PROPUESTA DE DISEÑO DE PROCESO PARA FABRICAR 70 000 ton/año DE BUTANAL

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INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA QUIMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS

DISEÑO BASICO DE PROCESOS

PROPUESTA DE DISEÑO DE PROCESO PARA FABRICAR 70 000 ton/año DE BUTANAL

Prof: Enrique Arce Medina

Alumnos:

• Vianey Martínez Hernández
• Ilse Magali Ramírez Mendoza
• María de los Ángeles Vanesa Rodríguez Sosa
• Josue Rosales Granados
• Carlos Jhovani Villanueva Salazar

Grupo: 3IM74

Fecha de entrega: 14-Diciembre-2015

Índice

RESUMEN        3

INTRODUCCIÓN        4

Historia del butanal         5

Propiedades físicas y químicas        5

Información relativa al transporte        6

Usos del butanal        6

Industrial        6

Alimenticio        6

Aplicaciones del butanal        6

CAPÍTULO 1. RUTAS DE REACCIÓN PARA LA OBTENCIÓN DEL BUTANAL        7

Ruta 1. Oxidación de n-butanol a n-butiraldehído        7

Ruta 2. Desde un alqueno        7

Ruta 3. Por ozonolisis        7

Calculo del potencial económico        8

Para la ruta 1        8

Para la ruta 2        8

Para la ruta 3        9

Elección del método optimo        9

Diagrama (teórico)        9

Descripción del proceso        10

Balance de materia        10

CAPÍTULO 2 MÉTODO ELECTRE        16

Introducción        16

Metodología        16

Cálculo del método electre para la ruta más segura        18

Eleccion de la mejor ruta        19

CAPÍTULO 3 TREN DE SEPARADORES        20

Introducción        20

Método Nadgir y Liu        21

Heurísticas        22

Calculando el CFS        23

Elección de la secuencia optima        23

CAPÍTULO 4 SIMULACIÓN        24

Introducción        24

Diagrama de proceso        25

Tabla14. Balance de materia con el simulador        25

Corrección de base de cálculo        26

CAPITULO 5. INTEGRACION TERMICA.        27

Introducción        27

Extracción de datos.        28

Determinación del punto pinch        28

Diagrama reja        29

Diagrama RIT        30

Diagrama con intercambiadores de calor antes de la RIT        31

Diagrama con intercambiadores de calor después de la RIT        32

APENDICE        33

Datos de seguridad        33

Identificación de la sustancia        33

Identificación de peligros        33

Consideraciones        33

Primeros auxilios        33

Medidas de lucha contra incendios        33

Medidas en caso de vertido accidental        34

Manipulación y almacenamiento        34

Controles de exposición/ control individual        34

Calculos para determinar tabla problema        35

Calculos para determinar diagrama de reja        35

CONCLUSION        36

RESUMEN

Esta es una propuesta de diseño de proceso para fabricar 70 000 ton/año de butanal, en el cual se involucran diversos métodos para la determinación de las mejores alternativas de proceso, los cuales son:

• Potencial económico, nos permite conocer los costos de reactivos y productos para determinar qué tan factible es la reacción, así como también nos permite conocer la peligrosidad de las sustancias.
• Método Electre, mediante este método podemos comparar los daños que se pueden generar en el ambiente
• Método de Nadgir y Liu, principalmente se utiliza para hacer las separación de forma que el tren de separadores sea lo más económico posible.
• Método pinch, a través de este método se optimiza el intercambio de calor utilizando los menores servicios posibles (calentamiento y enfriamiento)

A través de los capítulos veremos el desarrollo de cada método y las propuestas que se eligieron al comparar las posibles rutas de reacción.

El butanal tiene gran impacto en dos grandes sectores industriales que son el químico y el alimenticio. En la industria química se utiliza principalmente como producto intermediario y en la industria alimenticia se encuentra en una gran cantidad de alimentos, por mencionar algunos son las leguminosas.

Al concluir con la simulación se puede decir que el diseño propuesto cumple con lo requerido debido a que se producen las 70 000 ton/año de butanal.

INTRODUCCIÓN

Historia del butanal ^[1]

El isobutanal es producido como un coproducto del n-butanal a través de la hidroformilación catalítica del propileno. La reacción del propileno, monóxido de carbono y el hidrogeno se lleva a cabo bajo presión en sistemas cerrados. La mezcla isobutanal/butanal es separada de los gases disueltos y los productos pesados se  hidrogenan para obtener 1-butanol o isobutanol, o bien la mezcla de los aldehídos es purificada para obtener por separado el isobutanal y el butanal.

Normalmente la materia prima se descarga a un reactor, que posteriormente la mezcla de aldehídos pasa a una columna y los gases obtenidos se llevan a un tanque de almacenamiento del sistema de combustible de la planta.

Propiedades físicas y químicas

Tabla 1.^[2] Propiedades físicas y químicas del butanal

Información relativa al transporte

Transporte internacional de mercancías peligrosas por carretera (ADR)

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Usos del butanal

Industrial^[3]

El isobutanal se ocupa solamente como producto intermediario. Mayormente es utilizado para convertirlo en isobutanol. En adición, el aldehído también puede ser oxidado a ácido isobutírico. El isobutanal también se convierte a través de una condensación aldólica en un dímero, que es hidrogenado a 2,2,4-trimetil-1,3-pentanodiol. Otro uso es la transformación a esteres y químicos especiales. El cincuenta por ciento de la producción del isobutanal es convertido a neopentil glicol por condensación con formaldehido e hidrogenación.

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