DISEÑO DE EQUIPOS PARA ACIDO FOSFORICO

DISEÑO DE EQUIPOS PRINCIPALES
Con la finalidad de diseñar los equipos es indispensable realizar los balances de masas correspondientes a cada línea del proceso, a continuación se presenta el Diagrama del Proceso de Producción de Ácido Fosfórico.















Figura X Diagrama del Proceso de Producción de Acido Fosfórico.

Balance de masa en el Evaporador
Siendo laproducción de ácido fosfórico deseada de 1560 TM / día (65 TM/h, determinada anteriormente en el tamaño de la planta), y como señala la descripción del proceso se evapora un 35% de la corriente de entrada del mismo tenemos:
F12 = 0,35*F11 (I) Despejando de la ecuación (I) F11 Obtenemos:
F13 = 0,65*F11 (II) F11 = (65TM/h)/ 0,65 = 100 TM/h

Y luego despejando F12 dela ecuación (II)
F12 = 0,35* 100TM/h = 35 TM/h
Balance de masa en el filtro
B.G.: F8 = F9 + F10 + F11 (III)
Según la reacción general de la formación de ácido fosfórico
Ca3 (PO4)2 + 3H2S04 + 6H2O 2H3PO4 + 3(CaSO4.2H2O)
Por cada 2 moles de ácido fosfórico formado se producen también 3 moles de yeso, a partir de esta relación se obtiene F9 transformando F13 (flujo másicodel ácido fosfórico) a través del peso molecular PMH3PO4 = 98 kg/kgmol.
F9 = 65  de yeso di hidratado.
Transformando a TM/h
F9 = 994, 897 TM/h
Con la finalidad de obtener el flujo másico que se recircula del filtro al reactor, se supone una relación de 12% del flujo másico que ingresa al filtro, entonces obtenemos:
F10 = 0,12*F8 (IV)
Sustituyendo esta última ecuación en (III):
F8 = 171,122 TM/h + 0,12*F8 + 100 TM/h ; F8 = 308,20 TM/h, en consecuencia:
F10 = 0,12*308,20 TM/h = 36,98 TM/h.

Balance por componente (P2O5) en el filtro
(P2O5) = 1
B.P.C.: X1(8)*F8 = X1(10)*F10 + X1(9)*F9 + X1(11)*F11 (V), despejando y sustituyendo los valores de los flujos másicos obtenemos:
X1(8) = 
Balance en el reactor
B.G.: F6 + F7 + F10 = F8 (VI)
Adicionalmente se cuentacon una relación entre la roca fosfática y el ácido sulfúrico que es 1,2. Así se asegura que reaccione la mayor cantidad de P2O5 en la roca con el ácido.
F6 = 1,2* F7 (VII)
Sustituyendo la ecuación (VII) en (VI) obtenemos:
1,2F7 + F7 + F10 = F8
2,2*F7 + F10 = F8 ; F7 = 
F6 = 1,2*123,2818 TM/h = 147, 9381 TM/h.





TABLA X FLUJOS MASICOS DE DISENO EN LAS CORRIENTES DE LAPLANTA DE ACIDO FOSFORICO
Corrientes
Flujo Másico (TM/h)
Entrada de la roca fosfática al reactor (6)
147,9381
Entrada de acido sulfúrico al reactor (7)
123,2818
Salida del lodo al reactor (8)
308,20
Salida del acido fosfórico del filtro (11)
100
Salida de vapor de agua en el evaporador (12)
35
Salida del acido fosfórico al 40% (13)
65
Salida de yeso del filtro (9)
171,122

CALCULOSPARA EL DISENO DEL REACTOR UTILIZADO EN EL PROCESO DE PRODUCCION DEL ACIDO FOSFORICO
Antes de empezar a dimensionar la capacidad del reactor, es necesario conocer un poco sobre que es un reactor y el tipo de reactor se va a utilizar en el proceso de producción de acido fosfórico.
Definición de Reactor: es un equipo en el cual se lleva a cabo una reacción de manera controlada, con el fin de obtenerun producto deseado en un tiempo estimado con una conversión dada.
Reactor CSTR: Es un reactor de tanque con agitación continua, esta herméticamente cerrado y el sistema de agitación hace posible una reacción homogénea. Además cuenta con una entrada y una salida continua de reactantes y productos, tienen gran utilidad a escala industrial y se utiliza frecuentemente para reacciones liquidas.
Acontinuación se presentan las ecuaciones para el dimensionamiento del reactor








Figura X. flujos másicos de entrada y salida del reactor
Calculo de la conversión de la roca fosfática
X =  (Fogler, 1999)
Donde:
Fa,o : flujo másico de P2O5 entrante al reactor ( TM/h)
Fa: flujo másico de P2O5 no reaccionante a la salida del reactor ( TM/h)
X: conversión de la roca fosfática...