UNIVERSIDAD AUTONOMA JUAN MISAEL SARACHOFacultad de Ciencias Integradas de Villa Montes

Ing. Petroquímica

PROYECTO DE PRODUCCIÓN DE ETILENGLICOL

UNIVERSITARIO(S):

MAMANI PIRAPI JAIME

ÁVILA GARCÍA DORA

VILLA MONTES TARIJA BOLIVIA

FECHA 15/06/2013

I. INTRODUCCION

El glicol de etileno fue preparado por primera vez en 1859 por un químico francés Charles AdolpheWurt. Fue producido en una escala pequeña durante la primera guerra mundial Como líquido refrigerador y como un ingrediente explosivo. La producción industrial extensa Comenzó en 1937cuando el óxido de etileno un componente en su síntesis, llego a estar barato disponible.El etilenglicol (sinónimos: etanodiol, glicol de etileno, glicol) es un compuesto químico que pertenece al grupo de los dioles. El etilenglicol es un líquido transparente, incoloro, ligeramente espeso como el almíbar y leve sabor dulce. Por estas características organolépticas se suele utilizar distintos colorantes para reconocerlo y así disminuir las intoxicaciones por accidente. A temperatura ambiente es poco volátil, pero puede existir en el aire en forma de vapor. El etilenglicol es inodoro pero tiene un sabor dulce. Se fabrica a partir de la hidratación del óxido de etileno (epóxido cancerígeno).

El glicol (HO-CH2-CH2-OH) se denomina sistemáticamente etano 1.2-diol. Se trata del diol más sencillo, nombre que también se emplea para cualquier poliol .Su nombre deriva del griego glicol (dulce) y se refiere al sabor dulce de esta sustancia. Por esta propiedad ha sido utilizado en acciones fraudulentas intentando incrementar la dulzura del vino sin que el aditivo fuera reconocido por los análisis que buscaba azucares.

El glicol es una sustancia ligeramente viscosa, incolora e inodora con un elevado punto de ebullición y un punto de fusión de aproximadamente -12 °C (261 K). Se mezcla con agua en cualquier proporción.

En la industria del poliuretano flexible estos productos tienen una denominación general y son llamados "Poliol".

USOS.- El glicol se utiliza como aditivo anticongelante para el agua en los radiadores de motores de combustión interna, es el principal compuesto del líquido de frenos de vehículos, como difusor del calor, para fabricar compuestos de poliéster, y como disolvente en la industria de la pintura y el plástico.

También es usado en procesos químicos como la síntesis de los poliuretanos, como producto de partida en la síntesis del dioxano, la síntesis del glicolmonometileter o del glicoldimetileter, como disolvente.

El etilenglicol es también un ingrediente en líquidos para revelar fotografías, y en tinturas usadas en almohadillas para estampar, bolígrafos, y talleres de imprenta

OBTENCION.- El etilenglicol se produce a partir de etileno, mediante el compuesto intermedio óxido de etileno. El óxido de etileno reacciona con agua produciendo etilenglicol según la siguiente ecuación química

C2H4O + H2O → HOCH2CH2OH

Esta reacción puede ser catalizada mediante ácidos o bases, o puede ocurrir en un pH neutro a temperaturas elevadas. La mayor producción de etilenglicol se consigue con un pH ácido o neutro en presencia de abundante agua. Bajo estas condiciones, se puede obtener una productividad del 90%. Los principales subproductos obtenidos son dietilenglicol, trietilenglicol, y tetraetilenglicol.

El etilenglicol (generalmente designado simplemente glicol) es el producto derivado del óxido de etileno más importante.

TOXICIDAD.- La ingestión de cantidades sumamente altas de etilenglicol puede causar la muerte, en tanto que cantidades elevadas pueden producir náusea, convulsiones, dificultad para hablar, desorientación, y problemas en el corazón y el riñón. Los animales hembras que sufrieron esta intoxicación por grandes cantidades de etilenglicol tuvieron crías con defectos de nacimiento, mientras que los animales machos experimentaron una disminución en el número de espermatozoides. Sin embargo, estos efectos se observaron a niveles muy altos y no se espera que ocurran en personas expuestas a niveles menores en sitios de residuos peligrosos.

El etilenglicol afecta a la química del organismo aumentando la cantidad de ácido, lo que produce problemas metabólicos. La intoxicación se presenta como depresión del sistema nervioso central e irritación en el sitio de absorción inicialmente, seguido de acidosis metabólica e hipocalcemia.

Puede causar sordera, ceguera y puede dejar grandes secuelas cerebrales, y a grandes dosis producir la muerte.

II. OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL

Implementar una planta de producción de glicoles en la Región Autónoma del Gran Chaco (Tarija)

OBJETIVO ESPECIFICO

Determinar la demanda potencial para el año 2021

Determinar el tamaño y la localización de la planta

Describir las característica de la materias primas y productos

Describir el proceso de producción

Hacer balance de materia y energía

Diseñar los equipos principales

Hacer un estudio de inversión y la rentabilidad de la planta

Sentar las bases para una futura investigación

III. JUSTIFICACION

En nuestro país existe una gran demanda de diversos productos que son

derivados de la industria petroquímica y unos de los más requeridos es el

etilenglicol.

Este producto tiene múltiples usos y aplicaciones a nivel industrial, como:

anticongelante, medio para transferencia de calor (fluido térmico), materia prima

para la elaboración de resinas poliéster, pintura látex, plastificante, humectantes,

constituyente de electrolitos de los condensadores electrolíticos de tipo seco, así

como también es materia prima en la elaboración de la fibra de poliéster, poli

etilenglicoles, sistemas de poliuretanos y resina PET.

La mayor parte de las empresas que emplean el Etilenglicol como producto

intermediarios en sus procesos están ubicadas en la región oriental de nuestro

país.

Es por esto que nos vemos en la necesidad de implementar una planta en la

región oriental del país que tenga la capacidad de abastecer la demanda existente

mediante la producción y comercialización de este producto con la finalidad de

facilitar su accesibilidad a un menor costo y tiempo.

Al alcanzar este objetivo, se da la posibilidad de aumentar el negocio de la

exportación por parte de las empresas ya establecidas, ya que la producción

destinada a satisfacer el mercado nacional muy bien podría comercializarse en el

exterior con mucha mayor rentabilidad.

IV. ESTUDIO DE MERCADO

DEMANDA

NUMERO AÑO DEMANDA(BPD)1 2003 2002 2004 4003 2005 5004 2006 6505 2007 7006 2008 7307 2009 8008 2010 8509 2011 920

10 2012 1100

Ydem.=1998BPD

OFERTA

NUMERO AÑOOFERTA (BPD)

1 2003 1252 2004 1353 2005 1504 2006 1705 2007 1856 2008 2007 2009 2358 2010 2759 2011 320

10 2012 375

Y ofer .=578BPD

DEMANDA POTENCIAL : para el año 2023

Y (2023)=Ydem –Yofer=(1998−578)BPD

Y (2023)=1420 BPD

V. TAMAÑO Y LOCALIZACION

LOCALIZACION: METODO DE PONDERACION

El método consiste en asignar valores ponderales de peso relativo a los factores localizaciones de acuerda a la importancia que se le atribuye, el peso relativo debe ser igual a 1 y luego se procede a calificar a cada factor entre 0 y 10 la suma de las calificaciones permitirá elegir el valor más alto.

A= YACUIBA (MADREJONES)B=VILLAMONTESC=CARAPARI

Las calificaciones de los factores:

Materia prima: disponibilidad de materia prima en cada región mencionadaCercanías a los mercados: cercanías a los mercados nacionales y extranjeros (Argentina,Brasil y Paraguay )Costo de insumos: insumos que llegan de países extranjerosMano de obra: la disponibilidad de mano de obra calificadaClima: el clima debe ser el más adecuada entre 25°C-35°C

FACTOR A B CMATERIA PRIMA 8 5 6CERCANIAS A LOS MERCADOS 8 6 4COSTO DE INSUMOS 5 6 3MANO DE OBRA 5 7 4CLIMA 7 4 8

A B C

CALIFIC. PONDER. CALIFIC. PONDER. CALIFIC. PONDER.

FACTOR PESOMATERIA PRIMA 0,4 8 3,2 5 2 6 2,4CERCANIAS A LOS MERCADOS 0,15 8 1,2 6 0,9 4 0,6COSTO DE INSUMOS 0,2 5 1 6 1,2 3 0,6MANO DE OBRA 0,2 5 1 7 1,4 4 0,8CLIMA 0,05 7 0,35 4 0,2 8 0,4SUMATORIA 6,75 5,7 4,8

Conclusión:

El lugar elegido es la primera sección YACUIBA (MADREJONES) de la REGION AUTONOMA DEL GRAN CHACO.

Quisimos que nuestra planta de producción se encuentre en la región de Yacuiba (Madrejones), porque esta ciudad se encuentra en constante crecimiento poblacional, ya siendo frontera con los países de Argentina, Brasil y el Paraguay.

Vamos a poder tener una gran ventaja de poder exportar y a la misma vez podremos obtener con mucha mas facilidad la materia prima ya que en nuestro país no proveemos de oxido de etileno.

Entre las ventajas que ofrece el desarrollo de la industria petroquímica de la ciudad de Yacuiba tomando en cuenta que la ubicación de la planta de producción va a contar con todas las necesidades básicas como ser:

Abastecimiento de la materia prima Ubicación de los mercados Disponibilidad y costo de mano de obra Facilidad de transporte y comunicación Factores legales y de tributación Agua Energía Eléctrica Teléfono Drenaje Recolección de basura Seguridad

Ya que nosotros pensamos en el futuro vimos como la mejor opción Yacuiba (Madrejones), porque en estos terrenos podremos ampliar la infraestructura a medida de la demanda y producción de nuestro producto.

Hablando de de la distribución de nuestro producto vamos a poder distribuir fácilmente por 3 vías:

Vía férrea Vía aérea Vía terrestre

TAMAÑO DE LA PRODUCCION DE LA PLANTA : la planta de etilenglicol producirá 1420 BPD

FACTORES DE LOCALIZACION DE LA PLANTA:

Materia prima: La materia prima se podrá obtener muy fácilmente ya que esta se encuentra frontera con Argentina, frontera con Brasil y frontera con Paraguay.

Estos países son proveedores de la MERCOSUR los cuales venden directamente el oxido de etileno y los insumos necesarios.

Cercanías a los mercados:

Mano de obra.- Contaremos con personas que estén muy bien capacitadas en el nivel académico ya que se encuentran 2 establecimientos universitarios de la Universidad Juan Misael Saracho uno en la ciudad de Yacuiba y otra en Villa Montes.

Además para la mano de obra calificada, también en este punto del país hay mucho personal de mano de obra civil.

Clima: Generalmente el clima del Chaco por lo general es seco y caluroso, con una evaporación intensiva. Las temperaturas oscilan entre los 43º y los 47º C los veranos son muy calurosos.

A pesar de las altas temperaturas del verano (desde 20ºC hasta más de 40ºC), y del penetrante frío de junio que llega hasta los 0ºC.

En cuanto al régimen pluvial, las precipitaciones se distribuyen casi siempre irregularmente, durante el verano, siendo por lo general los meses de invierno meses secos y épocas de importantes sequías

Comportamiento histórico del clima durante los últimos :

Latitud: -21.95 | Longitud: -63.7 | Altitud: 645

Interpretación valores climáticos medios anuales

Año T TM Tm PP V RA SN TS FG TN GR

2000 21.9 26.9 14.5 - 8.2 90 0 13 20 0 0

2001 22.8 28.0 15.7 - - 70 0 21 17 1 0

2002 - - - - - - - - - - -

2003 - - - - - - - - - - -

2004 - - - - - - - - - - -

2005 - - - - - - - - - - -

2006 22.8 27.3 15.4 1671.04 9.1 56 0 18 12 0 0

2007 22.3 27.2 14.4 - 10.1 52 1 17 6 0 0

2008 22.6 27.5 - - 9.6 64 0 7 8 0 0

2009 23.3 28.6 15.6 - 8.3 39 0 8 4 0 0

2010 22.7 27.9 15.4 - 9.2 55 0 3 3 0 0

2011 22.8 27.7 15.7 - 8.6 70 0 8 9 0 0

2012 23.4 28.4 16.5 - 8.5 69 0 8 8 0 0

2013 - - - - - - - - - - -

Interpretación valores climáticos medios anuales

T Temperatura media anual (°C)TM Temperatura máxima media anual (°C)Tm Temperatura mínima media anual (°C)PP Precipitación total anual de lluvia y/o nieve derretida (mm)V Velocidad media anual del viento (Km/h)RA Total días que llovió durante el añoSN Total días que nevó durante el añoTS Total días con tormenta durante el añoFG Total días con niebla durante el añoTN Total días con tornado o nube embudo durante el añoGR Total días con granizo durante el año

Si en la tabla aparecen campos sin valores con el símbolo (-) esto únicamente indica que no se ha realizado la media, esto sucede si no ha habido suficientes datos para computarla.

En la precipitación total un valor 0 (cero) puede indicar que no se ha realizado esa medición y/o la estación meteorológica no la difundió.

VI. INGENIERIA

CARACTERISTICAS TECNICAS DE LA MATERIA PRIMA Y PRODUCTOS

OXIDO ETILENO: óxido de etileno es un gas incoloro, inflamable y tóxico, que es técnicamente el epóxido más importante. En el proceso de obtención más antiguo, el etileno y el cloro se pasan por una columna de absorción en contracorriente respecto de una corriente pulverizada de agua. En la parte inferior se separa una solución de clorohidrina del etileno al 5%. Calentando esa solución a 100º con un exceso de un 10%, de una suspensión de cal se convierte en el óxido. Se separa por destilación de una pequeña cantidad de cloruro de etileno, de etilenglicol y de eter beta-cloroetílico formados como subproductos.

AGUA: H2O es un compuesto químico formado por dos átomos de hidrógeno (H) y uno de oxígeno (O). Esta molécula es esencial en la vida de los seres vivos, por su material hidratante y su uso higiénico son dos de sus muchos usos, y es la única sustancia de la que se conocen sus tres estados.

El agua es inodora, incolora, e insípida, es decir, no tiene un olor propio, no tiene color ni sabor. Su importancia reside en que casi la totalidad de los procesos químicos que suceden en la naturaleza, no solo en organismos vivos sino también en la superficie no organizada de la tierra, así como los que se llevan a cabo en laboratorios y en la industria, tienen lugar entre sustancias disueltas en agua.

ETILENGLICOL: El etilenglicol (sinónimos: etanodiol, glicol de etileno, glicol) es un compuesto químico que pertenece al grupo de los dioles. El etilenglicol es un líquido transparente, incoloro, ligeramente espeso como el almíbar y leve sabor dulce. Por estas características organolépticas se suele utilizar distintos colorantes para reconocerlo y así

disminuir las intoxicaciones por accidente. A temperatura ambiente es poco volátil, pero puede existir en el aire en forma de vapor. El etilenglicol es inodoro pero tiene un sabor dulce. Se fabrica a partir de la hidratación del óxido de etileno (epóxido cancerígeno).

PROPIEDADES DE LA MATERIA PRIMA Y PRODUCTO

PRODUCTO ETILENGLICOLOXIDO DE ETILENGLICOL AGUA

Fórmula molecular C2H6O2 C2H4O H2ONúmero CAS 107-21-11Propiedades físicasEstado de agregación líquido liquido o gas liquidoApariencia incoloro  incoloroDensidad 1 116 kg/m3; 1.116 g/cm3 0,896 g/cc  1 g/ccMasa molar 62,068 g/molTemperatura de inflamación -18 °CPunto de fusión 260 K (-13 °C) 0 CPunto de ebullición 470 K (197 °C) 10,4 C 100 CViscosidad 1.61 Pa2  1 cp(20c)Propiedades químicasSolubilidad en agua miscible  100%Valores en el SI y en condiciones normales

(0 °C y 1 atm), salvo que se indique lo contrario

Propiedades termodinámicasPunto triple 256 K (−17 °C), ?Pa

Punto crítico 720 K (447 °C) 8,2 Mpa 374 C y 217.7 atm

de fusión, fusHoΔ 9,9 kJ/mol -291.83 KJ/mol

de fusión, fusSoΔ 38,2 J/(mol·K)

de vaporización, vapHoΔ 65,6 kJ/mol -241,83 kJ/mol

de vaporización, vapSoΔ ? J/(mol·K)de formación, fHosolidΔ ? kJ/molCapacidad calórica, cp ? J/(mol K)de formación, fHoliquidΔ −460 kJ/molS liquid 166,9 J/(mol·K)Capacidad calórica, cp 166,9 J/(mol·K)  1cal /C gde formación, fHogasΔ −394,4 kJ/molS gas 311,8 J/(mol·K)

Capacidad calórica, cp78 J/(mol·K) a 25 °C

Tabla de propiedades de materia prima y producto fuente: Wikipedia

DESCRIPCION DE LOS PROCESOS DE ELABORACION DE ETILENGLICOL

C2H4O + H2O → HOCH2CH2OH

1er método:

El mono etilenglicol se fabrica a escala industrial mediante hidrólisis de oxido de etileno, eliminación del agua y purificación por destilación. Para mejorar la selectividad de la hidrólisis del óxido de etileno (a continuación denominado de manera abreviada EO), se hace trabajar el reactor de hidrólisis con un gran exceso de agua (proporción en peso agua: EO=4:1 hasta 15:1).

De este modo puede reprimirse la parte de glicoles elevados, especialmente etilenglicol, Dietilenglicol etc. El reactor de hidrólisis se hace trabajar, usualmente, a temperaturas desde 120 ºC hasta 250 ºC y a presiones desde 30 hasta 40 bares.

El producto de la hidrólisis se somete, en primer lugar, a una eliminación del agua, hasta un contenido residual en agua de 100 a 200 ppm y, seguidamente, se separa en forma pura en los diversos glicoles

2do método :

El etilenglicol se produce a partir de etileno, mediante el compuesto intermedio óxido de etileno. El óxido de etileno reacciona con agua produciendo etilenglicol según la siguiente ecuación química.

C2H4O + H2O → HOCH2CH2OH

Esta reacción puede ser catalizada mediante ácidos o bases, o puede ocurrir en un pH neutro a temperaturas elevadas.

La mayor producción de etilenglicol se consigue con un pH ácido o neutro en presencia de abundante agua.

Bajo estas condiciones, se puede obtener una productividad del 90%. Los principales subproductos obtenidos son dietilenglicol, trietilenglicol, y tetraetilenglicol.

3er método :

El etilenglicol (generalmente designado simplemente glicol) es el producto derivado del óxido de etileno más importante. El etilenglicol se obtiene por adición de agua al óxido de etileno:

En el proceso industrial, el óxido de etileno se hace reaccionar con unas diez veces en exceso molar de agua en fase líquida a presión normal y 50-70ºC en presencia de un catalizador ácido (por ejemplo, 0,5-1,0% H2SO4), o a 140 hasta 230ºC y 20-40 bar sin catalizador. La obtención de etilenglicol tiene lugar casi exclusivamente en un reactor acoplado a la oxidación directa del etileno.

La disolución acuosa resultante de glicol bruto se encuentra por evaporación hasta próximo el 70% y se fracciona por destilación en varias columnas de destilación al vació.

A pesar del gran exceso de agua la selectividad en monoetilenglicol es solamente de un 90%. Al propio tiempo se obtiene un 9% de diglicol, un 1% de triglicol y etilenglicoles superiores.

El rendimiento total llega al 95-96%. Las exigencias de pureza varían según el empleo a que se destine el glicol; para obtención de poliésteres se proporciona de calidad especialmente alta (pureza del 99,9% en peso).

Si en la hidratación del óxido de etileno se disminuye la parte de agua, se forman progresivamente di, tri y polietilenglicoles.

CONCLUSIÓN.-

DIAGRAMA DE FLUJO

Diagrama de flujo de proceso en Hysys elaborado por Jaime M. y Dora A.

EQUIPOS EMPLEADOS

Reactor CSTRS

Este reactor se emplea para llevar a cabo la reacción del etilenglicol con agua en exceso, para esto se introduce una corriente de agua, otra de óxido de etileno y una adicional de agua más catalizador (ácido sulfúrico). La reacción debe suceder a presión atmosférica y a una temperatura de 55 °C con movimiento continuo de un agitador de paletas.

Las dimensiones del reactor son de 6 ft de diámetro por 7.68 ft de altura adicionándole la altura por las tapas toriesféricas. Para que se alcance

Torre de destilación

Las entradas para esta torre son óxido de etilenglicol y agua, por la cual se destila agua del domo, y por la parte inferior el etilenglicol. La torre de destilación comprende 4 platos reales, obteniéndose una pureza de producto del 99 % de etilenglicol. Además en la parte del condensado y del rehervidor se utiliza agua de enfriamiento y vapor de agua correspondientemente.

BALANCE DE MATERIA Y ENERGIA

C2H4O + H2O → HOCH2CH2OHΔH=−2.3e 4kcal /kgmol44 g /mol18 g/mol62 g/mol

X Y 1420BPD

X=1007.742bpdC2H 4O∗(159 lit /1bp)∗(1dia /24H )=5981956.669KG /H C2H 4O

Y=412.258bpd H 2O∗(159 lit /1bp)∗(1dia /24H )=2731209.25KG /H H 2O

NOTA: de aquí para adelante se trabajara en el sistema de unidades inglesas

CANTIDAD PRODUCIDO DE ETILENGLICOL :

M °=2.025753859∗e8 Lbm /año

CANTIDAD NECESARIA DE OXIDODE ETILENO :

M °=1.318794e+007 Lbm /h

CANTIDAD NECESARIA DE H 2O :

M=6021279 lbmh

BASES DE DISEÑO PRINCIPAL

CONCIDERACIONES PARA EL CÁLCULO DE REACTORES:

Producción de etilenglicol: 2.025753859*108 Lbm/año

Días de operación: 365 días/año

Reacción isotérmica

Alimentación:

Corriente de óxido de etileno: 1 lbmol/ft3 de óxido de etileno en agua

Corriente de agua: Volumen igual al de óxido de etileno.

Reactor:

Conversión del 80%

PROCESO:

Continuo

Temperatura de la Reacciones: T= 55°C y P = 1 atm

Orden de la reacción: Se va a tener una reacción de primer orden

Postulados:

Mezcla homogénea Todo los reactivos entran al mismo tiempo la reactor No hay reacciones colaterales Operación isotérmica

Especificación de materia prima

Las materias primas son el Oxido de Etileno y Agua

La solución de óxido de etileno en agua alimenta un reactor continuo de mezcla completa de 160 pie3 de capacidad para producir etilenglicol, con un tiempo de residencia de 12.8617 min.

Las dimensiones del reactor será:

Si ocupa un diámetro de 8pie entonces el área es 19.6349 pies al cuadrado, mientras que la altura del reactor es de 2.1487 m

Calculo del espesor de las paredes

Espesor mínimo: 2.28 mm El volumen mínimo que deberán tener los recipientes a presión diseñados y

construidos bajo este Código, deberá ser de 120 galones. La presión mínima a que deberán diseñarse los recipientes será de 15 PSIG (1

atmósfera). El diámetro interior mínimo será de 6”. La presión máxima de diseño será de 3,000 PSIG.

SERVICIOS AUXILIARES

Agua fría Agua potable Agua para sanitarios Agua contra incendios Energía eléctrica Telefonía Proveedores de Insumos Suministro de materia prima

DISTRIBUCIÓN DE LA PLANTA

VII. ESTIMACION DE LA INVERSION DEL PROYECTO Costo de maquinarias y equipos

EQUIPOS DETALLE CANTIDAD COSTO TOTALReactor V=160pie3;H=8,5 pie 1torre de destilación 1Bomba 5mezclador 1y otrosTotal  8  8500000

INGRESOS

N°INGRESOS (Sus)

01 150000002 190000003 240000004 300000005 350000006 400000007 470000008 600000009 75000000

10 90000000

EGRESOS

N° EGRESOS(Sus)0 453600001 50000002 70000003 100000004 120000005 140000006 150000007 160000008 180000009 20000000

10 22000000

INGRESO, EGRESO Y BENEFICIO NETO

INTERES DE PRESTAMO

Las condiciones de préstamo son la siguiente:

Monto :75%delmontode inversióntotal Plazo :10años Interés :13% anual Formade pago : cuotas anualesiguales deamortización

Elmonto de inversióntotal es de45360000Sus

Monto de préstamo :34 020000Sus Inversión fija( propia) :11340000Sus

Lacuota anual“ A ”de reembolsoconstante esta dado por :

A=Frc∗P

Dónde :

Frc=factor derecuperación decapital

N°INGRESOS (Sus) EGRESOS(Sus) BN

0 45360000 -453600001 15000000 5000000 100000002 19000000 7000000 120000003 24000000 10000000 140000004 30000000 12000000 180000005 35000000 14000000 210000006 40000000 15000000 250000007 47000000 16000000 310000008 60000000 18000000 420000009 75000000 20000000 55000000

10 90000000 22000000 68000000

P=montode préstamo

Frc=i∗(1+i)n

(1+i)n−1

Dónde:

i=tasa de interesde prestamo= 13%

n=periodode pago de prestamo = 10 años

A=6269530,689Sus

Si sedescompone lacuota anual al capitale interés, se obtiene la siguiente

tablade valores :

N° INTERES (Sus)PAGO ANUAL (Sus)

PAGO CAPITAL (Sus)

SALDO DE DEUDA (Sus)

0 0 0 0 34020000

1 4422600 6269530,689 1846930,689 32173069,31

2 4182499,01 6269530,689 2087031,679 30086037,63

3 3911184,892 6269530,689 2358345,797 27727691.83

4 3604599,938 6269530,689 2664930,751 25062761,08

5 3253158,94 6269530,689 3016371,749 22051389,33

6 2866680,613 6269530,689 3402850,076 18648539,25

7 2424310,103 6269530,689 3845220,586 14803318,66

8 1924431,426 6269530,689 4345099,263 10458219,4

9 1359568,44 6269530,689 4909962,249 5548257,233

10 721273,4402 6269530,689 5548257,249 0

∑ 28670306,8 62695306,9 34025000,09

COSTO DE INTERES PRESTAMO=28670306,8 Sus

INDICADORES FINANCIEROS:

El estado de los resultados permite la obtención de los siguientes indicadores financieros, los mismos que demuestran la factibilidad financiera del proyecto.

a. VALOR ACTUAL NETO (VAN):

Es el valor monetario que resulta de restar la suma de los flujos descontados a la inversión inicial .matemáticamente el VAN se expresa mediante:

VAN=∑n=1

nBN

(1+i)n−I .

DONDE:

n=numerode periodos=10añosBN=beneficio neto actualizado para el periodoI .=inversioniniciali=tasa de interes=13%

En función del valor que pueda tener el VAN , se puede predecir la rentabilidad del proyecto:

VAN<Outilidad económicadel proyecto :Negativo

VAN=Outilidad económicadel proyecto :Nula

VAN ˃Outilidad económicadel proyecto :Positivo

b. TASA INTERNA DE RETORNO (TIR)

Este criterio evalúa el proyecto en función de una única tasa de rendimiento anual en donde la totalidad de los beneficios actualizados son exactamente actualizados son exactamente iguales a los desembolsos en moneda actual

Dicho de otra manera, es la tasa que iguala la suma de los flujos descontando a la inversión inicial.

Matemáticamente es expresada cómo la tasa de los descuentos que hace que el VAN sea igual a cero:

∑n=1

nBN

(1+i )n−I .=0

Si:

TIR< i proyectoeconómicamente norentable

TIR=i proyecto económicamenteno concluyente

TIR˃ i proyectoeconómicamente recomendable

c. RELACION BENEFICIO- COSTO:

Es el cociente que resulta de dividir la sumatoria de los beneficios entre la sumatoria de los costos del proyecto actualizada a una tasa de interés fijo. Matemáticamente se expresa:

BC

=∑n=1

n¿

(1+i)n

∑n=1

nCn

(1+i)n+ I .

DONDE:n=numerode periodosi=13%I .=inversion¿=ingresoenel periodonCn=egreso enel periodo

En funciónal valor de B/C ,se presentantres casosque permiten evaluar el proyecto :

BC

<1 proyecto económicamente norecomendable

BC

=1 proyecto económicamente enequilibrio

B/C˃1 proyectoeconómicamente recomendable

COSTO DE INTERES PRESTAMO=28670306,8 Sus

EVALUACION ECONOMICA DE PROYECTO

a. VALOR ACTUAL NETO (VAN):

VAN=∑n=1

nBN

(1+i)n−I .

El valor actual neto calculado es de 84351946,59$us este es un valor mayor a uno entonces el resultado es valido

b. RELACION BENEFICIO- COSTO:

∑n=1

nBN

(1+i )n−I .=0

La relación beneficio costo que se ha hallado es 1.759441424 este valor nos dio mayor a uno

c. TASA INTERNA DE RETORNO (TIR)

BC

=∑n=1

n¿

(1+i)n

∑n=1

nCn

(1+i)n+ I .

La tasa interna de retorno es de un 35.32% es mayor al porcentaje de interés prestado

CONCLUSION.

El proyecto es aceptable ya que cumple todas las condiciones de los iniciadores financieros.

FACTIBILIDAD

Para ver si es factible el proceso, las ganancias deben ser mayores en gran medida, debido a que se debe de considerar los pagos por inversión del proyecto, el consumo de la electricidad, los permisos, entre otros aspectos. De acuerdo a las materias primas requeridas y a la producción de etilenglicol obtenidas del balance de materia, se analizan las utilidades:

VIII. CONCLUCION

Una vez realizado el proyecto en su totalidad, hemos conseguido nuestra meta en cuanto a la magnitud de información e importancia que tiene, puesto que hemos tratado todos los temas posibles en cuanto a la planta (producción del producto, plan de cuentas, estudio de mejora, etc.) he desarrollado con coherencia y con datos lo más reales posibles.

IX. BIBLIOGRAFIA

PDF Trabajo%20Prctico%20de%20Hysys%20%20tpintroduccion_hysys

PLANT DESIGN AND ECONOMIC FOR CHIMICAL ENGINEERS cuartaedicion de MAX S. PETER KLAUS D.TIMMERHAUS

PERACIONES UNITARIAS EN ING. QUIMICA cuarta edición DE WARREN L. MC CABE

PROCESO DE TRANSAPORTE Y OPERACIONES UNITARIAS tercera ediccionDe J. C. GEANKOPLIS

TERMODINAMICA PARA EL INGENIERO QUIMICO EN EL SIMULADOR HYSYS

LIBRO DE PROYECTOS DE BAZON REYNA TRUJILLO Y CRUZ LOPEZ ELIZAIDA

CONVERSION DE REACTORES EN HYSYS DE BY ROBERT P. HESKETH

INGENIERIA DE LAS REACCIONES QUIMICAS OCTAVA EDICION DE LEVENSPIEL

SIMULACIÓN COMPUTARIZADA DE LA ETAPA DE REACCIÓN DE UNA PLANTA DE PRODUCCIÓN DE GLICOLES DE VENEZUELA3e-mail: pisosrichard.ubv@gmail.com

“OBTENCION DE GAS DE SINTESIS Y PETROLEO SINTETICO POR EL METODO FISCHER – TROPSCH A ESCALA CONVENCIONAL” DE SIMEON OVANDO GONZALES Y GONZALO VARA ANIBARRO

X. ANEXOS:

1. CALCULO DE DEMANDA POTENCIAL:

NUMERO "X" AÑO OFERTA (BPD) "Y" X² XY1 2003 120 1 1202 2004 130 4 2603 2005 148 9 4444 2006 160 16 6405 2007 176 25 8806 2008 195 36 11707 2009 220 49 15408 2010 250 64 20009 2011 300 81 2700

10 2012 350 100 350055 2049 385 13254

Y=A+B*x Ec. 1

∑Y=AN+B∑X Ec. 2∑XY=A∑X+B∑X² Ec. 3

Y(2023)=Yd-Yo Ec. 4

UTILIZANDO Ec 2 y 3 TENEMOS :

A=72,6

B=24,0545En Ec. 1Ydem.=72,06+24,0545*21Ydem.=577,745Yofer.=578 BPDNUMERO"X" AÑO

DEMANDA(BPD) "Y" X² XY

1 2003 200 1 200

2 2004 400 4 8003 2005 500 9 15004 2006 650 16 26005 2007 700 25 35006 2008 730 36 43807 2009 800 49 56008 2010 850 64 68009 2011 920 81 8280

10 2012 1100 100 1100055 6850 385 44660

A=219,333B=84,667En Ec. 1Y dem.=219,33+84,667*21Y dem.=1997,33Ydem.=1998 BPD

DEMANDA POTENCIAL : para el año2023

Y (2023)=Yd−YoEc.4

Y (2023)=1998−578

Y (2023)=1420 BPD

2. CALCULO DE BALANCE DE MATERIA Y ENERGÍA:

Y (2023)=1420 BPD

Producción de etilenglicol

Q=1420 BPD∗(159L/1BP)∗(365D /1año)=82409700 L/añoFlujo másico:

M °=Ƥ∗QM °=1116(kg /m3)∗82409700(L/año)∗(1m3 /1000L)(1 Lbm/0.454Kg)

M °=2.025753859∗E 8Lbm /año

3. DISEÑO DE EQUIPOS PRINCIPALES

CONCIDERACIONES PARA EL CÁLCULO DE REACTORES:

Producción de etilenglicol: 2.025753859*108 Lbm/año

Días de operación: 365 días/año

Reacción isotérmica

Alimentación:

Corriente de óxido de etileno: 1 lbmol/ft3 de óxido de etileno en agua

Corriente de agua: Volumen igual al de óxido de etileno.

Reactor:

Conversión del 80%

PROCESO:

Continuo

Temperatura de la Reacciones: T= 55°C y P = 1 atm

Orden de la reacción: Se va a tener una reacción de primer orden

Postulados:

Mezcla homogénea Todo los reactivos entran al mismo tiempo la reactor No hay reacciones colaterales Operación isotérmica C = C.

DATOS:

K= 0.311min-1 Va=Vb

F= 2.025753859*108 Lbm/año T=55 °C

Ca0=1Lbmol/ pie3 P= atmosférica

d Nadt

=raV

Tabla de estequiometria a volumen constante

Ca= NaV

=NaVo

Fc=Fao∗Xa

Fc=2.025753859∗108∗Lbm /año∗((1lbm /mol)/62Lbm )∗(1año/365dia)∗(1dia /1440min)

Fc=6.2164 Lbmol /min

La ley de la velocidad:

−ra=KCaCa=Cao∗(1−Xa)

La reacción está en estado líquido: V =V0

V A 0=F A 0/CA 0=6.2164(Lbmol /min)/1(Lbmol / pie 3)

V A 0=6.2164 pie 3/min

V A 0=V B0

V 0=V A0+V B0=(6.2164+6.2164) pie3/min

V 0=12.4328 pie 3/min

ECUACION DE DISEÑO:

V=Fao∗Xa

−ra

Combinando ecuaciones para obtener el volumen del reactor

V= Fao∗Xa−ra

= Vo∗XaK (1−Xa)

V=(12.4328 pie3 /min∗0.8)/ (0.311min−1(1−0.8))

V=159.907 pie 3

Entonces el volumen del reactor será de 160 pie 3

Tiempo de residencia:

r= VVo

R=159.907 pie 3/12.4328 pie3 /min

R=12.8617min

Dimensiones de un reactor:

Siocupaundiámetro de8 pie

A=(¿ D 2)/4=¿(5 pie)2/ 4

A=19.6349

V=H∗A

H=V /A=160 pie3 /19.6349 pie 2

H=8.148 pie=2.1487m

Calculo del espesor de las paredes

Conveniente para el diseño de este tipo de reactor se tomarán en cuenta las limitaciones que maneja el código A. S. M. E., según la sección VIII División 1

Se mencionan las principales limitaciones:

Espesor mínimo será 3/32” (2.38 mm.)

El volumen mínimo que deberán tener los recipientes a presión diseñados y construidos bajo este Código, deberá ser de 120 galones.

La presión mínima a que deberán diseñarse los recipientes será de 14.7 Psia

(1 atmósfera).

El diámetro interior mínimo será de 6”.

La presión máxima de diseño será de 3,000 PSIA.

Deberán ser estacionarios.

El material SA-285 C es eficiente para la fabricación del cuerpo de varios recipientes, a temperaturas dentro de un rango de 15.6 a 243°C; para recipientes

Datos

D=5 pie

H=8.148 pie=2.1487m

Po=15 psia

Material SA−285C :

S=13800lb / plg2

Presiónhidrostática del producto :

P H=ρ etil .∗H

ρ etil=1116 kg/m 3∗((0.3048m)3/(1 pie)3)∗(1Lbm /0.454kg)

ρ etil=69.907Lbm / pie3

P H=ρ etil .∗H=69.907 Lbm / pie3∗8.148 pie=567.158Lbm / pie2∗(1 pie2 /144 pulg 2)

P H=3.9385 Lbm / pulg 2

Presiónde diseño:

P=Po+P H+30 Lbm / pulg 2

P=14.7 psia+3.9385 psia+30 psia

P=48.6385 Lbm/ pulg2

Caculo del espesor:

t= PRSE−0.6∗P

t=

48.6385Lbmpulg 2

∗36 pulg

13800Lbmpulg2

∗0.85−0.6 (48.6385 Lbmpulg 2 )

=¿

t=0 .1490pulg+0.09375pulg=0.24339pulg

Se ocupará un material SA-285 C con un espesor de ¼ Pulg.

Calculo de los espesores de la tapa inferior y superior:

Grafica de tapa superio e inferior del reactor

t= PLM2SE−0.2∗P

Datos :

P=48.6385 Lbm/ pulg2

L=72 pulg

R=4.5 pulg

E=0.85

S=13800Lbm / pulg2

M=L/r=72 pulg /(4.5 pulg )=16→ M=1.75

T=(48.6385 Lbm / pulg 2∗72 pulg∗1.75) /(2∗13800 Lbm / pulg∗0.85−0.2∗48.6385Lbm / pulg2)=0.2613 pulg

T=0.2613 pulgmenor a5/16 pulg.

El espesor es : t=5/16 pulg .

Calculo para el diseño del agitador:

CALCULO DEL IMPULSOR Para este caso por las propiedades del fluido se considera un impulsor de cuatro palas inclinadas (45°) y el uso de cuatro deflectores para mejorar la distribución de los fluidos

DIAMETRO DEL IMPULSOR:

Da=13∗Dt

Dónde :

Da=diámetro delimpulsor

Dt=diámetrodel tanque=5 pie

Da=13∗5 pie=1.667 pieDa=1.667 pie

DISTANCIA DEL CENTRO DE LAS PALAS CON EL FONDO DEL REACTOR

E=13∗Dt

DONDE :

E=distancia decentro de las palas al fondo del reactor

Dt=diámetrodel tanque=5 pie

E=13∗5 pie=1.667 pie

ANCHO DE LAS PALAS:

W=15∗Da

DONDE :

W=anchode las palas

Da=diámetro delimpulsor=1.667 pie

W=15∗1.667 pie=0.333 pie

LONGITUD DE LAS PALAS

L=14∗Da

DONDE :

L=longitud de la pala

Da=diámetro delimpulsor=1.667 pie

L=14∗1.667 pie=0.41675 pie

AREA DEL CILINDRO BARRIDA

Ap=DaW

DONDE :

W=anchode palas=0.333 pie

Da=diámetro delimpulsor=1.667 pie

Ap=(0.333 pie)∗(1.667 pie)=1.7439 pie 2

DEFLACTORES:

Seasumen4 deflactores parael reactor

J= 112

∗Dt

DONDE :

Dt=diámetrodel reactor=5 pie

J=anchode los deflectores

J= 112

∗5 pie=0.4166 pie

CALCULO DE POTENCIA EN LE IMPULSOR

En tanques con placas deflectoras, para números de Reynolds superiores aproximadamente a 10,000, el número de potencia es independiente del número de Reynolds y la viscosidad ya no influye. En este intervalo, el flujo es totalmente turbulento y se determina.

Np=Kt

Por lo tanto :

P=Kt∗n3∗D 5a∗¿

En la tabla se dan los valores de las constantes KT Y KL para varios tipos de impulsores y tanques.

Basándonos en el volumen del reactor y en nivel de agitación requerido por el tipo de fluidos que se manejan se emplea la siguiente tabla:

COMO ELVOLUMEN DELREACTOR=159.907 pie 3=1196.187 galones

Por tanto se requiere una velocidad de giro de 125 rpm de acuerdo a la tabla de nivel de velocidad

125 rpm=2ciclos por minutos

P=Kt∗n3∗D 5a∗¿

DONDE:

Kt=constante delimpulsor=1.27 (de la tablade Kt y KL)

N=númerode ciclos por segundo=2ciclos por minuto

Da=diámetro delimpulsor=1.667 pie=0.5081016m

¿1116 kg /m3

P=1.27∗(2)3∗(0.5081016m)5∗(1116 kg /m 3)

P=383.9818W

P=0.343KW

TABLA DE EFICIENCIA DE SOLDADURA

TABLA DE VALORES DE FACTOR M

DISEÑO DE LA TORRE DE DESTILACION EN “HYSYS”

Columna de de destilación simulada en hysys

EVALUACION ECONOMICA DE PROYECTO

CALCULO DEL VAN

VAN=∑n=1

nBN

(1+i)n−I .

RELACION BENEFICIO- COSTO:

∑n=1

nBN

(1+i )n−I .=0

TASA INTERNA DE RETORNO (TIR)

BC

=∑n=1

n¿

(1+i)n

∑n=1

nCn

(1+i)n+ I .

N°INGRESOS (Sus)

EGRESOS(Sus)

0 45360000 11 15000000 5000000 1,13 13274336 4424778,7612 19000000 7000000 1,2769 14879787 5482026,7843 24000000 10000000 1,442897 16633204 6930501,6234 30000000 12000000 1,63047361 18399562 7359824,7325 35000000 14000000 1,84243518 18996598 7598639,1056 40000000 15000000 2,08195175 19212741 7204777,917 47000000 16000000 2,35260548 19977850 6800970,3018 60000000 18000000 2,65844419 22569592 6770877,5119 75000000 20000000 3,00404194 24966363 6657696,668

10 90000000 22000000 3,39456739 26512951 6480943,659195422984 65711037,05