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Produccion de Acetaldehido A Partir de e
Produccion de Acetaldehido A Partir de e
Produccion de Acetaldehido A Partir de e
Informe final
pág.
1. INTRODUCCIÓN ..................................................................................................................... 4
2. DESCRIPCIÓN DEL PROCESO .............................................................................................. 6
3. CONDICIONES DE OPERACIÓN ............................................................................................ 8
4. ANÁLISIS DE SEGURIDAD DEL PROCESO ......................................................................... 20
5. RESUMEN DE EQUIPOS ...................................................................................................... 21
6. RESUMEN DE SERVICIOS INDUSTRIALES......................................................................... 28
7. ANÁLISIS DE COSTOS ......................................................................................................... 29
8. ANÁLISIS DE RENTABILIDAD .............................................................................................. 33
9. INDICADORES DE DESEMPEÑO ......................................................................................... 34
10. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ..................................................................................... 35
11. ANEXOS .............................................................................................................................. 37
LISTA DE FIGURAS
pág.
Figura 1. Diagrama de bloques.....................................................................................................6
Figura 2. Diagrama de síntesis de destilación. .............................................................................9
Figura 3. Perfil de temperatura T-201. ........................................................................................12
Figura 4. Perfil másico de vapores hidrógeno, acetaldehído y etanol, T-201. .............................13
Figura 5. Perfil másico líquido, de los 3 componentes líquidos, acetaldehído, etanol y agua
T-201. .........................................................................................................................................14
Figura 6. Perfil temperatura T-202. .............................................................................................15
Figura 7. Perfil líquido-vapor de todos los compuestos base másica columna T-202. ................16
Figura 8. Perfil temperatura T-203. .............................................................................................17
Figura 9. Perfil de concentración L-V etanol-agua, T-203. ..........................................................18
Figura 10. Curva isovolatilidad etanol-agua T-203. .....................................................................19
Figura 11. Diagrama de costos totales para la producción de acetaldehído. ..............................32
Figura 12. Diagrama de flujo de caja del proceso. (Grupo 3) ......................................................33
Figura 13. Diagrama de flujo de caja del proceso. (Grupo 3) ......................................................33
LISTA DE TABLAS
pág.
Tabla 1. Temperatura, presión y fracción de vapor para cada uno de los flujos del proceso. .....11
Tabla 2. Flujos másicos por componente y global para los flujos del proceso. ...........................11
Tabla 3. Flujos másicos por componente y global para los flujos del proceso. ...........................11
Tabla 4. Especificaciones de los intercambiadores de calor. ......................................................21
Tabla 5. Especificaciones de los intercambiadores de calor. ......................................................21
Tabla 6. Especificaciones de las bombas. ..................................................................................21
Tabla 7. Especificaciones de las columnas de destilación y recipientes vessels. .......................21
Tabla 8. Especificaciones del reactor. ........................................................................................22
Tabla 9. Especificaciones del soplador. ......................................................................................22
Tabla 10. Especificaciones de las unidades de refrigeración. .....................................................22
Tabla 11. Especificaciones de las unidades de refrigeración. .....................................................22
Tabla 12. Especificaciones del turbogenerador. .........................................................................23
Tabla 13 Consumo de servicios industriales de todo proceso.....................................................28
Tabla 14. Insumos. .....................................................................................................................29
Tabla 15. Insumos utilizados en el proceso. ...............................................................................29
Tabla 16. Costo de instalación de los equipos de acuerdo al paquete CAPCOST ......................29
Tabla 17. Energía y ganancias producidas por el turbogenerador en un año. ............................30
Tabla 18. Costos de nómina. ......................................................................................................30
Tabla 19. Indicadores de desempeño. ........................................................................................34
Informe final – Diseño y Análisis de Procesos
Producción de acetaldehído a partir de etanol
1. INTRODUCCIÓN
En los últimos años, existe un gran interés a nivel industrial por encontrar fuentes
renovables de energía, para minimizar emisiones de CO2 y depender menos de
combustibles fósiles que producen gases de efecto invernadero. Por esta razón, se han
aumentado los estudios para desarrollar alternativas de producción de compuestos con
amplio uso industrial, que se obtienen a partir de derivados del petróleo (Carotenuto &
Santacesaria, 2011). Un ejemplo notable es el acetaldehído el cual es un compuesto
orgánico volátil e incoloro, usado primordialmente como producto intermedio para producir
ácido acético, anhídrido acético, ácido láctico, crotonaldehido, n-butanol, 2-etilhexanol,
cloral, alquilaminas, piridinas, butadieno, entre otros. También, el acetaldehído tiene otras
aplicaciones industriales para la producción de plásticos, perfumes, saborizantes y
conservantes de productos alimenticios (Serrano et al., 2010).
Las materias primas principales para la obtención del acetaldehído han sido etanol,
acetileno y fracciones de hidrocarburos. La selección de éstas ha dependido de los países
influenciada por factores económicos e históricos. Actualmente, el 85% de la producción
mundial de acetaldehído se realiza mediante el proceso Wacker-Hoechst, donde ocurre
una oxidación indirecta del etileno con O2 del aire y cloruros de Cu y Pd como
catalizadores (Olah & Molnár, 2003). En este caso particular, la ruta química escogida es
la deshidrogenación de etanol debido a que Colombia es un gran productor de bioetanol
y además al deshidrogenarlo se puede obtener hidrógeno como coproducto, el cual posee
alto valor agregado. Se plantea utilizar cromita de cobre como agente catalizador, porque
la reacción es rápida, ocurre a temperaturas menores de 300 °C y se tiene un rendimiento
del 92% en la producción de acetaldehído. Las temperaturas de reacción estudiadas están
entre 225°C – 285°C (Peloso et al., 1979).
A continuación, se presenta el diagrama de bloques propuesto para la producción de acetaldehído a partir de etanol.
La reacción se lleva a cabo a una presión de 18.3 psia y 254 °C. El tiempo de reacción es
de 0.1 s. y el volumen activo de reacción (fase de vapor entre el reactor) es de 0.3 m 3. El
reactor tiene volumen de 0.6 m3. Con esto se puede ver que la fase activa dentro del
reactor es del 50%, cabe resaltar que dentro del reactor el catalizador tiene una
distribución uniforme dentro de cada punto del reactor aparte de eso el catalizador, tiene
un tamaño de partícula de 0.1 mm. Cabe resaltar que se tienen dos reactores, se utiliza
cada 5 días un reactor distinto ya que se debe regenerar el catalizador.
El flujo de salida del reactor entra a la primera columna de separación, el cual entra por
el fondo con una condición térmica de vapor saturado (q=0); esta columna no tiene
rehervidor, tiene 9 platos en el cual se realiza la separación de los 4 componentes:
hidrógeno, acetaldehído, etanol y agua siendo el más volátil de ellos el hidrógeno, el cual
sale completamente por la cima de la columna junto a un 23% de la cantidad de
acetaldehído que entra a la columna para evitar que la temperatura sea inferior a 20 C en
donde el acero cambia sus propiedades fisicomecánicas. En la primera columna, la
volatilidad relativa entre el acetaldehído y el etanol es superior a 7.25.
En el turbogenerador, funciona con combustible que es hidrogeno que se mezcla con aire
para producir 3.3 MW con una eficiencia de ciclo del 45%.
3. CONDICIONES DE OPERACIÓN
Dónde:
K: Coeficiente de absorción (Atm-1)
k: constante de velocidad de reacción homogénea (mol/s kg. cat. atm.)
p: presión parcial (atm)
Ke: conductividad térmica del pellet (J/m.h.°C)
A: Etanol
R: Hidrogeno
S: Acetaldehido
1166,6
ln 𝐾𝑎 = −1,175 +
𝑇(𝐾)
690,2
ln 𝐾𝑅,𝑆 = −1,057 +
𝑇(𝐾)
6189,1
ln 𝐾𝑒𝑞 = 11.82 −
𝑇(𝐾)
6189,1
(11.82− )
𝐾𝑒𝑞 = 𝑒 𝑇(𝐾)
Para separar este gas por la cima se mezcla con un 23% del etanol para que la
temperatura dentro de la columna no sea inferior a -20°C, ya que el acero inoxidable
cambia sus propiedades físicomecánicas. Por una corriente intermedia se extraerá el 65%
del acetaldehído que ingresa a la columna siendo el acetaldehído la segunda sustancia
más volátil de los componentes presentes, con una concentración másica del 99%.
Para evitar que el acetaldehído se queme con el hidrogeno y exista una pérdida de
1117kg/h de producto, equivalente al 23%; se hace una separación con unidades de
refrigeración. En éste caso una funciona con amoniaco y la otra con etileno. Por el fondo
sale agua, etanol y acetaldehído con 10 °C de subenfriamiento.
El condensador es un rehervidor tipo marmita que opera a -102 °C. Se utiliza etileno como
refrigerante para la separación de la mezcla hidrogeno-acetaldehído, donde el Hidrogeno
es llevado a un soplador para elevarle la presión a 40 psia y así enviarlo al turbogenerador
para ser quemado con un exceso de 325% de aire, produciendo 3.3 MW de energía. El
acetaldehído separado en el condensador se presuriza a 22.6 psia para almacenarlo de
forma segura.
Tabla 2. Flujos másicos por componente y global para los flujos del proceso.
Flujos másicos (Kg/h)
Componente 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
C2H6O 5214.1 5214.1 7336.8 7336.8 7336.8 7336.8 2215.3 2215.3 2215.3 0 0,00 8.3 E-63 0 0
H2O 345.9 345.9 469.6 469.6 469.6 469.6 468.5 468.5 468.5 0 0,00 6.8 E-10 0 0
C2H4O 0 0 53.6 53.6 53.6 53.6 4930 4930 4930 1117.4 1.7 1.7 0 0
H2 0 0 0 0 0 0 223.2 223.2 223.2 223.2 223.2 223.1 0 0
O2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 8465.4 8465.4
27879.6
N2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 27879.6
3
NO2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
Global 5560 5560 7860 7860 7860 7860 7837 7837 7837 1340.6 224.9 225 36345 36345
Tabla 3. Flujos másicos por componente y global para los flujos del proceso.
Flujos másicos (Kg/h)
Componente 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27
C2H6O 6.4 E-11 6.4 E-11 6.4 E-11 2.1 E-05 2.1 E-05 24.6 24.6 2190.7 6.9 2183.8 2122.7 2122,7 61.2
H2O 1994.2 1994.2 1994.2 1.2 E-03 1.2 E-03 7.4 7.4 461.2 2.1 459 123.7 123.7 335.3
C2H4O 1.7 1.7 1.7 1.1 E+03 1.1 E+03 3168 3168 644.6 591 53.6 53.6 53.6 0
H2 3.3 E-05 3.3 E-05 3.3 E-05 1.2 E-03 1.2 E-03 3.8 E-03 3.8 E-03 9.5 E-03 0 0 0 0 0
O2 6693.6 6693.6 6693.6 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
N2 6.4 E-11 6.4 E-11 6.4 E-11 2.1 E-05 2.1 E-05 24.6 0 0 0 0 0 0 0
NO2 1994.2 1994.2 1994.2 1.2 E-03 1.2 E-03 7.4 0 0 0 0 0 0 0
Global 1.7 1.7 1.7 1.1 E+03 1.1 E+03 3168 3200 3296.5 600 2696.5 2300 2300 396.5
Informe final – Diseño y Análisis de Procesos
Producción de acetaldehído a partir de etanol
Columna de destilación de hidrógeno, acetaldehído, etanol y agua. T-201
En la anterior figura, se ve que entre la etapa 2 y el condensador se realiza la separación del hidrogeno dentro de la columna; el
etanol sale por el fondo, mientras que el acetaldehido se enriquece en composición másica del fondo a la cima de la columna de
destilación. Se puede observar también, que el acetaldehído es el componente químico que está en mayor proporción en la cima
de la columna de destilación al ser este componente más volátil que el etanol.
Informe final – Diseño y Análisis de Procesos
Producción de acetaldehído a partir de etanol
Figura 5. Perfil másico líquido, de los 3 componentes líquidos, acetaldehído, etanol y agua T-201.
En la anterior figura, se observa que el etanol entra en la etapa 7 como vapor saturado el cual se va agotando a medida que va
del fondo a la cima de la columna. El acetaldehido es el componente que presenta una presión de vapor mayor entre los
componentes estudiados, por tanto, se va enriqueciendo del fondo a la cima de la columna donde se saca puro. Caso contrario,
ocurre con el agua que es el componente más pesado que se va agotando a medida que sube por la columna de tal forma que
en la cima de la columna no hay presencia de agua.
Informe final – Diseño y Análisis de Procesos
Producción de acetaldehído a partir de etanol
La condición térmica del alimento es de 10°C de subenfriamiento, ingresa en la tercera etapa teórica separando el 99% del
acetaldehído por la cima a 16 °C y a presión atmosférica. El líquido que sale se presuriza a 22.6 psia. Por el fondo se obtiene
etanol y agua como liquido saturado operando el rehervidor con una presión de 12.7 psia.
Figura 7. Perfil líquido-vapor de todos los compuestos base másica columna T-202.
Como se aprecia en la figura, la tendencia del perfil de composición líquido-vapor de cada uno de los componentes tiene un
comportamiento similar. También, se observa que la cima de la columna está enriquecida por acetaldehído en fase de vapor y
posteriormente condensándola. El fondo de la columna está enriquecido por etanol.
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Producción de acetaldehído a partir de etanol
En la columna de recuperación se ingresa agua y etanol en mayor proporción, se alimenta como liquido saturado en la etapa 13.
La columna opera al vacío, el rehervidor a una presión de 3 psia con un recobro de 1647 KW y el condensador a 2 psia. El
objetivo es disminuir el recobro y que así no sea tan costoso la separación. Por la cima se obtiene etanol con una recuperación
del 97% y una composición másica del 92.3%. Por el fondo se obtiene un flujo de 396 kg/h con una composición del 85% de
agua, que será tratada como agua residual no peligrosa.
No se necesita aire en el proceso, pero existe el peligro de que ingrese aire por lo cual se
colocan válvulas de seguridad para prevenir explosiones al no ingresarse aire por encima
del límite permitido (3-20%).
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5. RESUMEN DE EQUIPOS
Intercambiadores
Todos los intercambiadores usados son de tubo y coraza por ser los más robustos y
menos costos. Operan a presiones entre 0.12 Atm hasta 2.3 Atm. Para escoger el tipo de
intercambiador se tuvo en cuenta si hay cambio de fase dentro de él, la presión de
operación y el ΔT entre el fluido caliente y el fluido frio.
El intercambiador E101 es un rehervidor tipo marmita con cabezal flotante, ya que se debe
calentar un fluido de 30°C a 100 °C con una fracción de vapor en el flujo de salida del
16%. Se tiene en cuenta que el fluido que va por los tubos es el más corrosivo y que la
caída de presión por los tubos y la del gas que lleva a cabo la integración energética es
de 1.5 psi y 3 psi respectivamente. El aprovechamiento mínimo de temperatura es de
28°C entre los 2 fluidos.
Para el intercambiador E102 se tiene en cuenta las mismas heurísticas que en el anterior,
pero es este caso se evapora todo el fluido que ingresa, pues se lleva de una temperatura
de 100°C a 226°C, para que se cumpla la heurística de que el reactor tenga un
aprovechamiento mínimo de 28°C porque se está trabajando a temperatura mayores a
149°C.
Como tenemos un coproducto de 224 kg/h de hidrógeno en todo el proceso, con un poder
calorífico de 120 MJ, se utiliza un turbogenerador para hacer una integración energética
con el reactor y el intercambiador E102. A este último se aporta 485KW para elevar la
temperatura del fluido de interés. La eficiencia del ciclo es del 44%.
Se debe ingresar el fluido a la columna como vapor saturado porque así se aprovecha
más la energía del fluido, por lo tanto, el intercambiador E103 baja la temperatura del
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Producción de acetaldehído a partir de etanol
vapor sobrecalentado. La temperatura mínima de aprovechamiento es 11°C para
temperaturas entre 149 °C y 25 °C.
Para los intercambiadores E201, E202A, E203A E204 el fluido refrigerante es un líquido
de baja viscosidad por lo tanto la caída de presión debe ser igual a 5 psi. En el
intercambiador E201 el fluido de proceso es un gas y debe tener una caída de presión
igual a 3psi. La temperatura de aprovechamiento mínimo de este equipo es de 5.56°C
porque la temperatura de operación es menor a la del ambiente, lo mismo se aplica en el
intercambiador E202A. Éste último es un condensador total, por lo tanto, la caída de
presión del flujo que cambia de fase es de 1.5 psi.
Para los intercambiadores E202B, E203A y E203B la caída de presión del vapor de media
es de 3 psi y para el fluido de proceso que se está calentando debe ser de 5 psi porque
es un líquido de baja viscosidad. La temperatura mínima de aprovechamiento es de
11.1°C porque la temperatura esta entre 25°C y 149°C.
Para el intercambiador E204, la temperatura mínima de aprovechamiento es 5.56 °C
porque se opera con temperaturas inferiores a la temperatura ambiente. La caída de
presión debe ser de 5 psi porque es un líquido de baja viscosidad.
Todos los intercambiadores están sobreespecificados al 15%, es decir, el área que tienen
es el 15% más para evitar riesgos de fugas.
Bombas
Las bombas P101, P201, P202, P203, P204 y P205 son bombas centrifugas que trabajan
con una eficiencia mecánica del 20% y una eficiencia eléctrica del 95%. Para la bomba
P201, el tanque de almacenamiento de etanol debe estar al menos 3 pies de la succión y
en la descarga se hace al intercambiador en donde el soporte tiene 1.2 m. Por tanto, el
NPSH disponible es el NPSH requerido más 3 pies. Se utilizó una configuración 2 x 1 ya
que es una parte critica del proceso evitando que si se llega a presentar una falla en una
de las bombas en el proceso solamente se perderá al menos un 25%.
Se utiliza un promedio de piso de 4 metros. Los condensadores deben estar por encima
de 4 metros, es decir, el condensador se coloca en el segundo piso y la bomba en el
primer piso.
Se permite una acumulación en el tambor por 5 minutos, al cabo de ese tiempo se vacea.
La relación del largo sobre el diámetro del tambor (L/D) debe ser igual a 3. La capacidad
de llenado del tambor es del 50%. Se dimensiona sobre el doble de la capacidad.
Tanques de almacenamiento
El tanque que almacena el etanol es hecho de acero al carbón, ya que el etanol carburante
no es corrosivo. La relación largo sobre diámetro del tanque (L/D) es igual a 1. Se
dimensiona máximo de 12 a 14 metros. Se diseña el tanque para 10 días de operación
de la planta con un 20% de más, es decir, el nivel de tanque llega máximo al 80% y por
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seguridad 20% más. Este tanque es de techo fijo que se va a mantener refrigerado con
agua de enfriamiento.
Reactor
Columnas de destilación
Para determinar el número de platos reales se debe tener en cuenta el número de etapas
ideales generada a partir del simulador Aspen Plus V8.6, sin tener en cuenta la etapa del
condensador. Se calculó la eficiencia de la columna por medio de la volatilidad relativa
entre el acetaldehído y el etanol que es superior a 7.25, y así calcular el valor de la
eficiencia global de la columna del 75%, obteniendo así todo el hidrogeno y 23% del
acetaldehído de lo que ingresa a la columna, por la cima. Se separa el acetaldehído
restante por un plato intermedio de la columna, con una pureza del 99%, cumpliéndose
así las heurísticas de recuperación total de hidrogeno y pureza de la corriente intermedia.
Siendo el hidrogeno el compuesto más volátil presente en la mezcla de componentes que
le ingresan a la columna, trabajando así el condensador parcial de vapor de esta columna
a temperaturas no inferiores de -20ºC, ya que de no ser así el acero inoxidable presentaría
cambios en sus propiedades físico-mecánicas. El alimento a la columna se lleva a cabo
por el fondo debido a que ingresa como vapor saturado y así minimizar el gasto energético
de la misma. La columna se sobredimensiono con un factor del 10%, presentando así el
número total de platos reales. La distancia entre platos es de 30 pulgadas (2.5 ft) debido
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a que el promedio ponderado de la tensión superficial de los componentes en la columna
es inferior a la del agua, 65 dina/cm, produciéndose un factor espumoso.
La caída de presión por plato en la columna es de 0.1 psi, produciéndose así una caída
de presión total de 0.9 psi.
Para determinar el número de platos reales se debe tener en cuenta el número de etapas
ideales generada a partir del simulador Aspen Plus V8.6, sin tener en cuenta la etapa del
rehervidor ni el condensador. Se calculó la eficiencia de la columna; que es del 298.75%
debido a que la volatilidad media relativa entre el acetaldehído y etanol dentro de la etapa
de alimentación a la columna y condensador está en un rango de 8.27 a 63.13, siendo el
acetaldehído el compuesto más volátil presente en la mezcla de componentes que le
ingresan a la columna, trabajando así con un condensador total en esta columna. La
condición térmica del alimento se encuentra con 10 grados de subenfriamiento. La
columna se sobredimensiono con un factor del 10%, presentando así el número total de
platos reales. La distancia entre platos es de 30 pulgadas (2.5 ft) debido a que el promedio
ponderado de la tensión superficial de los componentes en la columna es inferior a la del
agua, 65 dina/cm, produciéndose espuma dentro de la columna.
La caída de presión por plato en la columna es de 0.1 psi, produciéndose así una caída
global de presión de 0.2 psi.
Para determinar el número de platos reales se debe tener en cuenta el número de etapas
ideales generada a partir del simulador Aspen Plus V8.6, sin tener en cuenta la etapa del
rehervidor ni el condensador. Se calculó la eficiencia de la columna; que es del 51.18%
debido a que la volatilidad relativa en el condensador entre el etanol y el agua es de
1.17%, siendo el etanol con la mayor presión de vapor presente en la mezcla binaria que
ingresa a la columna, trabajando así con un condensador total en esta columna. La
condición térmica del alimento se encuentra con 7 grados de subenfriamiento. La columna
se sobredimensiono con un factor del 10%, presentando así el número total de platos
reales. La distancia entre platos es de 30 pulgadas (2.5 ft) debido a que el promedio
ponderado de la tensión superficial de los componentes en la columna es inferior a la del
agua, 65 dina/cm, produciéndose espuma dentro de la columna.
Turbogenerador
Unidades de refrigeración
Con ayuda de la simulación de ASPEN Plus 8.6 se determinó la cantidad de calor necesaria para
el proceso de refrigeración:
Informe final – Diseño y Análisis de Procesos
Producción de acetaldehído a partir de etanol
5.83 ∗ 106 𝐵𝑇𝑈/ℎ
𝑄̇ = 1709 𝐾𝑊 = = 485.8 𝑡𝑜𝑛 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑓𝑖𝑔𝑒𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛
12000 𝐵𝑇𝑈/ℎ
Referencia diapositivas de proceso químicos de fabricación pag 28
𝐶𝑜 = 60 ∗ 103
S=485.8
So=200
α=0.7
𝑆 𝛼
𝑐 = 𝐵𝐶 = 𝐶𝑜 ∗ ( ) = 111673.6
𝑆𝑜
𝑣 2015 573.1
Cepci= = = 1.48
𝑣 1997 386.5
MF=1.42
MpF=FT=2.25
Caldera
Con ayuda del simulador Aspen 8.6 el calor necesario para calentar el reactor y para calentar los
rehervidores de la T202 y T203 es:
𝑄̇ = 4388𝐾𝑊
𝐹𝐵𝑀=𝐵1+𝐵2𝐹𝑀
FOB=272800
𝐹𝐵𝑀=𝐵1+𝐵2𝐹𝑀
FBM=4.3
Costo final del módulo=$1187335
No ponemos el precio anual porque se cambia cada 3 años. Se regenera cada 5 dias.
INSUMOS
7. ANÁLISIS DE COSTOS
La columna E203a se cotizo con esa pagina q envio Esteban y con el libro de Turton
Con ayuda del paquete CAPCOST se obtuvieron los precios de los equipos instalados y
las plantas auxiliares instaladas tal como se muestra en la tabla xxxx. Se debe tener en
cuenta que cada equipo tiene sus propias especificaciones y aunque se trate del mismo
equipo puede tener diferente precio de compra e instalación.
Nómina
Para el análisis económico se requiere contar con la nómina de empleados que se tendrá
en la planta, ya que estos implican un gasto mensual que se le deberá restar a los
ingresos.
Tabla 18. Costos de nómina.
Número de
Personal Cargo US$/Mensual US$ /Año
empleados
Operario (monitoreo) 24 14.172 170.067
No calificado Electricista 6 3.543 42.517
Electromecánico
6 3.543 42.517
(mantenimiento)
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Producción de acetaldehído a partir de etanol
Aseador 5 1.771 21.258
Vigilante 8 7.086 85.033
Ingeniero Químico 6 6.200 74.404
Ingeniero Mecatrónico 6 6.200 74.404
Calificado
Gerente técnico 1 3.543 42.517
Ingeniero Sanitario 3 2.155 37.202
Contador 1 886 10.629
Recursos humanos 1 886 10.629
Secretaria 4 2.362 28.344
Finanzas 1 616 10.629
Administración
Gerente general 1 4.724 56.689
Compra/ventas 1 1.181 14.172
Calidad 2 1.181 14.172
76 61.265 735.185
Informe final – Diseño y Análisis de Procesos
Producción de acetaldehído a partir de etanol
Costos de operación
Como se puede observar en la anterior figura, el costo de la materia prima es el que representa el mayor porcentaje del
costo total de manufactura (81.9%), debido a que el etanol carburante se tiene que importar y es un alcohol de un alto grado
de pureza (95%v/v). El costo de mano de obra abarca el 1.7% del costo total de manufactura, en este campo se tiene en
cuenta el salario de los trabajadores con sus prestaciones sociales (nómina).
El valor de la depreciación se calculó en base a lo estipulado en el capítulo 8 de Turton donde se multiplica 1% a los costos
de capital fijos. El valor del mantenimiento se multiplicó por el 6% de los costos de capital fijos. El costo de servicios se hizo
en la sección de resumen de servicios industriales del presente trabajo.
El costo total del proceso se determinó al dividir el costo total de manufactura entre la producción total de acetaldehido al
año (Ton/año).
Informe final – Diseño y Análisis de Procesos
Producción de acetaldehído a partir de etanol
8. ANÁLISIS DE RENTABILIDAD
60,0
40,0
20,0
0,0
-20,0
-40,0
-1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Tiempo de vida del proyecto (Años)
Figura 12. Diagrama de flujo de caja del proceso. (Grupo 3)
Los anteriores datos demuestran que ambos procesos son rentables, debido a que el
valor presente neto es positivo (VPN), así como la tasa interna de retorno (TIR).
Posteriormente, se compara la rentabilidad del proyecto con la tasa de oportunidad, que
es de 9,47% E.A. Hallando el valor presente neto.
Para el primer proceso, la inversión de los 2 primeros años (de acuerdo al diagrama de
flujo de caja) es de US$ 17.2 millones, así que el VPN al cabo de 10 años sería:
El retorno de la inversión es de US$ 25.31 millones, que es menor al valor presente neto
obtenido con el proceso 1, por lo tanto, es rentable y vale la pena realizar la inversión, que
además de acuerdo al diagrama de flujo de caja se recupera al cabo de 1.5 años.
A las mismas conclusiones se puede llegar comparando la tasa interna de retorno (TIR)
con la tasa de oportunidad, en ambos casos la TIR es mucho más alta que 9.47% E.A.
9. INDICADORES DE DESEMPEÑO
Carotenuto, G., & Santacesaria, E. (2011). Innovative processes for the production of
acetaldehyde , ethyl acetate and pure hydrogen by Ethanol. University of Naples
“Federico II.”
Olah, G., & Molnár, A. (2003). Hydrocarbon Chemistry. (W. John, Ed.) (2a Edicion).
Szeged, Hungary: Wiley-Interscience publication.
Peloso, A., Moresi, M., Mustachi, B., & Soraco, B. (1979). Kinetics of the
dehydrogenation of ethanol to acetaldehyde on unsupported catalysts. The
Canadian Journal of Chemical Engineering, 57, 159–164.
http://doi.org/10.1002/cjce.5450570206
Serrano Amarelle, M., Hernández Lizarraga, A., Haeffner Murt, J., Reyes León, C.,
Buscio Olivera, V., Solé i Garrigós, A., & Martínez Ramón, E. N. (2010). Planta
producción acetaldehído. Universidad Autonoma de Barcelona. Universidad
Autonoma de Barcelona.
Sistema de Información de Costos Eficientes para el Transporte Automotor de Carga
SICE-TAC. Ministerio del Trabajo. (n.d.). Retrieved from
https://www.mintransporte.gov.co/Publicaciones/en_lnea/sistema_de_informacin_de
_costos_eficientes_para_el_transporte_automotor_de_carga_sice-tac
Turton, R., Baile, R., Whitting, W., & Shaeiwitz, J. (2009). Analysis, Synthesis, and
Design of Chemical Processes. Pearson Education, Inc. (3th editio, Vol. 1). Prentice
Hall International Series. http://doi.org/10.1017/CBO9781107415324.004
Informe final – Diseño y Análisis de Procesos
Producción de acetaldehído a partir de etanol
Informe final – Diseño y Análisis de Procesos
Producción de acetaldehído a partir de etanol
11. ANEXOS
FICHAS DE SEGURIDAD
Etanol 96% [26] Acetaldehído [27] Hidrógeno comprimido [28]
Extremadamente inflamable. Muchas reacciones
Peligros Fácilmente Inflamable Extremadamente inflamable pueden producir incendio o explosión. Las mezclas
gas/aire son explosivas.
Fórmula CH3CH2OH CH3CHO H2
Peso molecular (g) 46,07 44.1 2
Temperatura de
78,5°C 20.2°C -253°C
ebullición
Punto de inflamación 13°C -38°C -18.15 °C
Temperatura de auto
425°C 185°C 500- 571.2 °C
ignición
El vapor se mezcla bien con el aire, formándose El vapor es más denso que el aire y puede extenderse a ras del El gas se mezcla bien con el aire, formándose
PELIGROS FÍSICOS
fácilmente mezclas explosivas. suelo; posible ignición en punto distante. fácilmente mezclas explosivas.
La sustancia puede formar peróxidos explosivos en contacto con
Reacciona lentamente con hipoclorito cálcico, óxido El calentamiento intenso origina combustión violenta
el aire. La sustancia puede polimerizar, bajo la influencia de
de plata y amoníaco originando peligro de incendio o explosión. Reacciona violentamente con aire,
ácidos e hidróxidos alcalinos bajo la presencia de trazas
PELIGROS y explosión. Reacciona violentamente con oxidantes oxígeno, halógenos y oxidantes fuertes, originando
metálicas (hierro), con peligro de incendio o explosión. La
QUÍMICOS fuertes tales como ácido nítrico, nitrato de plata, peligro de incendio y explosión. Los metales
sustancia es un agente reductor fuerte y reacciona violentamente
nitrato de mercurio o perclorato magnésico, catalizadores como el platino o el níquel aumentan
con oxidantes, ácidos fuertes, halógenos y aminas, originando
originando peligro de incendio y explosión. estas reacciones.
peligro de incendio y explosión.
Inhalación: Trasladar a la persona al aire libre.
Quitar las ropas contaminadas. Aclarar y lavar la piel con agua y
Contacto con la piel: Lavar abundantemente con
jabón. Proporcionar asistencia médica.
agua. Quitarse las ropas contaminadas Aire limpio, reposo. Respiración artificial si estuviera
Primeros auxilios Enjuagar con agua abundante durante varios minutos (quitar las
Ojos: Lavar con agua abundante manteniendo los indicada. Proporcionar asistencia médica.
lentes de contacto si puede hacerse con facilidad), después
párpados abiertos. Ingestión: Beber agua
proporcionar asistencia médica.
abundante. Provocar el vómito. No beber leche.
Medios de extinción adecuados: Agua. Dióxido de Medios de extinción adecuados: Polvo, espuma resistente al Cortar el suministro; si no es posible y no existe
Medidas contra carbono (CO2). Espuma. Polvo seco alcohol, agua en grandes cantidades, dióxido de carbono. riesgo para el entorno próximo, dejar que el incendio
incendio Riesgos especiales: Mantener alejado de fuentes de Evitar las llamas, NO producir chispas y NO fumar. NO poner en se extinga por sí mismo; en otros casos apagar con
ignición. Los vapores son más pesados que el aire. contacto con superficies calientes. agua pulverizada, polvo, CO2.
¡Evacuar la zona de peligro! Eliminar toda fuente de ignición.
Protección personal: filtro para gases y vapores orgánicos
Recoger con materiales absorbentes o en su defecto
adaptado a la concentración de la sustancia en el aire. Recoger, Eliminar toda fuente de ignición Evacuar la zona de
Medidas en caso de arena o tierra secas y depositar en contenedores
en la medida de lo posible, el líquido que se derrama y el ya peligro. Consultar a un experto. Ventilar. Eliminar el
vertido accidental para residuos para su posterior eliminación de
derramado en recipientes herméticos. Absorber el líquido vapor con agua pulverizada.
acuerdo con las normativas vigentes.
residual en arena o absorbente inerte y trasladarlo a un lugar
seguro. Eliminar el vapor con agua pulverizada.
A prueba de incendio. Separado de materiales incompatibles.
Recipientes bien cerrados. En local bien ventilado.
Ver Peligros Químicos. Enfriado. Mantener en la oscuridad.
Almacenamiento: Alejado de fuentes de ignición y calor. Temperatura A prueba de incendio. Mantener en lugar fresco.
Almacenar solamente si está estabilizado. Almacenar en un área
ambiente.
sin acceso a desagües o alcantarillas.
Clasificación de
riesgos