Reactores

UNIVERSIDAD TÉCNICA FEDERICO SANTA MARÍA DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA QUÍMICA Y AMBIENTAL DISEÑO DE REACTORES ILQ261

Entrega Final Proyecto Anhídrido Ftálico
El documento contiene un estudio de mercado, que considera producción del producto, exportación e importación, estudio de los presión entre otros. Además posee un estudio técnico detallado con el diseño integral del Reactor paraproducción de Anhídrido Ftálico y selección de los equipos más importantes para este proceso. Por último se realiza una pequeña evaluación económica de los equipos más importantes.
Profesor Integrantes

Entrega Final Proyecto Anhídrido Ftálico
Patricio Núñez Claudio Bonati Rodrigo Mery Danko Novacovic Camila Olea Juan Pablo San Martín Nathaly Verdejo

1

Resumen Ejecutivo
ElAnhídrido Ftálico es un compuesto químico utilizado principalmente para la producción de plásticos y resinas alquílicas. Dada su creciente demanda en el mercado por su gran versatilidad de aplicaciones en la industria, su precio va en aumento alcanzado el año 2010 en valor de 1,28 [US$/Kg]. Chile se encuentra estratégicamente bien posicionado para abastecer de forma eficiente el mercado sudamericanodebido a que los mayores productores se encuentran distantes. Con el fin de posicionarse en el mercado, satisfacer la demanda creciente y reducir los costos de producción se ha decido generar 50.000 [TPA] de anhídrido ftálico. La Producción de anhídrido ftálico puede realizarse ya sea a partir de la oxidación catalítica de naftaleno, o bien de o-xileno en fase gaseosa, siendo este últimoel método que resulta más conveniente. Esta conveniencia radica fundamentalmente en aumento de eficiencia, alcanzando valores cercanos al 79% de rendimiento en razón mol/mol. Además se disminuye el calor generado por la reacción y la demanda de oxigeno, reduciendo con ello los costos de operación. El proceso consiste básicamente en alimentar al reactor con o-xileno a bajas concentraciones yaltos caudales de aire, produciéndose 5 reacciones, donde la reacción principal es la de formación de anhídrido ftálico. Luego de obtener los productos, estos son enviados a un condensador para su separación, donde la mezcla líquida es enviada a un proceso de destilación obteniendo anhídrido ftálico a un 99,7 % de pureza, el cual finalmente es sublimado y comercializado en escamas. Para laproducción de éste se utilizará un reactor heterogéneo multitubular de lecho fijo, el cual contendrá 38.600 tubos de una pulgada de diámetro y un largo de 10 [m]. Las dimensiones del reactor serán de 12 [m] de longitud y un diámetro de 9 [m]. Se utilizarán 53 [ton] de catalizador pentóxido de vanadio, tipo Rings de 10 [mm] de diámetro, escogido por su buen compromiso con la caída depresión, alto factor de eficacia y la disminución en la probabilidad de que ocurran los llamados “hot spot”. Considerando en el reactor 420620[US$] y en la masa de catalizador 620100[US$], alcanzado una inversión total aproximada de US$ 1.000.000. Dado que la reacción es sumamente exotérmica, el control de la temperatura en el reactor se torna fundamental para evitar que se produzca el “Runaway”.Para ello se utilizará HITEC, una mezcla de sales fundidas de nitrato de potasio y nitratos y nitritos de sodio como flujo refrigerante, cuyo rango de temperaturas estará entre los 150°C - 350°C. El flujo de refrigerante requerido para mantener el control de temperatura será de 48450 [m3/h], los cuales serán impulsados por bombas conectadas en paralelo para asegurar siempre elfuncionamiento. La alimentación al reactor será un flujo de aire comprimido con una concentración de o-xileno de 1,4% mol/mol, ya que este es otro factor importante en el control de temperatura dentro del reactor. Se alimentarán a éste 89.423 [m3/h] por un compresor de 4900 [hp] de potencia, con un costo de inversión de US$ 1.200.000.

2

Índice General
Tabla de contenido

Resumen Ejecutivo...