presión a 500 kPa. La temperatura y la presión pueden ser optimizadas.

Compresor (C-201)

El compresor aumenta la presión de la corriente de reciclaje a la presión de las corrientes de alimentación, de 500 a 5000 kPa. El compresor se puede suponer que se adiabática. En ese caso, la potencia del compresor (Kw) puede calcularse como

Dónde (kmol / s) es el caudal molar total de Flujo 15. El costo de la electricidad para hacer funcionar el compresor es un costo útil. El compresor aumenta la temperatura de la corriente se comprime según

donde T es la temperatura absoluta. Tiene una eficiencia del 70%.

Recipiente (V-201)

Esta recipiente (Flash) permite que el vapor y el líquido producido en la E-202 se separe. Las salidas de vapor en la corriente arriba y las salidas de líquido en el flujo de fondo. El Flujo 9 contiene casi todo el etano y etileno del Flujo 8 y el Flujo 10 agua y etanol.

Columna de destilación (T-201)

Esta columna se ejecuta en 500 KPa, donde ocurre la separación de etanol de la mezcla de ambos. Se utiliza una columna scds, que cuenta con 35 bandejas, además se considera que el Flujo 10 entra a la altura de la bandeja 18, por otro lado la temperatura de salida de fondo es de aproximadamente 130ºC y la razón de reflujo en el condensador es de 0.9.

Intercambiador de calor (E-203)

En este intercambiador de calor, el contenido de la parte superior de la T-201 son condensados de vapor saturado de líquido saturado a la presión de la columna. Se obtiene etanol en agua en mayor porcentaje que del Flujo 10, esto debido a que se condensa a su temperatura de punto de rocío a la presión de la columna. Hay un costo por la cantidad de agua de refrigeración necesaria, esto es un costo de servicios públicos. El agua de refrigeración dejando E-203 debe ser siempre a una temperatura menor que la de la corriente de ser condensado, de preferencia al menos 10 ° C menor.

Intercambiador de calor (E-204)

En este intercambiador de calor, la parte de los contenidos de la corriente que sale del fondo del T-201 y entrar en E-204 se vaporizan y regresó a la columna. Hay un costo por la cantidad de vapor de agua necesaria para suministrar energía para vaporizar el flujo de fondo, esto es un costo de servicios públicos. La temperatura del vapor debe ser siempre superior a la temperatura de la corriente que se vaporiza, de preferencia al menos 10 ° C más alta.

2.4 DETALLES DE FLUJOS

Flujo 1: Etileno a 25 ° C y 5000 kPa, contiene 1% en peso de etano impureza, se considera como inerte.

Flujo 2: alimentación de calderas de agua a 90 ° C y 5000 kPa agua muy pura.

Flujo 4: La relación agua / alimentación de etileno se puede ajustar desde 1:1 a 5:1, en nuestro caso se trabaja con la relación de 1:1 entre el Flujo 1 y el Flujo 2, sin embargo al realizar el reciclado aumente la proporción de etileno en el Flujo 4.

Flujo 5: La temperatura se incrementa pues pasa por un intercambiador de calor (calentador), sale a una temperatura mayor de 200ºC para asegurarnos que los componentes se encuentran en estado vapor antes de entrar al reactor, la presión se mantiene.

Flujo 6: Sale a la misma temperatura, presión y composición que en el reactor.

Flujo 7: El flujo se enfría hasta la temperatura hasta 50ºC, pues pasa por un intercambiador de calor (enfriador).

Flujo 8: La presión se reduce a 500kPa, pues se pasa por una válvula reductora.

Flujo 9: En su mayoría se encuentra etileno y etano solamente.

Flujo 10: Presenta en mayor parte etanol y agua.

Flujo 11: 30.000 toneladas / año de etanol en esta corriente, considerando que un año es de 330 días se obtiene un flujo de salida de 3750kg/h.

Flujo 12: Flujo de aguas residuales, temperatura aproximada de salida 130ºC hay un costo para el tratamiento de orgánicos.

Flujo 14: Purga de combustible de gas para horno, para nuestro caso base se considera 90% de reciclaje el 10% de purga.

Flujo 15: Reciclado del Flujo 9, con alto contenido de etileno, la presión se encuentra 500kPa.

Flujo 16: Sale del compresor con una presión de 5000kPa igual a la presión de los flujos de alimentación.

3.0 RESULTADOS

3.1 BALANCE DE MATERIA

CHEMCAD 6.1.3 Job Name: PRODUCCIÓN DE ETHANOL Date: 01/24/2010 Time: 20:46:07

Overall Mass Balance kmol/h kg/h Input Output Input OutputEthylene 83.494 0.935 2342.340 26.225Water 131.335 48.773 2366.000 878.641Ethane 0.787 0.787 23.660 23.663Ethanol 0.000 82.562 0.000 3803.569

Total 215.616 133.057 4732.000 4732.098

3.2 REPORTE DE FLUJOS

CHEMCAD 6.1.3

Job Name: PRODUCCIÓN DE ETHANOL Date: 01/24/2010 Time: 03:29:57

Stream No. 1 2 3 4Stream Name ethylene boiler water Temp C 25.0000* 90.0000* 86.4872 86.9891 Pres kPa 5000.0001* 5000.0001* 5000.0001 5000.0001 Enth kJ/h 3.7291E+006 -3.6878E+007 3.5729E+006 -3.3305E+007 Vapor mole fraction 1.0000 0.00000 1.0000 0.43449 Total kmol/h 84.2808 131.3350 100.2729 231.6079 Total kg/h 2366.0000 2366.0000 2836.0004 5202.0011 Total std L m3/h 6.7588 2.3660 8.0478 10.4138 Total std V m3/h 1889.04 2943.70 2247.48 5191.18 Flowrates in kg/hEthylene 2342.3401 0.0000 2573.4709 2573.4709 Water 0.0000 2366.0000 3.3539 2369.3541 Ethane 23.6600 0.0000 236.2179 236.2179

Ethanol 0.0000 0.0000 22.9577 22.9577

Stream No. 5 6 7 8Stream Name Temp C 227.0000* 440.5320 50.0000 44.3224 Pres kPa 5000.0001* 3986.7502 3986.7502 500.0000 Enth kJ/h -2.7583E+007 -2.7583E+007 -3.6915E+007 -3.6915E+007 Vapor mole fraction 0.91518 1.0000 0.11398 0.11922 Total kmol/h 231.6079 149.0490 149.0490 149.0490 Total kg/h 5202.0011 5202.0981 5202.0981 5202.0981 Total std L m3/h 10.4138 7.0855 7.0855 7.0855 Total std V m3/h 5191.18 3340.73 3340.73 3340.73 Flowrates in kg/hEthylene 2573.4709 257.3559 257.3559 257.3559 Water 2369.3541 881.9949 881.9949 881.9949 Ethane 236.2179 236.2210 236.2210 236.2210 Ethanol 22.9577 3826.5261 3826.5261 3826.5261

Stream No. 9 10 11 12Stream Name waste water Temp C 44.3224 44.3224 32.3544 130.0000 Pres kPa 500.0000 500.0000 500.0000 500.0000 Enth kJ/h -3.5094E+005 -3.6564E+007 -2.5949E+007 -1.0438E+007 Vapor mole fraction 1.0000 0.00000 0.00000 0.00000 Total kmol/h 17.7690 131.2800 93.2312 38.0489 Total kg/h 522.2227 4679.8755 3750.0661 929.8092 Total std L m3/h 1.4322 5.6533 4.6208 1.0325 Total std V m3/h 398.27 2942.46 2089.65 852.81 Flowrates in kg/hEthylene 256.8121 0.5438 0.5438 0.0000 Water 3.7266 878.2683 349.7352 528.5332 Ethane 236.1755 0.0455 0.0455 0.0000 Ethanol 25.5085 3801.0177 3399.7415 401.2760

Stream No. 14 15 16Stream Name fuel gas pur Temp C 44.3224 44.3224 310.3443 Pres kPa 500.0000 500.0000 5000.0001 Enth kJ/h -35094. -3.1585E+005 -1.5628E+005 Vapor mole fraction 1.0000 1.0000 1.0000 Total kmol/h 1.7769 15.9921 15.9921 Total kg/h 52.2223 470.0004 470.0004 Total std L m3/h 0.1432 1.2890 1.2890 Total std V m3/h 39.83 358.44 358.44 Flowrates in kg/hEthylene 25.6812 231.1309 231.1309 Water 0.3727 3.3539 3.3539 Ethane 23.6176 212.5580 212.5580 Ethanol 2.5509 22.9577 22.9577

3.3 REPORTE DE EQUIPOS

CHEMCAD 6.1.3

Job Name: PRODUCCIÓN DE ETHANOL Date: 01/24/2010 Time: 20:55:21

HEAT EXCHANGER SUMMARYEquip. No. 2

Name E-201Stream T Out C 227.0000Calc Ht Duty kJ/h 5.7226e+006LMTD Corr Factor 1.0000Stream P out kPa 5000.0000

EQUILIBRIUM REACTOR SUMMARY

Equip. No. 1 Name R-201

Thermal mode 1 Pressure Drop kPa 1013.2500Temperature C 440.5191Reaction phase 3 No of Reactions 1 Temp Units 3 Press Units 5 Calc IG Ht of Rxn -3.7493e+006 (kJ/h)Reaction no. 1Base component 1 Frac.conversion 0.9000

HEAT EXCHANGER SUMMARY

Equip. No. 3 Name E-202

Stream T Out C 50.0000Calc Ht Duty kJ/h -9.3320e+006LMTD Corr Factor 1.0000Stream P out kPa 3986.7502

VALVE SUMMARY

Equip. No. 4 Name valve

Pressure out kPa 500.0000

FLASH SUMMARY

Equip. No. 5 Name vessel

Type 1 K Values:

Ethylene 3488.859 Water 0.031 Ethane 38386.941 Ethanol 0.050

SCDS RIGOROUS DISTILLATION SUMMARY

Equip. No. 6 Name T-201

No. of stages 35 feed stage 18 Condenser mode 1 Condenser spec 0.9000Reboiler mode 3 Reboiler spec. 130.0000Est. dist. rate 68.0722 (kmol/h)Est. reflux rate 61.2650 (kmol/h)Est. T top C 32.5720Est. T bottom C 130.0000Est. T 2 C 125.3333Top pressure kPa 500.0000Calc Cond duty kJ/h -8.3587e+006Calc Reblr duty kJ/h 8.5360e+006Initial flag 6 Calc Reflux mole 83.9081 (kmol/h)Calc Reflux ratio 0.9000Calc Reflux mass kg/h 3375.0610

COMPRESSOR SUMMARYEquip. No. 7

Name C-201Pressure out kPa 5000.0000Type of Compressor 1 Efficiency 0.7000Actual power kW 44.3225Theoretical power kW 31.0257Calc Pout kPa 5000.0000Calc. mass flowrate 470 (kg/h)

4.0 ANÁLISIS ECONÓMICO

El coste de equipo

Los gastos de equipo para la planta de etanol se indican a continuación. Cada costo es de una pieza del equipo, incluyendo la instalación.

Equipo Costo de Instalación

en miles de dólares

Torre, T-201 500

Del reactor, por unidad 500

Recipiente, V-201 100

Cualquier intercambiador de calor 100

Cualquier bomba 40

Cualquier compresor

Utilidad de los costes

De baja presión de vapor (618 kPa, saturado, costo o crédito) $ 7.78/GJ

Media presión de vapor (1135 kPa, saturado, costo o crédito) $ 8.22/GJ

De alta presión de vapor (4237 kPa, saturado, costo o crédito) $ 9.83/GJ

Gas natural o gas combustible (446 kPa, 25 C)

un costo de $ 6.00/GJ

crédito de $ 5.00/GJ

Electricidad $ 0.06/kWh

De alimentación de calderas de agua (a 549 kPa, 90 C) $2.45/1000Kg

(Hay un costo para el agua de alimentación de calderas sólo si el vapor producido entre corrientes de proceso. Si, por otra parte, el vapor producido posteriormente se condensa, se puede convertir en vapor de nuevo. En ese caso, no hay ningún costo neto para agua de alimentación de calderas.)

De agua de enfriamiento $0.354/GJ disponible en 516 kPa y 30 C, presión de retorno 308 kPa

temperature temperatura de retorno no debe ser mayor de 15 C por encima de la temperatura de entrada

El agua refrigerada $4.43/GJ disponible en 516 kPa y 5 C, presión de retorno 308 kPa

temperatura de retorno no debe ser superior a 15 C

Refrigerante de baja temperatura $7.89/GJ disponibles a -20 ° C

Refrigerante de muy baja temperatura $13.11/GJ disponibles a -50 ° C

Proceso (Dezionizado) de agua $0.067/1000Kg disponible en la presión deseada y 30 ° C

Tratamiento de Aguas Residuales $56/1000m3 basado en el volumen total de tratamiento

Costos de material en bruto / Valor del Producto

Materia prima o productos precio

de etileno 0.77/kg

de agua de alimentación de calderas 0.00245/kg

"En bruto" de etanol 0.97/kg

Requerimiento de producción

Equipo Costo de Instalación

m$

Torre, T-201 500

Del reactor, por unidad 500

Recipiente, V-201 100

Intercambiador de calor 400

Compresor 0.44

A) Activo fijo: m$

Equipo de producción 1500.44

Laboratorio 30.00

Terreno (1000m2) 70.00

Construcciones civiles 50.00

____________

Sub- Total 1650.44

B) Capital de Trabajo m$

Materia prima 16 053.51

Mano de obra 71.82

Gastos generales de manufactura 59.00

Gastos de administración 60.00

______________

Sub-Total 16 244.33

Requerimiento total de Capital m$ 17 895.00

Materias Primas e Insumos:

Consumo/kg etanol

Precio unitario($)

Costo/Kg etanol producido ($)

Costo anual (m$)

Etileno 0.63 0.77 0.4858 14 574.00

Agua para calderas

0.63 0.0024 0.00151 45.30

Combustible 0.035GJ 6.00 0.21 789.62

Electricidad 0.05 Kw-h 0.06 0.003 90.00

Agua enfriamiento

8.36 GJ 0.354 2.96 23.68

Vapor de agua 8.53 GJ 7.78 66.36 530.91

Sub – Total (m$) 16053.51

Mano de Obra Directa

Se toman 14 meses al año: 11 meses trabajados + 1 vacaciones + 2 aguinaldos

cantidad Costo unitario mensual ($)

Costo total anual (m$)

Calificado 2 200 5.6

Semi-calificado 3 150 6.3

No calificado 4 120 6.72

Sub – Total 18.62

Mano de obra Indirecta

Cantidad Costo unitario mensual ($)

Costo total anual

(m$)

Superintendente 01 1000 14.00

Supervisores 02 700 19.60

Laboratoristas 01 500 7.00

Admi. Y oficina 03 300 12.6

Sub – Total (m$) 53.2

COSTO TOTAL DE PRODUCCION (30 000 TM/año)

$/ unidad de etanol producida Costo anual (m$)

Materia prima e insumos 16053.51

Destilación $0.47/lb-mol 778.99

Enfriamiento en el reactor $0.03/lb-mol 49.72

Reciclaje compresor $0.03(Δ P en atm) / lb-mol 2204.40

Tratamiento aguas residuales basado volumen total de

tratamiento $56/1000m3 0.46

SUB- TOTAL COSTOS VARIABLES 19087.00

$ costo/TM etanol producido Costo total anual (m$)

Mano de obra directa 0.532 18.62

Mano de obra indirecta 1.52 53.2

Otros costos $0.30/galon producido etanol 2929.46

Sub – Total COSTOS FIJOS 3001.28

En resumen:

COSTO DE VENTAS TOTAL 22088.00 m$

GASTOS ADMINISTRATIVOS 60.00 m$

COSTO TOTAL DE PRODUCCION 22 148.00 m$

INGRESOS:

Precio unitario ($) Precio total (m$)

Etanol en bruto al 90% $0.97/Kg 29100.00

PRECIO DE VENTAS TOTALES (m$) 29100.00

UTILIDAD

M$ ANUAL

VENTAS 29100.00

COSTO TOTAL DE PRODUCCION 22 148.00

UTILIDAD (m$) 6 952.00

Antes de impuestos.

PROYECTO DE INVERSION

CUADRO 1.-

Capacidad Instalada: 30 000 TM/Año

Dia/año: 330 dias

Horas/Año: 8000 horas

CUADRO 2.- Pro forma de Ventas y Producción

Horizonte de Análisis 10 años

Año Capacidad

(%)

Exterior

(70%)

Local

(30%)

Total

TM/año

Ventas

m($)

1

2

3

4

5/10

60

75

80

90

90

12600

15750

16800

18900

18900

5400

6750

7200

8100

8100

18000

22500

24000

27000

27000

17 460

21825

23280

26190

26190

Para un precio de Venta = $0.97/Kg = $970/TM

CUADRO 3.- Plan de Inversión y Financiero

Concepto Inversión Total

m$

Aporte Propio

m$

Crédito

m$

Inversión Fija

Capital de Trabajo

Intereses Pre-Operativo

1650

16 234

67.50

990

-------

67.50

660

16 234

-------

Total 17 951.5 1 057.5 16 894

Para el Interés Pre-Operativo asumimos un crédito de $ 500,000.00 y que al comienzo

comenzamos con 250,000.00 con un interés del 9%.

- Costos Directos Planta Procesa Fluidos

- % del costo de

equipo

adquiridoCosto

(m$)

Equipo Adquirido

Instalación Equipo Adquirido

Instrumentación y Controles (Instalados)

Cañerías y Tuberías (Instaladas)

Instalaciones Eléctricas (Colocada)

Obras Civiles (Incluyendo Servicios)

Mejoras de Terreno

Instalaciones de Servicios (Montadas)

Terreno (Si es necesario Adquirirlo)

100

47

18

66

11

18

5

70

6

19 087

8970.

3435

12597

2099

3435

954

13 361

1145

Costo Directo Total de la Planta 346 66 041

- Costos Indirectos

Ingeniería y Supervisión

Gastos de Construcción

33

41

6298

7826

Total de Costos Directos e Indirectos de la Planta 420 80 165

Honorarios del Contratista

Eventuales

15

40

2863

7635

Inversión de Capital Fijo 475 90663

Capital del Trabajo 80 15 270

Inversión Total de Capital 555 105 933

CUADRO 4.- Estructura Costo Variable Unitario

Consumo/kg etanol Precio unitario($) Costo/Kg etanol producido ($)

Etileno 0.63 0.77 0.4858

Agua para calderas 0.63 0.0024 0.00151

Combustible 0.035GJ 6.00 0.21

Electricidad 0.05 Kw-h 0.06 0.003

Agua enfriamiento 8.36 GJ 0.354 2.96

Vapor de agua 8.53 GJ 7.78 66.36

Costos Ventas [5% Pv)

0.049

CVU = 70.00 $/Kg de etanol

Pv= $0.97/Kg =$970/TM

COSTO VARIABLe UNITARIO DE MANUFACTURA= 69.95$/Kg

Costo variable unitario de ventas= 0.049 $/KG

CUADRO 5.- Costos Fijos Operativos (m $)

Concepto Mensual N° M$

Anual

a) Planilla 1577 14 meses

b) Otros Gastos

c) Depreciacion

d) Amortización

Intangible

22 088

380

412.5

21

Total de Costos Fijos Operativos (1 – 5 Años)

Total de Costos Fijos Operativos (Últimos 5 años)

Total de Costos Fijos (Desembolsables)

22 902

22 881

22 468

Otros Gastos

Costo Anual (m$)

Depreciación 10% (Inversión Capital Fijo) 165

Impuestos 3% (Inversión Capital Fijo) 49.5

Seguros 1% (Inversión Capital Fijo) 16.5

Alquileres 9% (Inversión Capital Fijo) 148.5

379.5

Depreciación

Edificios 5% 82.5

Maquinarias y Equipos 10% 165

Gastos, Instalación Mantenimiento10% 165

Y Montaje 412.5

Amortización Intangible

Gastos Pre-Operativos 40 20% 8

Intereses Pre-Operativos 68 20% 13

21m $

CUADRO 6.- Capital de Trabajo Estructural

Base Operación: 2 meses

Inversión Fija = 500000 = 83000

6

n = 6 Semestres a partir del 5°

Producción 1er Año 30 000 x 0,60 = 18 000 TM/Año

Para 2 meses de operación

18 000 x 2 = 3273TM

11

Para un costo variable unitario (CVU) = 70.00 $/Kg de etanol = 229 110 m$/TM

=> Necesidad de Fondos m$

- Para cubrir costos variables 229110 x 12 = m$ 2749320

- Para cubrir costo fijo efectivo 22 468 2 = m$ 3744.67

12 ____________

M$ 2753065

CUADRO 7.- Crédito

Semestre Capital Adeudo Interés Principal Servicio Deuda

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

250

500

500

800

800

417

334

251

168

83

0

23

45

45

45

45

37

30

22

15

7

83

83

83

83

83

85

23

45

45

45

128

120

113

105

98

92

CUADRO 8.- Crédito Capital del Trabajo

Monto: 16 234 m $

I: 18% Liq. Semestralmente

Pagos: 6 Semestres incluyen 2 Semestres Periodo de gracia

Desembolso: Etapa de Inicio de Operaciones

CUADRO 9.- Calculo Punto de Equilibrio

Base para el 1er Año de Operaciones

Concepto Nc = 22 902 = 78.70 TM/Año

2910 – 0.07

Uso de la Capacidad Instalada = 78.70 x 100 = 53,15%

30000

CUADRO 10.- Estructura del Costo Total de Producción

COSTO TOTAL DE PRODUCCION (30 000 TM/año)

$/ unidad de etanol producida Costo anual (m$)

Materia prima e insumos 16053.51

Destilación $0.47/lb-mol 778.99

Enfriamiento en el reactor $0.03/lb-mol 49.72

Reciclaje compresor $0.03(Δ P en atm) / lb-mol 2204.40

Tratamiento aguas residuales basado volumen total de tratamiento $56/1000m3 0.46

SUB- TOTAL COSTOS VARIABLES 19087.00

$ costo/TM etanol producido Costo total anual (m$)

Mano de obra directa 0.532 18.62

Mano de obra indirecta 1.52 53.2

Otros costos $0.30/galon producido etanol 2929.46

Sub – Total COSTOS FIJOS 3001.28

En resumen:

COSTO DE VENTAS TOTAL 22088.00 m$

GASTOS ADMINISTRATIVOS 60.00 m$

COSTO TOTAL DE PRODUCCION 22 148.00 m$

INGRESOS:

Precio unitario ($) Precio total (m$)

Etanol en bruto al 90% $0.97/Kg 29100.00

PRECIO DE VENTAS TOTALES (m$) 29100.00

CUADRO 10.- Estructura del Costo Total de Producción

1. Costo de Manufactura

Costo Variable 69.95 m$/Kg

Costos Fijos 1270 m$/Kg

2. Gastos Administrativos

Costos Variables 0

Costos Fijos 1589

3. Gastos de Ventas

Costos Variables 10 236

Costos Fijos ---

4. Gastos Financieros (1er Año) 8983.05

Costo Total de Producción 22 148.00 m$

CUADRO 11

UTILIDAD

M$ ANUAL

VENTAS 29100.00

COSTO TOTAL DE PRODUCCION 22 148.00

UTILIDAD (m$) 6 952.00

Impuesto a la renta (30%) 2085.6

UTILIDAD NETA (m$) 4866.4

5.0 DISCUSIÓN DE RESULTADOS

El objetivo principal es producir 30000tn/año de etanol, pero considerando que en un año es de 330 días el flujo molar de etanol sería de 3750kg/h, si se observa de los resultados obtenidos en el (ítem 3.2), se obtiene en el Flujo 11 un valor igual a 3750.0661kg/h de etanol al 90% en peso y al 80%molar.

Para poder obtener el producto deseado se debe tener en cuenta ciertos criterios que permiten reducir al mínimo los costos operativos y maximizar los beneficios. Se tiene flexibilidad en el proceso pues las condiciones termodinámicas se pueden variar según el objetivo fijado, por ejemplo la presión del reactor se puede variar de 10-a-40 atm, se utilizó una presión de 10atm pero si se incrementara esta favorecería a una reacción directa obteniendo por lo tanto mayor etanol, además la temperatura antes de ingresar al reactor debe ser mayor de 200ºC para asegurarnos que los componentes se encuentren en estado vapor, en nuestro caso se ingresó a 227ºC; la relación inicial de etileno y vapor de agua está de 1:1 pero al realizar el reciclado este varía aumentando el porcentaje de etileno; la relación reciclaje-purga puede ser cambiado del utilizado 9:1 a uno mayor considerando que la purga es para que la impureza (etano) no se acumule en el reactor interfiriendo con la reacción, además la purga se vende como combustible pero no por ello se debe exceder es su flujo.

Como uno de los objetivos es disminuir los costos se debe considerar que el aumento de la presión del reactor aumenta los costos de compresión para el reciclaje. Si la temperatura es excesivamente mayor a 200ºC al momento de ingresar al reactor esto implicaría mayores costos de enfriamiento de los efluentes incrementando también los costos de la destilación. El aumento del reciclaje reduce la cantidad de etileno perdido pero aumenta los costos de la compresión.

Respecto al equipo utilizado se opto por aquellos que poseen mayor rendimiento, por ejemplo en el caso de la columna de destilación se utilizó una scds también se debe considerar la cantidad de bandejas de la columna considerando que ha mayor cantidad de bandejas hay una mejor destilación, pero incrementa el costo. Si el producto obtenido no satisface el objetivo se puede recurrir al uso de otra columna de destilación, inclusive se puede optar por otro tipo de columna.

6.0 CONCLUSIONES

- Para obtener una mayor cantidad del producto deseado, las variables termodinámicas se pueden variar obteniendo mejores resultados.

- Para favorecer la reacción se debe ingresar los componentes en vapor para ello se incrementa la temperatura, esta no debe ser excesiva pues aumentaría los costos en vapor de agua que se usa en el intercambiador de calor, de forma similar en el caso del refrigerante.

- Las presiones de trabajo deben ser tomadas, no sólo para favorecer la reacción sino también con respecto al uso del compresor.

- La relación entre las corrientes de alimentación varía pues se cuenta con el flujo de reciclaje aumentando así el reactivo limitante (etileno) y disminuyendo costos de alimentación.

- La función de la purga no es solo de mantener un porcentaje mínimo de inertes además ésta se vende como combustible.

- La eficiencia del destilado se incrementa con el uso adecuado de la columna además de la cantidad de bandejas utilizadas.

- Las decisiones tomadas en el proceso deben reducir al mínimo los costos operativos y maximizar los beneficios.