Produccion De Cumeno

UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN SIMON

FACULTAD DE CIENCIAS Y TECNOLOGIA

CARRERA DE INGENIERIA QUIMICA

“DISE Ñ O UNA PLANTA DE PRODUCCION DE CUMENO

(ISOPROPILBENCENO)”

NOMBRE:

Arcani Aguilar Maribel

DOCENTE:

ING. Balderrama

MATERIA:

Diseño de Plantas Químicas

SEMESTRE: 1/2013

Cochabamba 03 de mayo de 2013CAPITULO 1

DISE Ñ O DE UNA PLANTA PARA LA PRODUCCION DE

ISOPROPILBENCENO

1.1. RESUMEN EJECUTIVO

Se propone el diseño y análisis de pre-factibilidad de una planta de producción de

Cumeno adecuado a nuestra realidad a fin de obtener estudios preliminares para la

obtención de un insumo-producto de bajo costo y fácil manejo, para aplicarlo a la

fabricación de detergentes así como fenol y acetona, productos importantes y de

aplicación muy común en nuestro medio .Debido a la falta de productor de este insumo se

importa de países vecinos como Brasil, México y Estados Unidos. Por lo que empleará

con fines de producción en la industria nacional.

La capacidad de la planta o producción anual de cumeno es del orden de 90 000 Ton /año

de Cumeno al 99,99% de pureza.

La reacción principal es la alquilación del benceno con propileno del gas natural que se

lleva a cabo mediante catalizador acido (Ácido Fosfórico), para obtener isopropilbenceno

(Cumeno). Es una reacción altamente selectiva y por ello hay una pequeña formación de

subproductos, normalmente más pesados que el cumeno y que son principalmente los

isómeros del diisopropilbenceno.

El benceno se mantiene en exceso para limitar la cantidad del subproducto DIPB

producida. Los reactantes se alimentan líquidos desde sus tanques de almacenamiento respectivos.

Después de bombear los reactantes hasta la presión dictada por las condiciones de

operación del catalizador, se vaporizan y se calientan hasta la temperatura de reacción.

A la salida del reactor, los productos se enfrían para condensar esencialmente todo el

cumeno, junto con el DIPB y el benceno no reaccionado. El propileno y el propano se

separan del líquido –pudiendo aprovecharse su valor como combustible, mientras que el

cumeno bruto se envía a dos torres de destilación. La primera torre separa el benceno del

cumeno y el DIPB, recirculándose el benceno de nuevo a las condiciones de entrada al

reactor. La segunda torre efectúa la separación del cumeno y el DIPB obteniéndose un

cumeno del 99.99 % de pureza. El DIPB se puede vender como combustible.

1.2. ANTECENDENTES

Los procesos de cumeno fueron desarrollados entre 1939 y 1945 para cumplir con la

demanda de gasolina de octanaje elevado para la aviación que se presentó durante la

segunda guerra mundial. Hoy en día, casi todo el suministro mundial de cumeno se utiliza

para producir fenol y su coproductor, la acetona. En 2002, la producción mundial de

cumeno fue de alrededor de 8.5 millones toneladas métricas anuales (MTA), y se

esperaba que para 2006 la cifra alcanzaría los 10 millones de MTA.

En la actualidad, en casi todas las plantas nuevas de cumeno se emplea la tecnología de

catalizadores zeoliticos, con la cual se reemplazó a los procesos catalizados con ácido

fosfórico sólido (SPA) en fase vapor o con cloruro de aluminio en fase liquida. La

tecnología SPA presenta dos principales: el rendimiento de cumeno se limita a 95%

aproximadamente y el catalizador no se puede regenerar, por lo que debe ser desechado.

En todas las plantas también se han venido utilizando los catalizadores zeoliticos para

actualizar y reemplazar las tecnologías anteriores, porque las zeolitas no corroen, son

generables e inocuas para el ambiente, y generan mayores rendimientos de productos de

alta pureza.1.3. INTRODUCCION

El Cumeno se utiliza como componente de alto octanaje en los combustibles de los

aviones, como disolvente de pinturas y lacas de celulosa, como materia prima para la

síntesis de fenol y acetona y para la producción de estireno por pirolisis y la demanda es

conducida por el crecimiento del mercado para los derivados del fenol y de la acetona

tales como bis-fenol A, resinas fenólicas y caprolactama. Taiwán, Japón y EEUU importan

volúmenes grandes de cumeno para la producción del fenol.

China se pronostica importar cumeno para incrementar su capacidad significativa durante

2007-2012 para suministrar este compuesto en sus plantas de fenol y acetona en su país

.Además la demanda creciente para el bisphenol A y las resinas fenólicas darán lugar a la

demanda fuerte para el cumeno en el Asia (excepto Japón) en los próximas décadas .

Las principales aplicaciones para el cumeno en nuestro mercado están como diluente

para las pinturas, las lacas y los esmaltes, y como componente de algunos solventes

.También se utiliza en los catalizadores de polimerización para fabricación de plásticos,

catalizador para acrílicos y tipo resinas de poliéster, y como materia prima para los

peróxidos y los catalizadores de oxidación. 1.4. JUSTIFICACION

En Bolivia no existe una planta de producción de cumeno, las plantas que requieren este

compuesto necesariamente se ven obligadas a importarlo.

En la actualidad se ha visto la necesidad de implementar la optimización de procesos en

las plantas industriales para disminuir costos, utilizar materias primas apropiadas y

maximizar la producción. Siendo el cumeno un componente útil para la producción de

productos como acetona y fenol se genera el interés de diseñar una planta que lo

produzca.

El propileno obtenido a partir de las fracciones ligeras del petróleo así como su presencia

en el gas natural se puede aprovechar para la producción del cumeno en nuestro país y

de esta forma aumentar su valor agregado. Se pretende con ello establecer una fuente de

datos e información mediante un análisis de prefactibilidad para este proceso y ponerlos a

disposición de empresas estatales o privadas que tengan la capacidad de llevar a cabo

este proyecto.

Este producto químico mejora el índice de octano de los carburantes. Así mismo se

recomienda que el producto es esencial para la producción de diversos derivados

petroquímicos y del gas natural muy valiosos que en nuestro medio aún no se desarrolla y

por ende se propone la construcción de esta planta química dirigido a nuestras

necesidades así como las necesidades de los países de nuestra región que no cubren

significativamente a sus industrias de este insumo.CAPITULO 2

ESTUDIO DE MERCADO

En este capítulo se va a mostrar detalladamente el carácter químico del compuesto de

interés, así como sus aplicaciones principales, su proceso de elaboración y su mercado .

Debido alta demanda de este, se enfocará este trabajo a dar una visión global de dicho

producto, para tenerlo en cuenta como material de interés.

2.1. DESCRIPCION DEL PRODUCTO

El cumeno aparece como componente minoritario del petróleo y de los disolventes

derivados del petróleo. Se utiliza en la fabricación de fenol y de sus productos asociados,

acetona y -metilestireno.

El cumeno también puede aparecer como contaminante en el aire a niveles de ppb muy

bajos (0,1 a 2,5 ppb), posiblemente proveniente de la emisión de gases de los

automóviles.

2.1.1. CARACTERÍSTICAS DEL PRODUCTO

Cumeno es el nombre utilizado comúnmente para el isopropilbenceno, un compuesto

químico clasificado entre los hidrocarburos aromáticos. Se encuentra en el petróleo y en

algunos de sus productos derivados, como algunos combustibles. Se utiliza en la síntesis

de algunos detergentes y, principalmente, en la fabricación de fenol y acetona mediante la

obtención previa de hidroperóxido de cumeno.

2.1.1.1. Propiedades Físicas y Químicas Del Cumeno

El cumeno es un líquido, transparente, aromático, penetrante, incoloro e inflamable con

un fuerte olor aromático, detectable a bajas concentraciones. Su temperatura de

inflamación es de 44 °C en copa cerrada y 25 °C en copa abierta, su temperatura de auto

ignición es de 424°C; y cuando su concentración en presencia de oxigeno esta en 0,88%

y 6,5%. Presión de vapor: 8 mmHg a( 20°C)

 Densidad relativa :0,86 g/cm3 a (15°C)

 Densidad relativa de los vapores: 4,1(aire:1)

 Masa molar:120,19 g mol−1

 Densidad y Fase: 0,862 g cm−3, líquido

 Punto de fusión :−96 °C (117 K)

 Punto de ebullición:152,7 °C (425 K)

 Viscosidad :0,777 cP a 21 °C

2.1.1.2. Producción

La producción comercial de cumeno

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