Diseño Preliminar Del Proceso Sulfonato de Sodio Dodecilbenceno

8/21/2019 Diseo Preliminar Del Proceso Sulfonato de Sodio Dodecilbenceno

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UMSNHFACULTADDE

INGENIERAQUMICA

EXAMEN 1.-DISEO PRELIMINAR DEL PROCESOSULFONATO DE SODIO DODECILBENCENO

INGENIERA DE PROYECTOS EN

PLANTAS QUMICASProfesor.- Ing. Saldivar Medina Eric

Alumnos.-Brenda Garca de la Cruz

Elizabeth Ros Silva

Andrs Quintero Snchez

Morelia, Michoacn a 19 de Diciembre del 2012

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NDICEESTABLECIMIENTO DEL PROBLEMA....3

1.-Diagramas de Flujo..............52.-Areas de Proceso peligrosas...6

3.-Hojas de seguridad.......12

4.-Equipos Importantes......19

5.-Diseo de Proceso....20

6.-Tanques de Alimentacin....21

7.-Balance de Materiales Completo...25

8.-Indices y Costo total de la Inversin..31

9.-Costo de Mano de Obra...33

CONCLUSIN...35

BIBLIOGRAFA... ..35


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ESTABLECIMIENTO DEL PROBLEMA

Una compaa petrolera ha sido recientemente reorganizada y la nueva direccin ha decidido

que la compaa debe diversificar sus operaciones en el campo de la petroqumica para hacerla

competitiva. El departamento de investigacin de la compaa ha sugerido que un rea muy

promisoria en el campo de la petroqumica podra ser la manufactura de detergentes

biodegradables sintticos usando algunos de hidrocarburos actualmente disponibles en la

refinera. Por una parte el departamento de mercadeo indica que la compaa tendra una

opcin de cubrir un 2,5 por ciento de la demanda actual de detergente equivalente a 15

millones de libras por ao. Para continuar con el estudio y hacer una comparacin de

inversiones, se ha instruido al grupo de diseo proceder primero con un diseo preliminar y un

estimado actualizado de costos para la produccin de un detergente no biodegradable.

El proceso es el siguiente:

El dodeceno (C12H24) es cargado en un reactor que contiene benceno (C6h6) ytricloruro de aluminio (este ltimo acta como catalizador de la reaccin), la mezcla esagitada y enfriada para mantener la temperatura de reaccin en alrededor de 115grados Farenheit como mximo.

Se pone un exceso de benceno para evitar la produccin de subproductos ( productossecundarios). El requerimiento del tricloruro de aluminio es el 5 % en peso de la sumade los materiales dodeceno y benceno.

Despus de retirar el lodo del Tricloruro de aluminio, la mezcla de la reaccin es enviadoa un sistema de tres columnas seguidas de destilacin fraccionadas, para recuperar elexceso de benceno y de dodeceno (que son re-enviados al reactor), un hidrocarburoalquilarado liviano llamado dodecilbenceno (C6H5.C12H25), y un hidrocarburoalkilarado pesado.El dodecilbenceno es enviado a un reactor para su sulfonacin en este reactor desulfonacin se utiliza cido sulfrico al 100 %, llamado leum. La temperatura ptima desulfonacinest usualmente en 140 grado farenheit. La remocin del cido sulfrico (enexceso) del cido sulfnico (C12H25.C6H4.SO3H) es facilitado por la adicin de aguapara reducir la fuerza del cido sulfrico a un 78 %.El cido sulfnico (C12H25.C6H4.SO3H) es neutralizado con solucin de sosa custica al

20 % con un pH de 8 y a una temperatura de 125 grados farenheit. Al ser neutralizadose obtiene el elemento activo del detergente ABS el sulfonato sdico dedodecilbenceno(C12H25.C6H4.SO3Na).


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Luego se aaden los constructores qumicos, como el silicato de sodio, el cloruro desodio, el sulfato de sodio, la carboximetil celulosa, etc, pero en su mayor parte estconstituido por el sulfato de sodio) para mejorar las propiedades detersivas,humidificantes u otras deseadas en el producto final. Estos constructores constituyen el15 % del producto final.

Finalmente el producto es enviado a un secador tipo atomizador, del cual sale elproducto granulado.

El rendimiento de la etapa de alquilacin es del 90 %. El rendimiento en la etapa desulfonacin es del 100 %. Y, finalmente el rendimiento en la etapa de neutralizacin esdel 95 %.

La sulfonacin es esencialmente completa si la relacin del leum a dodecilbenceno esmantenida en 1,25.

La remocin del cido sulfrico en exceso es optimizado mediante la adicin de 0,244libras de agua por cada 1,25 libras de leum adicionado en la etapa de sulfonacin.

En la etapa de neutralizacin se aade un 25 % de exceso de hidrxido de solido al 20 %(sosa custica).


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1.-Diagramas de Flujo

Con el diagrama de flujo cuantitativo (donde se muestran las capacidades de los equipos y los

flujos de los materiales que maneja a las condiciones de proceso construir:

a) El diagrama de flujo en forma correcta con su simbologa y nomenclatura adecuada


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b) Construir un diagrama de planta para toda la instalacin enumerando las

diferentes reas (alquilacin, purificacin, sulfonacin, neutralizacin, secado y

empacado); previniendo una posible expansin a futura de la planta.


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Determinacin de las reas de trabajo necesarias

Las reas que debe tener la empresa para su buen desempeo son:

rea de la planta: 50 mts x 30 mts = 1.500 mts2.Almacn de materias primas: 30 mts x 7 mts = 210 m2.

Almacn de productos terminados: 30 mts x 7 mts = 210 m2.

rea para los tanques: 25 mts x 20 mts = 500 mts2.

Oficinas: 5 mts x 15 mts = 75 mts2.

Patio de recepcin y embarque de materiales (Taller):5 mts x 5 mts = 25 m2.

Sanitarios para produccin: 4 mts x 5 mts = 20 m2.

Sanitarios para oficinas: 4 mts x 5 mts = 20 m2.

Comedor:21 m2.

Estacionamiento: 20 mts x 10 mts= 200 m2 total 5 cajones.Caseta de Vigilancia: 2 mts x 1,5 mts = 3 m2.

reas verdes y de expansin: 22 mts x 5,5 mts = 121 m2.


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2. reas de proceso peligrosas

Haga una lista de todas las reas del proceso de Sulfonato de Sodio Dodecilbenceno quepuedan ser potencialmente peligrosas con respecto a la salud y a la seguridad del personal

de operacin. Qu precauciones en cada instancia debern tomarse para minimizar elpeligro?


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ZONA DE RIESGO RIESGO PRECAUCIONES

Alimentacin de lamateria prima al reactorde alkilacin.

Exposicin continua aaltas concentraciones decompuestoscancergenos como elbenceno.

Equipar al personal con elequipo de Seguridadpertinente: mascarilla,lentes de proteccin,camisolas, etc.Monitoreo adecuado delos flujos de entrada paraevitar fallas y porconsiguiente derrames.

Reactor de Alkilacin Falla en el control de latemperatura y presin,provocando que elbenceno y/o dodeceno sevolatilice y lostrabajadores lo aspiren.Posible explosin debidoa sobrepresin porsobrecalentamiento devapores.

Monitorearconstantemente laPresin y la Temperatura,as como la posiblepresencia de una fuga,equipar al personal con elequipo de seguridadpertinente. Revisarfrecuentemente lasentradas y salidas delagua de enfriamiento.

Columnas de destilacin1,2 y 3

Fugas debido al fallo detuberas y/o vlvulas,provocando el contactodirecto de los empleadoscon sustanciaspeligrosas.Falla en las vlvulas dealimentacin de vapor,provocandosobrecalentamiento encaso de vapor abundante,

derrame de lquidoacumulado en caso de nocalentamiento,sobrepresin y posibleexplosin debido a altasPresiones porsobrecalentamiento devapores.

Control y monitoreocontinuo de vlvulas dealimentacin, equiposproveedores de vapor(calderas), control ymonitoreo constante de laTemperatura y Presin dela columna, equipar conel equipo de seguridadadecuado al personal.Mantenimiento continuo

de vlvulas y tuberaspara evitarincrustaciones.


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Reactor de Sulfonacin Fugas debido al fallo detuberas y/o vlvulas,provocando el contactodirecto de los empleadoscon sustancias

peligrosas.Fallas debido a lacorrosin del equipo porel cido sulfricoprovocando derrames delmismo, tanto en el reactorcomo en las tuberas dealimentacin y salida deproductos del cido.Posible explosin debidoa las condiciones en las

que se encuentran losreactivos y productos.

Control y monitoreocontinuo de vlvulas dealimentacin, seleccinoportuna de materialesde construccin y

mantenimiento continuode los mismos.

Separador Fallas debido a lacorrosin del equipo porel cido sulfricoprovocando derrames delmismo, tanto en elseparador como en lastuberas de alimentaciny salida de productos.Fugas debido al fallo detuberas y/o vlvulas,provocando el contactodirecto de los empleadoscon sustancias peligrosas(cido sulfrico sinreaccionar).

Control y monitoreocontinuo de vlvulas dealimentacin, seleccinoportuna de materialesde construccin ymantenimiento continuode los mismos.

Reactor de neutralizacin Fallas debido a corrosinde equipo debido a laaccin del hidrxido y aposibles incrustacionesde sal en el equipo,vlvulas y tuberas,provocando derrames yel contacto directo de losempleados con estassustancias.

Control y monitoreocontinuo de vlvulas dealimentacin, seleccinoportuna de materialesde construccin ymantenimiento continuode los mismos.

Secador Fallas debido a corrosin Control y monitoreo


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de equipo debido a laaccin del hidrxido y aposibles incrustacionesde sal en el equipo,vlvulas y tuberas,

provocando que lacapacidad del secador serebase provocandosobrepresin, fatiga, etc.

continuo de vlvulas dealimentacin, seleccinoportuna de materialesde construccin ymantenimiento continuo

de los mismos, sobretodo de la vlvula dealimentacin de airecaliente y la de salida delproducto.

3. Hojas de Seguridad

Para realizar el nmero anterior consulte las fuentes bibliogrficas apropiadas paradeterminar las propiedades fsicas y qumicas as como su grado de toxicidad deldodeceno, cloruro de aluminio y de los productos qumicos que servirn como reactivospara todo el proceso (construir su hoja de seguridad).


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HOJAS DE SEGURIDAD

BENCENO ICSC: 0015

BENCENOCiclohexatrienoBenzolC6H6

Masa molecular: 78.1CAS: 71-43-2RTECS: CY1400000ICSC: 0015NU: 1114

CE: 601-020-00-8TIPOS DEPELIGRO/

EXPOSICIN

PELIGROS/SNTOMASAGUDOS

PREVENCIN LUCHA CONTRAINCENDIOS/PRIMEROSAUXILIOS

INCENDIOAltamente inflamable Evitar las llamas,

NO producir chispasy NO fumar

Polvo, AFFF, espuma,dixido de carbono.

EXPLOSIN

Las mezclas vapor/aireson explosivas. Riesgo de

incendio y explosin.

Sistema cerrado,ventilacin, equipo

elctrico y dealumbrado a pruebade explosin.

En caso de incendio:mantener fros los

bidones y demsinstalaciones rociandocon agua.

EXPOSICINEVITAR TODOCONTACTO!

Inhalacin

Vrtigo, somnolencia,dolor de cabeza, nuseas,jadeo, convulsiones,prdida del conocimiento.

Ventilacin,extraccin localizadao proteccinrespiratoria.

Aire limpio, reposo yproporcionar asistenciamdica.

Piel

PUEDEABSORBERSE!Piel seca (para mayorinformacin, vaseInhalacin).

Guantes protectoresy traje de proteccin.

Quitar las ropascontaminadas, aclarar lapiel con agua abundanteo ducharse yproporcionar asistenciamdica.

Ojos Pantalla facial o Enjuagar con agua


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proteccin ocularcombinada con laproteccinrespiratoria.

abundante durantevarios minutos (quitarlas lentes de contacto, sipuede hacerse confacilidad) y proporcionar

asistencia mdica.

Ingestin

Dolor abdominal y degarganta, vmitos (paramayor informacin, vaseInhalacin).

No comer, ni beber,ni fumar durante eltrabajo.

Enjuagar la boca, NOprovocar el vmito yproporcionar asistenciamdica.

BENCENO ICSC: 0015

DA

TOS

IMP0RTANT

E

ESTADO FSICO; ASPECTO:Lquido incoloro, de olor caracterstico.PELIGROS FSICOS:El vapor es ms denso que el aire y puedeextenderse a ras del suelo; posibleignicin en punto distante.

PELIGROS QUMICOS:Reacciona violentamente con oxidantes yhalgenos, originando peligro de incendioy explosin.LIMITES DE EXPOSICINTLV (como TWA): 10 ppm; 32mg/m3A2 (ACGIH 1993-1994).VAS DE EXPOSICINLa sustancia se puede absorber porinhalacin y a travs de la piel.RIESGO DE INHALACIN:Por evaporacin de esta sustancia a 20C,se puede alcanzar bastante rpidamente

una concentracin nociva en el aire.

EFECTOS DE EXPOSICIN DECORTA DURACINLa sustancia irrita la piel y el tractorespiratorio.La ingestin del lquido puede dar

lugar a la aspiracin del mismo porlos pulmones y el consiguienteriesgo de neumonitis qumica.La sustancia puede causar efectosen el sistema nervioso central.La exposicin por encima del OELpuede producir prdida delconocimiento.EFECTOS DE EXPOSICINPROLONGADA O REPETIDAEl lquido desengrasa la piel.La sustancia puede afectar a la

sangre, al hgado y al sistemainmunolgico.Esta sustancia es carcingena paralos seres humanos.

PROPIEDADESFSICAS

Punto de ebullicin: 80CPunto de fusin: 6CDensidad relativa (aqua = 1): 0.9Solubilidad en agua, g/100 ml at25C: 0.18Presin de vapor, kPa a 20C: 10Densidad relativa de vapor (aire =1): 2.7

Densidad relativa de la mezcla vapor/airea 20C (aire= 1): 1.2Punto de inflamacin: -11C (c.c.)Temperatura de autoignicin: alrededor de500CLmites de explosividad, % en volumen en elaire: 1.2-8.0Coeficiente de reparto octanol/agua como logPow: 2.13


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HIDRXIDO DE SODIO ICSC: 0360HIDRXIDO DE SODIOHidrxido sdicoSosa casticaSosaNaOH

Masa molecular: 40.0CAS: 1310-73-2RTECS: WB4900000ICSC: 0360NU: 1823CE: 011-002-00-6

TIPOS DEPELIGRO/

EXPOSICIN

PELIGROS/SNTOMASAGUDOS

PREVENCIN LUCHACONTRA

INCENDIOS/PRIMEROSAUXILIOS

INCENDIO

No combustible En caso deincendio en elentorno: estn

permitidos todoslos agentesextintores.

EXPLOSIN

EXPOSICIN

EVITAR LADISPERSINDEL POLVO!EVITAR TODOCONTACTO!

CONSULTAR ALMEDICO ENTODOS LOSCASOS!

Inhalacin

Corrosivo. Sensacin dequemazn, tos, dificultadrespiratoria.

Extraccinlocalizada oproteccinrespiratoria.

Aire limpio,reposo, posicin desemiincorporado,respiracinartificial siestuviera indicaday proporcionar


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asistencia mdica.

Piel

Corrosivo.Enrojecimiento, gravesquemaduras cutneas,dolor.

Guantesprotectores y trajede proteccin.

Quitar las ropascontaminadas,aclarar la piel conagua abundante o

ducharse yproporcionarasistencia mdica.

Ojos

Corrosivo.Enrojecimiento, dolor,visin borrosa,quemaduras profundasgraves.

Pantalla facial oproteccin ocularcombinada con laproteccinrespiratoria, si setrata de polvo.

Enjuagar con aguaabundante durantevarios minutos(quitar las lentes decontacto, si puedehacerse confacilidad) yproporcionarasistencia mdica.

Ingestin

Corrosivo. Dolorabdominal, sensacin dequemazn, diarrea,vmitos, colapso.

No comer, nibeber, ni fumardurante el trabajo.

Enjuagar la boca,NO provocar elvmito, dar a beberagua abundante yproporcionarasistencia mdica.


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HIDRXIDO DE SODIO ICSC: 0360

DATOS

IMP

0RTANTE

ESTADO FSICO; ASPECTOSlido blanco, deliquescente en diversasformas e inodoro.

PELIGROS QUMICOSLa sustancia es una base fuerte, reaccionaviolentamente con cidos y es corrosivaen ambientes hmedos para metales talescomo cinc, aluminio, estao y plomo,originando hidrgeno (combustible yexplosivo).Ataca a algunas formas de plstico,caucho y recubrimientos.Absorbe rpidamente dixido de carbono

y agua del aire.Puede generar calor en contacto con lahumedad o el agua.

LIMITES DE EXPOSICINTLV (como valor techo): 2mg/m3(ACGIH 1993-1994).

VAS DE EXPOSICINLa sustancia se puede absorber porinhalacin del aerosol y por ingestin.

RIESGO DE INHALACINLa evaporacin a 20C es despreciable;sin embargo, se puede alcanzarrpidamente una concentracin nociva de

partculas en el aire.

EFECTOS DE EXPOSICIN DECORTA DURACINCorrosiva. La sustancia es muy corrosiva

para los ojos, la piel y el tractorespiratorio.Corrosiva por ingestin. La inhalacin delaerosol de la sustancia puede originaredema pulmonar.

EFECTOS DE EXPOSICINPROLONGADA O REPETIDAEl contacto prolongado o repetido con la

piel puede producir dermatitis.

PROPIEDADESFSICAS

Punto de ebullicin: 1390C

Punto de fusin: 318CDensidad relativa (agua = 1): 2.1Solubilidad en agua, g/100 ml a 20C: 109Presin de vapor, kPa a 739C: 0.13


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4. Equipos Importantes

Se puede encontrar equipos importantes de proceso que hayan sido omitidos, por otro

lado algunos equipos pueden ser redundantes, en cada caso haga una breve sugerenciapara indicar como puede corregirse el error y que equipo adicional puede ser necesario:

Primero haremos mencin al proceso de sulfonacin para despus mencionar los

equipos que posiblemente pudieran faltar.

Se ha de usar leum del 20% o menos, ya que a concentraciones superiores puede serdemasiado spera para sulfonar. La sulfonacin continua con leum es un proceso queconsta de 4 etapas. Primero el dodecilbenceno se hace reaccionar con un exceso de leumal 20% en peso. La reaccin se lleva a cabo en un reactor de tipo lazo, que consiste en una

bomba centrfuga de alta capacidad, donde el dodecilbenceno y el leum se mezclan. Unintercambiador de calor mantiene la temperatura. El producto resultante pasa al hold-upcoil (bobina de interrupcin), donde el dodecibenceno no sulfonado tiene tiempo parareaccionar. En un segundo reactor del mismo tipo el producto no sulfonado se diluye conagua para reducir la fuerza del cido sulfrico al 75-80%.El producto diluido se separa en dos fases: la inferior es una capa de cido acuoso que seelimina como cido gastado, que contiene la gran parte del color producido en lasulfonacin. La capa superior contiene un 90% del cido dodecilbenceno sulfnico, elresto es cido sulfrico diluido.

Al ver el diagrama de flujo de la planta nos percatamos que en el proceso de sulfonacin

pudiera hacer falta una bobina de interrupcin donde el dodecilbenceno sin reaccionar

tendr tiempo para hacerlo y de esta manera tener menores perdidas del reactivo, otro

equipo de importante que tambin falta en esa misma rea de proceso es el tanque de

almacenamiento de agua que es utilizada para diluir el producto no sulfonado.


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5. Diseo del procesoEn la industria del detergente en polvo se llevan a cabo unos procesos para la obtencinde este producto. A continuacin se detalla el tratamiento que se le da al efluente acido

que sale del proceso de sulfonacin.

Los agentes de sulfonacin son poderosos compuestos qumicos con propiedadesoxidantes y deshidratantes. Como consecuencia de ello se pueden producir algunasreacciones laterales como la deterioracin del color, si no se toman precauciones. Unas delas medidas a tomar en cuenta son evitar el exceso del agente de sulfonacin, evitarelevadas temperaturas o no diluir el agente.

En el proceso de sulfonacin despus de que se diluyo el dodecilbenceno sin reaccionarfue pasado aun separador donde el producto diluido se separa en dos fases, el tiempo deseparacin depende de varios factores tales como: configuracin del tanque, viscosidad y

propiedades del cido sulfnico, temperatura y grado de aireacin en las corrientes dealimentacin: la parte inferior es una capa de cido acuoso que se elimina como cidogastado, que contiene la gran parte del color producido en la sulfonacin. La capa superiorcontiene un 90% del cido dodecilbencensulfnico, el resto es cido sulfrico diluido queser posteriormente enviada a un proceso de neutralizacin.Nuestra atencin estar puesta el darle un tratamiento adecuado al efluente.El aire que sale del sulfonador contiene: niebla de cido sulfnico, y trixido de azufre sinreaccionar.El sistema de limpieza a adoptar depende de varios factores, incluyendo requerimientoslegales para la calidad de los efluentes gaseosos descargados en la atmsfera. La niebla

cida se puede eliminar por ciclones, aunque tambin se pueden usar precipitadoreselectrostticos o una pocin ms sencilla ser neutralizar cn sosa la corriente de efluentes.Los precipitadores electrostticos son dispositivos que se utilizan para atrapar partculasmediante su ionizacin,atrayndolas por una carga electrosttica inducida. Se empleanpara reducir la contaminacin atmosfrica producida por humos y otros desechosindustriales gaseosos, especialmente en las fbricas que funcionan con combustiblesfsiles.

Los precipitadores electrostticos son dispositivos de filtracin altamente eficientes, quemnimamente impiden el flujo de los gases a travs del dispositivo, y pueden eliminarfcilmente finas partculas como polvo y humo de la corriente de aire.
http://es.wikipedia.org/wiki/Ionizaci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Electrost%C3%A1ticahttp://es.wikipedia.org/wiki/Contaminaci%C3%B3n_atmosf%C3%A9ricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Combustible_f%C3%B3silhttp://es.wikipedia.org/wiki/Combustible_f%C3%B3silhttp://es.wikipedia.org/wiki/Combustible_f%C3%B3silhttp://es.wikipedia.org/wiki/Combustible_f%C3%B3silhttp://es.wikipedia.org/wiki/Contaminaci%C3%B3n_atmosf%C3%A9ricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Electrost%C3%A1ticahttp://es.wikipedia.org/wiki/Ionizaci%C3%B3n


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6. Tanques de AlimentacinHaga un diseo de ingeniera bsica para los tanques de alimentacin del H2S del NaOHy del H2O que se alimentan en cada una de las etapas del proceso.

Utilizando reglas heursticas de diseo comentadas en clase por el profesor y sustradas

del libro chemical process equipment de Stanley M Walas, se sugiere para tanques con

capacidad >10000 gal se utilizan tanques verticales con cimentaciones de concreto y

anclaje de acero.

1) Para el tanque para el leum que ser utilizado para la sulfonacin:

Datos:

Densidad del leum al 20%= 1.927 kg/L

Masa de leum= 43951lb

V=m/d=43951lb/[(1.927kg/L)(2.2lb/kg)(3.7854L/gal)=2738.75gal

Pero como queremos almacenarlo por 6 das

(2738.75gal)(6)=16432.50gal

Por lo tanto seleccionaremos un tanque de 20000 gal con las siguientes especificaciones

tomadas de la tabla 18.2 del libro de Walas:

Capacidad nominal (gal)=20000

Dimetro exterior=10-0

Longitud aproximada=34-1

Espesor de la placa de acero=1/4

Peso =14130

Numero de soportes=3

2ol

20%

leum

20000 gal


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2)

Para el agua alimentada al separador:

Datos:

Densidad del agua=1kg/L

Masa de agua=8579lb

V=m/d=8579lb/[(1kg/L)(2.2lb/kg)(3.7854L/gal)]=1030.15 gal


(1030.15 gal)(6)=6180.92 gal

Capacidad nominal (gal)=8000



Espesor de la placa de acero=1/4

Peso =7280


3)

Para el cido que sale del separador:

Datos:

Densidad del cido al 78%=14.81lb/gal

Masa de cido=36861lb

V=m/d=36861lb/14.81lb/gal=2488.92 gal


(2488.92 gal)(6)=14933.55 gal

Capacidad nominal(gal)=15000



Espesor de la placa de acero=1/4- 5/16


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Peso =14620


4)

Para la sosa que se utiliza en el neutralizador:

Datos:

Densidad de la sosa al 20%=1.51 kg/L

Masa de la sosa=55085lb

V=m/d=55085lb/12.57lb/gal=4380.48 gal


(4380.48 gal)(6)=26282.89 gal

Capacidad nominal (gal)=30000gal


Altura=18-0

Placas de fondo=1/4

placas de techo=3/15

Capacidad aproximada de trabajo=1114 bbl

5) Y para el agua que se utiliza en el spray dryer:

Datos:

Densidad del agua=1 kg/L

Masa del agua=52399lb

V=m/d=52399lb/8.32lb/gal= 6291.99gal


(6291.99gal)(6)=37751.98 gal

Capacidad nominal (gal)=40000gal


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Altura=18-11

Placas de fondo=1/4

Placas de techo=3/15

Capacidad aproximada de trabajo=1114 bbl

Como lo haba comentado el maestro en clase con la finalidad de simplificar el diseo de

tanques se tomar una sola medida el de mayor capacidad en este caso el del agua.

Para el costo del tanque nos basamos en la grfica del libro de plant design and

economics for chemical engineers de Max S Peters y col.

Vemos la grfica # 12-55 y se lee aproximadamente un costo de$ 37000 usd con fondoplano, escaleras, complementos de fondo y escaleras pero esto es para un solo tanque y

como nosotros tenemos 5

(5TQs)x(37000)=$185000usd


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7. Balance de materiales completo para el proceso

Se va a fabricar un detergente biodegradable, ABS. La planta debe producir quince

millones de libras de detergente ABS, al ao.La planta operar 300 dias al ao, 65 dias se destinarn al mantenimiento de los equipos.El 85 % del detergente ABS, constituye el elemento activo que es el sulfonato sdico dedodecilbenceno. El 15 % restantes son materiales inertes llamados constructores comoel sulfato de sodio, o, carbonato de sodio, o, carboximetil celulosa.

Determinar:1. Las cantidades de benceno, dodeceno y tricloruro de aluminio, que se necesitan.

2. El balance de masa del proceso

3. Determinar el volumen del primer reactor (donde se realiza la alquilacin)

La densidad del tricloruro de aluminio es de 2,44 Kg/lLa densidad del benceno es: 0,88 Kg/lLa densidad del dodeceno es : 0,7632 Kg/l

DatosDodeceno C12H24Benceno C6H615000000 lb/aoDetergente 85% sulfanato de dodecilbenceno15% aditivos, otros (inertes contructores)

Tiempo q dura la reaccin = 3horas4 horas por cicloTemperatura del agua de enfriamiento = 80 y 90F At = 10F


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1. Alquilacin

C12H24 + C6H6 C12H25.C6H5 + lo que no reaccionCl3Al

Rendimiento 90%Ahf= -51239cal/gmol + Ahf= 11717cal/gmol Ahf= -54348cal/gmol

2. Sulfonacin

C12H25C6H5 + H2SO4 C12H25C6H4.SO3H + H2ORendimiento 100%

3. Neutralizacin

C12H25C6H4 + SO3H + NaOH C12H25C6H4.SO3Na + H2ORendimiento 95%

CLCULOS

Sulfonato


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Las cantidades de benceno, dodeceno y tricloruro de aluminio, que se necesitan.

Benceno

Dodecilbenceno


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Balance de masa del proceso:


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Determinar el volumen del primer reactor (donde se realiza la alquilacin)


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8. ndices y costo total de la inversin

Actualizar los ndices para el ao 2012 y calcular el costo total de la inversin con los tres

ndices siguientes:a) Indices de Marshall and Swiftb) Indices de Nelsonc) Indices de chemical engineering (CE)

A continuacin son mostrados los ndices actualizados de Marshall.Para actualizar los ndices, fue necesario hacer una extrapolacin otra opcin es demanera grfica por medio de un ajuste.

Ao Marshall Nelson CE

1987 814 1121.5 324

1988 852 1164.5 343

1989 895 1195.9 355

1990 915.1 1225.7 357.6

1991 930.6 1252.9 361.3

1992 943.1 1277.3 358.2

1993 964.2 1310.8 359.2

1994 993.4 1349.7 368.1

1995 1027.5 1392.1 381.1

1996 1039.1 1418.7 381.7

1997 1056.8 1449.2 386.51998 1061.9 1477.6 389.5

1999 1068.3 1497.2 390.6

2000 1089 1542.7 394.1

2001 1093.9 1579.7 394.3

2002 1104.2 1642.2 395.6

2003 1123.6 1710.4 402

2004 1178.5 1833.6 444.2

2005 1244.5 1918.8 468.2

2006 1302.3 2008.1 499.6

2007 1373.3 2251.4 525.4

2008 1449.3 2511.8338 575.4

2009 1525.3 2772.26761 521.9

2010 1601.3 3032.70141 550.8

2011 1677.3 3293.13521 585.7

2012 1753.3 3553.56901 620.6


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Con mtodo C fueron calculados el costo total de inversin de la planta con los tres

ndices del 2012 mostrados anteriormente.

Mtodo C COSTO $1990

PROCESOSLIQ

MARSHALL2012

NELSON2012

CE2012

costos directos

Costo del equipo adquirido 1,165,000 1 2,232099.77 3,296160.15 2,021809.28

Costo de instalacin delequipo

547,600 0.47 1,049086.892 1549195.271 950250.3616

Costo de instrumentacin ycontrol

209,700 0.18 4,01777.9586 593308.827 363925.6704

costo de lneas tuberas yinstaladas

768,900 0.66 1473185.848 2175465.699 1334394.125

Electrnicos ya instalados 128,200 0.11 245530.9747 362577.6165 222399.0208

Edificios 209,700 0.18 401777.9586 593308.827 363925.6704

Bandas yacondicionamiento

116,500 0.1 223209.977 329616.015 202180.928

Servicios 815,500 0.7 1562469.839 2307312.105 1415266.496

COSTO TOTAL DIRECTODELA PLANTA

3,961,100 7589139.218 11206944.51 6874151.552

Costos indirectos

Ingeniera y supervisin 384,500 0.33 736592.9241 1087732.85 667197.0624Costos de construccin 477,700 0.41 915160.9057 1351425.662 828941.8048

Contratistas 244,700 0.21 468740.9517 692193.6315 424579.9488

Contingencia 489,300 0.42 937481.9034 1384387.263 849159.8976

COSTO TOTAL INDIRECTODE LA PLANTA

1,596,200 3057976.685 4515739.406 2769878.714

PARA 1990 PARA 2012 PARA 2012 PARA 2012

INVERSION CAPITAL FIJA 5,557,300 15722683.92 15722683.92 9644030.266

INVERSION TOTAL 6538000 18,497275.19 18,497275.19 11,345917.96

INVERSION DE TRABAJO 980,700 2774591.279 2774591.279 1701887.694


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El costo del equipo adquirido en 2012=CA =CB

Con esta frmula fueron obtenidos los costos del equipo adquirido en el ao 2012 con lostres tipos de ndices.

( )

Este es el costo del equipo adquirido usando los ndices de Marshall.

(

)

Este es el costo del equipo adquirido usando los ndices de Nelson. Y por ltimocalcularemos el costo del equipo por medio de los ndices de Chemical Engineering.

()

Los resultados obtenidos fueron los siguientes para el ao 2012 la inversin de capitaltotal calculada con el mtodo de Marshall es 18,497275.19, con el ndice de Nelson es18,497275.19 y con los ndices de Chemical Engineering es 11,345917.96.

9. Costo de mano de obraConocemos la produccin anual de jabn que es de 15000000 lb/ao se hacen las

conversiones necesarias para poder utilizar la grfica 6-8 del libro de Peters.

( ) (

) (

)


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Del libro de Peters de la tabla 6-8. SE obtiene el valor de las horas / da por paso del

proceso.

Como sabemos que nuestra produccin tiene 6 pasos (alquilacion, purificacin,sulfunacin, neutralizacin, secado y empacado) se multiplica las horas da por 6 y nos da

las horas totales por da para nuestra produccin.

( )

Despus se multiplica el valor de por 300 das laborales para obtener las horasao.

( ) ( )

Con el valor se multiplica por el sueldo salario mnimo en Mxico en la zona Aque es de $62.33 y se obtiene el costo de mano de obra anual para la zona A.

( )


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Con el valor se multiplica por el sueldo salario mnimo en Mxico en la zona Bque es de $59.08 y se obtiene el costo de mano de obra anual para la zona B.

( )

CONCLUSIN

El diseo preliminar de ingeniera puede describirse como el proceso de aplicar las

diversas tcnicas, metodologas y principios cientficos con objeto de definir un

dispositivo, un proceso o un sistema (encaminado a cubrir una cierta necesidad) con el

suficiente detalle para permitir su realizacin.

BIBLOGRAFA

Plant Design and Economics for Chemical Engineers, 4th Edition. Max S. Peters

(Author), Klaus D. Timmerhaus (Author).

Applied Process Design for Chemical and Petrochemical Plants: Volume 1, Third

Edition (Applied Process Design for Chemical & Petrochemical Plants) Ernest E.

Ludwig (Author).

Analysis Synthesis and Design of Chemical Processes [no book only CD]

Richard Turton (Author), Richard C. Bailie (Author), Wallace B. Whiting (Author),

Joseph A. Shaeiwitz (Author).

Diseño Preliminar Del Proceso Sulfonato de Sodio Dodecilbenceno

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