PBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELAMINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA DEFENSAUNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITCNICA DE LAFUERZA ARMADA BOLIVARIANANCLEO FALCN- SEDE CORO

DISEO DE UNA PLANTA PARA LA OBTENCION DE FENOL

Cat: Procesos petroqumicos I Prof: Darwin Castillo BachilleresAbdalla SamirBriones YadiraChirino Yender. Ruiz SurjennisIPD7-C

Santa Ana de Coro, abril de 2015

DISEO DE UNA PLANTA PARA LA OBTENCION DE FENOL OBJETIVOSGeneral: Disear una planta productora de fenol.

Especficos:

Analizar datos importantes del producto como caractersticas, tipos y usos.Conocer la demanda y oferta del fenol.Comparar entre distintas tecnologas y criterios importantes de seleccin.Elegir la tecnologa optima y adecuada para el proceso.Analizar las bases y criterios de diseo de la plantaEspecificar la capacidad y ubicacin de la planta.

INTRODUCCIN Adems de los combustibles, del petrleo se obtienen derivados que permiten la produccin de compuestos qumicos que son la base de diversas cadenas productivas que terminan en una amplia gama de productos conocidos genricamente como productos petroqumicos, que se utilizan en las industrias de fertilizantes, plsticos, alimenticia, farmacutica, qumica y textil, entre otras. Especficamente el benceno es la base de produccin de ciclohexano y de la industria del nylon, as como del cumeno para la produccion industrial de acetona y fenol; el tolueno participa de una forma importante en la industria de los solventes, explosivos y en la elaboracin de poliuretanos. El fenol posee mltiples usos a nivel qumico, industrial y farmacutico por ejemplo, pero su principal uso radica en resinas fenolicas.

A manera de historia, el fenol fue aislado del alquitrn de hulla en 1834 por Runge, quien le dio el nombre de "cido carblico", nombre que todava se usa alguna que otra vez.Laurent lo obtuvo en forma cristalina en 1841, determin su composicin y le llam "cido fenlico". El nombre de "fenol" fue introducido por Gerhardt. Antes de 1888, casi todo el fenol se obtena del alquitrn de hulla, y su principal uso era como desinfectante. En la ltima dcada del siglo XIX, el derivado trinitro del fenol (cido pcrico) adquiri importancia como explosivo. Despus de la primera Guerra Mundial adquiri mucha importancia el uso del fenol en resinas fenlicas y la produccin natural del fenol fue reemplazada por la sntesis. Los Estados Unidos se convirtieron en el productor ms importante. En 1952, 85% de la produccin mundial de fenol se obtena por procedimientos sintticos, y en los Estados Unidos se fabric 75% del fenol total. El fenol es un compuesto cristalino blanco, que se funde a 41C en un lquido incoloro y tiene un olor caracterstico.Por otro lado, Venezuela actualmente no posee ninguna planta de fenol y es necesario que para tratar de satisfacer la demanda nacional tenga que importarse el producto, por tal motivo se ve en la necesidad de disear dicha planta. Esto adems traer numerosas ventajas tanto para el pas, porque podra llegar a convertirse en uno de los principales exportadores de fenol, como para el estado Falcn ya que este aumentar la economa de la regin, generar ms empleos y cierta competitividad ante otros distribuidores nacionales

Alcance de la planta de fenolPara el desarrollo del proyecto de la planta obtencin de fenol se desea determinar e implementar la tecnologa ms adecuada, para que as se obtenga un producto final que represente el 99,9% de pureza, tomando en cuenta el estudio de mercado, capacidad de la planta y las especificaciones establecidas para que el proceso asegure una produccin eficaz considerando ciertas bases de diseo como los son: premisas generales, condiciones ambientales, caractersticas de alimentacin y producto, entre otros. Adems se determinar la ubicacin especifica de la planta.

Descripcin del fenolFenol es el nombre especfico del monohidroxibenceno, C6H5OH, y el nombre genrico de cualquier compuesto que contiene uno o varios hidrxilos (OH) Qumicamente, el fenol, se caracteriza por la influencia mutua entre el grupo hidroxilo u oxidrilo (HO:) y el anillo aromtico. El grupo fenilo fenil negativo, es la causa de una leve acidez del grupo oxidrlico (pK en solucin acuosa a 25 C es 1.3 x 10 -10).El fenol es un compuesto cristalino blanco, que se funde a 41C en un lquido incoloro, que hierve a 182C. Tiene un olor caracterstico, ataca la piel humana y es un veneno muy potente. A temperatura ambiente es un slido blanco, de masas.El Fenol poco a poco se vuelve rosa si contiene impurezas o se expone al calor o la luz.Tiene un olor dulce caracterstico, alquitranadas, y la quema gusto.El fenol tiene una solubilidad limitada en agua entre 0 y 65 C.Por encima 65.3 C el fenol y el agua son miscibles en cualquier proporcin.El fenol es muy soluble en alcohol, benceno, cloroformo, ter, y se disocian parcialmente en compuestos orgnicos en general, pero es menos soluble en los hidrocarburos parafnicos. De ser ingerido en altas concentraciones, puede causar envenenamiento, vmitos, decoloracin de la piel e irritacin respiratoria.Este es uno de los principales desechos de industrias carbonferas y petroqumicas; como consecuencia el fenol entra en contacto con el cloro en fuentes de agua tratadas para consumo humano, y forma compuestos fenilclorados, muy solubles y citxicos por su facilidad para atravesar membranas celulares.CaractersticasPunto de congelacin: Punto de 40.9 C.}Peso Molecular 94,11 g/mol. Punto de Ebullicin: 181.8 C. Densidad: 1,0722 g/cm3.Punto de inflamacin: 79 C.Viscosidad a 50C 3,49 cp.UsosEl fenol se usa principalmente en la produccin de resinas fenlicas. Tambin se usa en la manufacturacin de nylon y otras fibras sintticas. El fenol es muy utilizado en la industria qumica, farmacutica y clnica como un potente fungicida, bactericida, antisptico y desinfectante , tambin paraproducir agroqumicos, policarbonatos, en el proceso de fabricacin de cidos acetilsalicdico (aspirina) y en preparaciones mdicas como enjuagadientes y pastillas para el dolor de garganta.El fenol posee derivados importantes que tienen los siguientes usos:O- terbutifenol: Se sugiere su uso como producto intermedio en la obtencin de resinas sintticas, perfumes, agentes tensoactivos y en plastificantes.M- terbutilfeno: Se sugiere su uso para prevenir la oxidacin en hules, aceites y recinas, adems como agente anti-natas.P- terbutilfenol: La reaccin ms importante del P- terbutilfenol, es su condensacin con el formaldehdo en presencia de catalizadores cidos bsicos, para dar colorantes mate y resinas solubles en aceite, que se caracterizan por su buena resistencia a los cidos, lcalis, el agua y la luz. Las recinas de P- terbutilfenol son importantes tambin en la formulacin de adhesivos. La condesnsacin de P- terbutilfenol con el acetileno da un producto de polimerizacin, aplicable en hules y otros elastmeros.El P-terbutilfenol: Sirve como agente anti-cracking en hules y como estabilizador de jabones. Su hidrogenacin da cis- y trans- 4- terbutilciclohexanol, cuyos acetatos se usan en perfumera como sustitutos del aceite de limn.P- teramilfenol: Como otros fenoles para sustituidos, el P- termilfenol puede condensarse con el formal dehido para formar resinas termoestubles solubles en benceno, tolueno y en aceites secantes; estas resinas tienen valor en la namufactura de pinturas y varnices. Otro uso y mejor para el P- termilfenol es en la produccin de agentes tensoactivos por su reaccin con el xido de etileno. Las soluciones de P- termilfenol en alcohol / agua se usan en la manufactura de germicidas, insecticidas y fumigantes. El P-teramilfenol se usa tambin como intermedio para obtener aditivos para hules y petrleo.Heptilfeno: Se usa comnmente como intermedio en las reacciones de obtencin de aditivos de detergentes-dispersantes y en aditivos de aceites lubricantes, as como intermedios en la produccin de plastificantes, estabilizadores y hules qumicos.P- teroctilfenol: Los usos comerciales ms frecuentes del P-teroctilfenol, es en la manufactura de resinas fenlicas por condensacin con la formaldehdo y en la manufactura de secantes no-inicos y de agentes dispersantes por condensacin con el xido de etileno. Las sales de calcio y bario de los sulfuros y formaldehdo condensados con el P- tercotilfenos se usan como aditivos en aceites.El P- teroctilfenol: le da estabilidad trmica y ultravioleta a la etil-celulosa, se usa tambin en la fabricacin de pinturas, insecticidas, bactericidas y compuestos farmacuticos.Nonilfenol: Su reaccin industrial ms importante es su eterificacin, por condensacin con el xido del etileno usando un catalizador bsico dando al agente tenso-activo no inico del tipo del nonilfenoxipolietoxietanol, estos teres tienen buena estabilidad qumica y excelentes propiedades secantes emulsificantes y detergentes. El nonilfenol reaciona con los aldehidos, para dar resinas fenlicas, cuando lo hace con otros fenoles, da resinas ms resistentes al agua, ms solubles en aceites y que dan ciertas propiedades elctricas.Una variedad de nonilfenoles, est siendo usada como productos intermedios en al fabricacin de plastificantes de cloruro de polivinilo. Otras aplicaciones para el nonilfenoles en productos farmacuticos, inhibidores de corrosin, pinturas, agentes de flotacin, insecticidas, bactericidas y estabilizadores qumicos.Dodecilfenol: Las sales de los metales alcalinos del cido dodecilfenoldulfnico, tienen propiedades tenso-activas.Tal como el nonilfenol, reaciona con los xidos de alquileno para formar largas cadenas politer, que tienen usos como detergentes no-inicos de tipo casero e industrial, adems de su uso como agentes secante y emulsificante. Se preparan surfactantes aninicos por la sulfacin de los condensados que contengan de 4 a 7 molculas de xido de etileno por molcula de alquilfenol (se usan como detergentes lquidos).2- 6- diterbutilfenol: Se obtiene haciendo reaccionar fenol con isobutileno usando fenato de aluminio como catalizador y se sugiere como producto intermedio para obtener resinas sintticas, plastificantes, y agentes tenso-activos. Se usa como antioxidante para inhibir la formacin de gomas en gasolinas que contengan tetraetilo de plomo, su producto de condensacin con formaldehdo se usa particularmente como antioxidante para polmeros, aceites y ceras.3- metil 6- terbutilfenol: Es un antioxidante efectivo y un estavilizador de resinas cumarona-indeno, teres polivinlicos e hidrocarburos halogenados, tales como el tricloroetileno y el percloroteileno y es tambin un producto intermedio en la manufactura de antioxidantes para hules y polmeros de alto peso molecular.Otras de sus aplicaciones son: como germicida en formalaciones desinfectantes y antispticas.

3-metil 4- 6- diterbutilfenol: Este fenol alquilado es efectivo como antioxidante y estabilizador de teres polivinlicos. Se propone su uso en la produccin de hule duro o ebonita de copolimerizacin de butadieno-acrilonitrilo.4- metil 2- terbutilfenol: Tiene buen valor comercial en el presente y es en la preparacin de sus productos de condensacin con aldehidos.Para formar antioxidantes, sobre todo para hules. 4-metil 2- 6- diterbutilfenol: En presencia de catalizadores cidos, tales como cloruro de aluminio, en los cidos sulfrico y fosfrico, el alquilfenol puede se debutilado para formar terbutil P- cresol. Por medio de la oxidacin con cido crmico, con bromo se convierte a aldehido el grupo metilo.El 4- metil 2- 6- diterbutilfenol: Se usa en gasolina para motores automotrices de aviacin lubricacin turbinas, aceites, ceras, hules sintticos y naturales, pinturas, plsticos y elastmeros puesto que protega los materiales contra los efectos del oxgeno atmosfrico durante su almacn y su servicio. En grado de alta pureza es muy usado en los alimentos para delatar cuando estos entran en estado de descomposicin, especialmente para alimentos de origen animal, aceites vegetales y vitaminas solubles en aceite. Tambin se usa en el empaque de alimentos, tales como papel de aluminio y polietileno.4- dimetil 6- terbutilfenol: Se encontr su aplicacin como un antioxidante de olefinas y para gasolinas; para inhibir la polimerizacin prematura de monmeros reactivos particularmente acrilatos y metilicrilatos; para restringir la decoloracin durante el proceso de obtencin de las resinas cumarona-indeno, y es un agente anti-natas para pinturs, varnices, aceites secantes y tintas de impresin.

ESTUDIO DEL MERCADOOBJETIVOEl principal objetivo del estudio de mercado es proporcionar la informacin necesaria acerca del precio apropiado para colocar el bien o servicio y competir en el mercado, o bien imponer un nuevo precio por alguna razn justificada. Adems indica si las caractersticas y especificaciones del producto corresponden a las que desea comprar el cliente.Por otro lado si la capacidad de la planta no es la adecuada traer graves consecuencias a la empresa y con el estudio del mercado se puede predecir dicha capacidad. Finalmente, el estudio de mercado deber exponer los canales de comercializacin acostumbrados para el tipo servicio que se desea colocar, en este caso el Fenol y cul es su funcionamiento.Estudio de la demanda.Como se mencion anteriormente, el fenol posee mltiples usos a nivel industrial, este se usa en la produccin de resinas fenlicas y en la manufacturacin de nylon (y otras fibras sintticas). De manera general el fenol es muy utilizado en industrias qumicas y farmacutica as como tambin para la obtencin de otros productos. El fenol es usado como fungicida, bactericida, antisptico y desinfectante, tambin para producir agroqumicos, policarbonatos, en el proceso de fabricacin de aspirina y en preparaciones mdicas como enjuague bucal y pastillas para el dolor de garganta.En este orden de ideas, el fenol es un producto que posee una demanda relativamente alta en varios pases del mundo por sus diferentes usos. Como se mencion anteriormente la produccin de resinas fenlicas es un amplio mercado para el fenol y engloba un 40% de la produccin total. La demanda de este tipo de resinas viene dada por las industrias de construccin y automocin. En U.S.A la demanda de resinas fenlicas creci en un 3 % a lo largo del ao 2000. En la Europa del Este, la demanda de resina se recuper durante 1.994 y 1.995, aumentando posteriormente. En Japn, la falta de demanda de resinas fenlicas provocar que el crecimiento en la produccin de fenol est por debajo de 1.4 %.Por otro lado, las nicas fibras de poliamida importantes por su volumen comercial son el nylon 6.6 y el nylon 6, con una produccin mundial de ms de 3,7 millones de toneladas el 1988 y esta cifra fue incrementando hasta que en la actualidad su produccin a incrementado en mas de 500%.En Venezuela actualmente no existe ninguna planta productora de fenol lo que hace indispensable las importaciones desde pases como Estados Unidos o Brasil, por ejemplo. Lo anterior radica el hecho de que al revender el fenol nacionalmente se aumente el costo del mismo, ya sea en Kg o litros.Los canales de comercializacin cumplen con la funcin de facilitar la distribucin y entrega del producto fabricado, en este caso fenol, a un mercado mayorista y al consumidor final. Si se da una efectiva comercializacin del producto en un tiempo relativamente corto esto se reflejar en ganancias tanto econmicas como de clientela. El producto fabricado se entregara a los consumidores de manera eficaz y rpida as como tambin a los distintos mercados que se encargaran de utilizar el fenol como materia prima en productos farmacuticos y principalmente para producir resinas fenlicas o nylon.Para el traslado de cualquier sustancia qumica deben tomarse en cuenta normas de transporte internacional, ya sea que el traslado se realice por va terrestre o mar.Por va terrestre:El transporte por va terrestre se realizar por medio de camiones cisternas y gandolas. Este transporte debe cumplir con todos los permisos necesarios para poder transportar productos qumicos (ej.: RASDA)Los transportistas tendrn una ruta definida de traslado donde solo podr utilizar autopistas y evitar las zonas pobladas.El fenol debe transportarse de manera seguro, no se puede derramar ya que es un compuesto muy toxico.Por va martima:El transporte por mar se puede realizar por ferris, buques de carga.Se deben seguir las normas de transporte de la organizacin martima internacional y la convencin de SOLAS.El transporte por mar puede involucrar a Varias partes entre el expedidor y elcliente, como la compaa naviera, las autoridades portuarias y los transportistas. Antes del inicio de un envo, el expedidor debe asegurarse de que todas las partes involucradas siguen normativas adecuadas de seguridad e higiene.El sistema de seguridad e higiene se comprobar preferiblemente mediante una inspeccin martima o similar este debe dar Instrucciones concretas sobre el control de la operacin a todas las partes involucradas, y explicar las acciones a tomar en caso de emergencia. Es importante sealar que actualmente en Venezuela no existe ninguna planta productora de fenol por lo que acta como intermediario en la comercializacin del bien. Con la ejecucin de este proyecto se lograr si es posible que Venezuela entre en la lista de los principales exportadores de fenol y que deje de importar el mismo ESTUDIOS DE TECNOLOGIASObjetivoEl objetivo de este documento es principalmente verificar si el proceso para la obtencin de fenol se puede llevar a cabo y con la mejor tecnologa, adems permitir descubrir si se cuenta con la materia prima adecuada, los equipos y herramientas necesarias e instalaciones ptimas para su produccin.En resumen, se pretende resolver las preguntas referente a dnde, cundo, cuanto, cmo y con qu producir fenol, por lo que este punto del proyecto comprende todo aquello que tenga relacin con el funcionamiento y la operatividad de dicha proyecto.AlcanceComo se menciono anteriormente este documento permitir determinar cul ser la mejor tecnologa a emplear para la obtencin de fenol tomando en cuenta ciertos criterios y evaluando el rendimiento como tal de cada proceso propuesto, as como tambin, los aspectos econmicos, ambientales y operacionales. Con la realizacin de este estudio se tendr la base para la realizacin de las dems fases del proyecto ya que a partir de este se seleccionar el mejor mtodo de obtencin de fenol.Datos del procesoPara estudiar el proceso de obtencin de fenol, sea cual sea su materia prima, es necesario conocer las distintas variables que se manejarn en el mismo de modo de asegurar que el proceso como tal se encuentre bajo las condiciones optimas y el fenol producido sea de la mayor pureza exigida por la demanda.Los datos ms importantes manejados en el proceso son: presiones de operacin de los equipos, temperaturas o rangos de temperaturas a mantener, flujo de alimentacin del proceso, produccin de la planta, conversiones de los productos, equipos a utilizar dentro del proceso, pureza del producto final, concentracin de subproductos formados, concentracin de productos obtenidos de carcter contaminante, niveles de los flujos del sistema en el proceso, entre otros.Premisa del estudioEl fenol es un compuesto qumico muy utilizado en la industria a nivel mundial, para su produccin existen varias vas que involucran distintas tecnologas con materias primas de diferentes propiedades, dichas tecnologas se han utilizado durante aos desde su existencia; para su seleccin se tomar en cuenta distintos criterios que involucren la capacidad de la planta, condiciones y eficiencias del proceso. Las diferentes tecnologas a utilizar sern la produccin de fenol a partir de cumeno, de tolueno o de benceno, se analizaran los criterios ms importantes dndole un peso y siendo seleccionada solo una materia prima especfica segn sus condiciones de trabajos y eficiencia durante el proceso.Descripcin de las tecnologas propuestasObtencin de fenol a partir del CumenoTcnicas Operacionales:La produccin de fenol "va cumeno", fue descubierta por H.Hock en Alemania. Este moderno proceso, produce un fenol de alta calidad, apropiado para la obtencin de policarbonatos y/o resinas. Alrededor de 4 billones de libras de fenol al ao (1997) se producen en Estados Unidos mediante este proceso. De igual forma, la acetona obtenida posee una gran calidad. Lo anterior indica que esta es una de las principales vas de obtencin de fenol, para ello se da una oxidacin del Cumeno (primera etapa) y esta reaccin es autocataltica en esta etapa el cumeno se oxida con aire y sosa custica (acondicionador del medio) para producir hidroperxido de cumeno. La segunda etapa consta principalmente de la descomposicin del propio hidroperxido a fenol y un subproducto que es la acetona (luego de haber pasado por procesos intermedios de purificacin, concentracin, entre otros). La reaccin llevada cabo en este paso es catalizada por un acido.Las reacciones dadas en este proceso son las siguientes:

C6H5CH (CH3) 2 C6H5C (CH3) 2OOH C6H5C (CH3) 2OOH C6H5OH + CH3COCH3En primer lugar, dos corrientes entran a un reactor oxidante, en este caso cumeno y aire, generando hidroperxido de cumilo, los principales subproductos durante la oxidacin son la acetofenona y el dimetilfenilcarbinol (el segundo se forma directamente del cumeno y el primero por descomposicin del ROOH en acetofenona y metanol). La presencia de fenol produce un efecto inhibidor en la oxidacin, por lo que, entre los diversos tipos de catalizadores que pueden emplearse en la oxidacin del cumeno se prefiere el empleo de sosa o sosa custica, ya que de este modo se mantiene un pH alto (8,5 10,5).Es importante mencionar que la oxidacin directa del benceno a fenol es termodinmicamente posible pero la velocidad de reaccin es muy baja a menos que la temperatura sea muy baja y, en tales condiciones, el fenol resulta fcilmente oxidado. Por otra parte, la presencia de fenol inhibe la oxidacin del benceno, por lo que slo se pueden alcanzar grados de conversin muy bajos. Continuando con el proceso, luego del reactor entra a un proceso intermedio el cual tiene que ver con concentracin, para luego as ingresar a una serie de reactores de escisin en donde es agregado un acido. La transformacin del hidroperxido en medio cido (normalmente con sulfrico) tambin puede realizarse en fase homognea o heterognea segn la proporcin de cido empleada. La temperatura de descomposicin es de 50 60 C. La corriente de salida del reactor se neutraliza con lcali y se separa en dos fases. La fase acuosa se separa del proceso y la orgnica pasa a la seccin de destilacin, en el proceso de destilacin se separan los componentes para finalmente producir el fenol y la acetona como subproducto.

Emisiones AmbientalesEl cumeno puede ser peligroso para el ambiente, dependiendo de la cantidad y concentracin del mismo; debera prestarse atencin especial a los organismos acuticos y a las aves, por tal motivo es necesario mantenerla estable para evitar cualquier tipo de alteracin por emisiones al ecosistema.MantenimientoEste proceso requiere que, cada cierto tiempo, se efectu un mantenimiento para as cerciorar que las operaciones se encuentren en sus condiciones ptimas y adems, asegurar la vida til de los equipos que conforman la planta de produccin de fenol. Este mantenimiento se efectuar en paradas de plantas el tiempo estimado para este es aproximadamente cada 6 meses en donde se tomar en cuenta todos los equipos incluyendo tuberas de transporte de fluidos y drenaje.ConstructiblidadEste punto es de suma importancia ya que abarca toda la puesta en marcha de la planta para la obtencin de fenol, en este caso a partir de cumeno; para este tem se debe considerar todo lo referente a la planta como equipos, condiciones ptimas, personal a laborar y adems los aspectos econmicos.Seguridad y riesgosPara este factor se tomara en cuenta las vas de exposicin del cumeno ya que este se puede absorber por inhalacin y a travs de la piel. Por otro lado la sustancia puede formar perxidos explosivos y adems reacciona violentamente con cidos y oxidantes fuertes, originando peligro de incendio y explosin; por este motivo se debe tener en cuenta que el Punto de inflamacin del Cumeno es 31C, la temperatura de autoignicin es 420C mientras que los limites de explosividad (% en volumen en el aire) son 0.9-6.5. En caso de derrame en la plante es recomendable recoger, en la medida de lo posible, el lquido que se derrama y el ya derramado en recipientes precintables, absorber el lquido residual en arena o absorbente inerte y trasladarlo a un lugar seguro.Requerimiento de espaciosEste requerimiento depender de donde se ubique la empresa y del rea total de extensin, adems concreta todo lo relacionado a la planta, tamao capacidad, dimensiones de equipos, en conclusin el espacio total que ocupar la planta, y esto depender de la materia prima que se est utilizando, en este caso el cumeno. Para la planta de produccin de fenol (y acetona como subproducto) requiere de gran espacio debido a los equipos que esta maneja como reactores, neutralizador, varios procesos de purificacin o intermedios como filtros, entre otros.Requerimientos de qumicosMateria prima CumenoAireAgua.Hidrogeno.Acondicionador del medio.Acido para la escisin (mayormente sulfrico).

Obtencin de fenol a partir del toluenoTcnicas OperacionalesUn proceso tpico consta de dos pasos continuos. En el primer paso la oxidacin de tolueno a cido benzoico se logra con la sal del aire y el cobalto (catalizador) a una temperatura entre 121 y 177C (206 kPa), y la concentracin del catalizador est comprendida entre 0,1 y 0,3%. El efluente del reactor se destila, el cido benzoico purificado se recoge mientras que el tolueno es recirculado al reactor oxidante.En el segundo paso del proceso, el cido benzoico se oxida al benzoato de fenilo en la presencia de aire y un catalizador mezcla de sales de cobre y el magnesio (234C, 147 kPa). El benzoato de fenilo se hidroliza con vapor de agua en el segundo reactor para producir dixido de carbono y fenol (200 C y presin atmosfrica).Es importante sealar que el acido benzoico se puede dar de varias formas a partir del tolueno. Por ejemplo, en el proceso Dow se oxida el tolueno en fase liquida con aire a 110- 120 C y 2-3 bar en presencia de sales de Co. La selectividad en acido benzoico alcanza un 90%. Otro proceso que transcurre en forma anloga es el de Amoco para la obtencin de cido tereftlico. La selectividad total del proceso est entre 70 y 80%.Emisiones AmbientalesEl tolueno y acido benzoico son degradados despus de un tiempo relativamente corto, pero, mientras no se degrada sus efectos son txicos y adems es peligroso para la vida acutica por lo tanto afectara al ambiente de manera apreciable si se da alguna fuga o derrame, en conclusin no se debe permitir que este producto qumico se incorpore al ambienteMantenimientoAl igual que la tecnologa anterior es necesario hacer mantenimiento a los equipos indispensables en la planta para que esta opere ptimamente. Este mantenimiento se har con las paradas de planta es decir, anualmente.ConstructibilidadIgualmente que en con el cumeno, este aspecto maneja la viabilidad de la construccin de toda la planta, considerando equipos a utilizar (en este caso reactores principalmente), condiciones de operacin, materiales, qumicos y personal a laborar en dicha planta, as como aspectos de tipo econmico y financiero.Seguridad y riesgosComo el tolueno es inmiscible en agua, flota y se evapora fcilmente Es fcilmente biodegradable, pero en humanos afecta al sistema nervioso central, irrita severamente la piel y ojos. Adems en envenenamientos crnicos puede producirse anemia y puede verse afectado el hgado. Las sustancias manejadas en esta planta son fcilmente inflamables. A temperatura normal de manipulacin existe un riesgo extremo de ignicin del vapor y pueden formarse mezclas aire-vapor explosivas/inflamables (especialmente en recipientes vacios que no hayan sido limpiados). Se debe evitar mezclar con materiales fuertemente oxidantes y puede llegar a formar mezclas explosivas con ellos. Los vapores son ms pesados que el aire, por lo que pueden desplazarse al nivel del suelo, pudiendo ocurrir una ignicin a distancia. Por lo que las medidas de seguridad en dicha planta sern tener especial cuidado en el control de la temperatura d fluidos y adems es necesario que los trabajadores posean equipos de proteccin personal adecuados y reportar de inmediato algn accidente.Requerimiento de espaciosEl espacio requerido viene en funcin de las dimensiones de equipos, capacidad y ubicacin de la planta, entre otros.Requerimientos qumicosMateria prima Tolueno.Aire.Sales de cobalto o manganeso (acetatos).Sales de cobre.Obtencin de fenol a partir del ciclohexano:Tcnicas OperacionalesSe puede llegar a obtener fenol por oxidacin del ciclohexano y posterior deshidrogenacin del producto intermedio resultante. El ciclohexano se obtiene por hidrogenacin catalizada del benceno, modernamente con catalizadores de nquel o de platino metlico. La reaccin es exotrmica, es importante controlar adecuadamente la temperatura y el tiempo de residencia en el reactor para evitar la transformacin del ciclohexano a metilciclopentano (isomerizacin).En la oxidacin del ciclohexano se obtiene una mezcla de ciclohexanol/ciclohexanona, que por deshidrogenacin (a 400 C y con un catalizador de platino) se transforma en fenol. Esta alternativa de fabricacin resulta antieconmica y, de hecho, se sigue el camino inverso, es decir, la fabricacin de ciclohexanona a partir de fenol.La oxidacin del ciclohexano se produce a travs de un mecanismo de radicales libres, a 125 165 C y 8 10 bar (en fase lquida) en presencia de sales de Mn o Co y con aire. Para conseguir una alta selectividad en la obtencin de anol/anona, el grado de conversin se limita al 10 %. La proporcin anol/anona es de 1/1. En presencia de cido brico se aumenta la selectividad pero aumenta la proporcin de alcohol en la mezcla hasta un 9/1.Emisiones AmbientalesEs peligroso en elevadas concentraciones, se debe cumplir el rgimen de limites de concentracin y/o emisiones al ambiente. El producto puede matar las hierbas y plantas pequeas. Es muy txico para los organismos acuticos, puede provocar a largo plazo efectos negativos en el medio ambiente acutico. El ciclohexano es altamente inflamable y adems insoluble en agua.MantenimientoPara mantener el proceso de operacin en ptimas condiciones, Es recomendable efectuar cada cierto perodo de tiempo un mantenimiento (semestral preferiblemente) a los diversos equipos que conforman la planta de fenol, tuberas de fluidos y drenajes; con dicho mantenimiento se alarga la vida til de los mismos. Es importante sealar que las sustancias con que se trabajar en dicha planta son altamente corrosivas lo que implica altos costos de mantenimiento, esta es una de las desventajas de la tecnologa.ConstructibilidadIgualmente que en con el tolueno, este aspecto maneja la viabilidad de la construccin de toda la planta, considerando equipos a utilizar, condiciones de operacin, materiales, qumicos y personal a laborar en dicha planta, as como aspectos de tipo econmico y financiero.Seguridad y riesgosPara llevar a cabo una buena prctica laboral deben instalarse controladores en el lugar de trabajo, adems del uso de equipos de proteccin individual por parte del personal laborante en la planta y adiestramiento de dicho personal. El ciclohexano es altamente inflamable as que se debe tener en cuenta la temperatura con que este se trabaje. Se debe prevenir en lo posible las emisiones ambientales. Por otro lado las sustancias manejadas en dicha planta son altamente corrosivas y toxicas.Requerimientos de EspaciosEsto se refiere tanto a la ubicacin como las longitudes de los distintos equipos que conforman la planta, as como tambin la capacidad de la misma.Requerimientos QumicosMateria prima ciclohexano.Hidrogeno.Catalizadores de nquelCatalizador de platino.Aire.Sales de Mn o Co.Tecnologa recomendadaLa tecnologa recomendada por la bibliografa consultada y adems por la informacin suplida por fabricantes es la obtencin de fenol va Cumeno, ya que este obtendr el producto con una alta calidad y adems la selectividad de la oxidacin del Cumeno a hidroperxido es del 93 %, y la de su Posterior transformacin a fenol del 98%. Es importante sealar que en este proceso se genera acetona como subproducto, la cual, es muy rentable a nivel econmico y podra ser vendida ya que se caracteriza por alta pureza al igual que el fenol.Factores de ponderacinSelectividadEn este caso a dicho factor se le pondero con un peso de 14% ya que la selectividad es la capacidad que la materia prima posee para orientar las reacciones, y lograr de esta forma, un mayor rendimiento para determinado producto. A mayor selectividad mayor ser el rendimiento y calidad del fenol.Calidad del productoEste factor se refiere a la pureza del producto y este va a depender de cual es la materia prima utilizada. Este factor recibe un peso de 14% ya que es de suma importancia satisfacer al cliente que requiere la mxima pureza del fenol.CorrosividadLa corrosin origina el deterioro de los equipos manejados en la planta si esto llegase a pasar es necesario un reemplazo inmediato para evitar prdidas econmicas en la produccin, pero aun as se darn perdidas por el mantenimiento o remplazo de los mismos. A este criterio se le dio una ponderacin de 8%.Riesgos y seguridadComo se mencion anteriormente, cada tecnologa genera ciertos riesgos, dependiendo de los equipos, sustancias y condiciones elevadas que requiera; por lo que es de suma importancia la confiabilidad y seguridad que ofrezca la tecnologa. Aquella tecnologa donde se necesite mayor seguridad o prevencin de riesgos se le colocar una puntuacin relativamente baja en comparacin con las dems. El peso para este es de 12%.Requerimientos de energaCada planta posee un requerimiento de energa tanto elctrica como mecnica, o en algunos casos energa calrica, este factor es muy importante ya que este implica costos econmicos que son proporcionales a los costos energticos. Por tal motivo se le asign un porcentaje de 10%, tomando en cuenta que la tecnologa que requiera mayor energa tendr un menor puntajeCostos de operacinEstos costos estn vinculados al funcionamiento normal de la planta. Incluye a los costos energticos, los de mantenimiento o mejoras a equipos, materia prima, catalizadores, entre otros, por tal motivo se le asigna un peso de 12%.MantenimientoEste es el factor es el que presenta mayor ponderacin con un 15% y va estrechamente vinculado con los costos operacionales y adems implica que todos los equipos e instrumentos funcionen de manera eficaz asegurando la vida til de los mismos. Es importante destacar que uno de los principales problemas a presentar en la planta es por el nivel de corrosin por el cual es necesario utilizar materiales y tuberas que presenten resistencia a la corrosin.Impacto ambientalPara seleccionar la mejor tecnologa a utilizar se debe tomar en cuenta el impacto ambiental ya que puede ocasionar problemas a la comunidad en donde se localice la planta y al ambiente. Este factor al igual que el anterior posee un porcentaje de 15% y est ligado a la toxicidad o dao al ambiente de las sustancias manejadas en dicha planta, sea cual sea la tecnologa a emplear.Disponibilidad de los serviciosAgua potableSe puede producir agua potable a partir de cualquier fuente natural de agua como por ejemplo agua subterrnea, lagos y ros (agua superficial) o agua de mar, para consumo humano, el agua que puede ser consumida sin restriccin. El trmino se aplica al agua que cumple con las normas de calidad promulgadas por las autoridades locales e internacionales Los parmetros del agua potable estn establecidos por la Organizacin Mundial de la Salud o por la Unin Europea. Su composicin en minerales vara dependiendo del pas pero para la mayora de los minerales existe una concentracin mxima que asegura un agua equilibrada, agradable para el consumo y segura. El agua suministrada para consumo humano se obtiene regionalmente de la fuente de Hidrofalcn.Agua desmineralizadaEl agua desionizada o desmineralizada es aquella a la cual se le han quitado los cationes, como los de sodio, calcio, hierro, cobre y otros, y aniones como el carbonato, fluoruro, cloruro, etc. mediante un proceso de intercambio inico. Esto significa que al agua se le han quitado todos los iones excepto el H+, o ms rigurosamente H3O+ y el OH-, pero puede contener pequeas cantidades de impurezas no inicas como compuestos orgnicos para reducir el coste de la regeneracin de grandes sistemas de agua desmineralizada se pretrata el agua con una unidad de smosis inversa, que reduce el contenido de sales totales en ms del 90% y reduce as el coste que produce la regeneracin. A continuacin de los intercambiadores catinicos y aninicos se pueden utilizar los intercambiadores de cama mixta para reducir la conductividad an ms.Aguas contra incendiosEs un sistema compuesto por un conjunto de tuberas, dispositivos y accesorios interconectados entre s desde una estacin de bombeo hasta dispositivos destinados a proteger instalaciones y personas contra los riesgos ocasionados por incendios. Una red de agua contra incendios podra abastecer a diversos tipos de dispositivos de proteccin incluyendo, pero no limitndose, a los siguientes:Gabinetes Contra IncendioRociadores AutomticosAplicadores de Espuma Contra IncendiosSistemas de Agua Pulverizada.Aire para servicios internosLa planta necesitara el aire como fluido de enfriamiento para todos los equipos presentes en la planta y como intermedio para seales de los instrumentos de control.Energa elctricaSer proporcionada por la central elctrica de dicha zona y se utilizara a tiempo operacin indefinida de la planta.Criterios y variables de control y protecciones:Mantener bajo control los siguientes parmetros, haciendo uso respectivo de los controladores adecuados. Presin de operacin mxima Presin de diseo. Temperatura de operacin mxima. Temperatura de diseo.Otras variables a controlar Especificacin del material de acuerdo a la temperatura. Mxima corrosin permitida. Tiempo de residencia dependiendo del tipo de serviciosEs necesario igualmente el establecimiento del dimetro de las conexiones auxiliares de los recipientes y las torres tales como venteo, drenajes. Para mantener en otro control de las variables del proceso, identificar cada una de las conexiones de los recipientes, tales como: entradas, salidas, condensados, drenaje, alimentacin, entre otros.De ser necesario podra implementarse el aislamiento de alguna etapa del proceso, si se considera que representa algn peligro tanto para el personal que labora en la planta, como para la eficiencia y rendimiento del proceso.Filosofa de mantenimientoPara la condicin optima de la operacin de la planta, es indispensable efectuar cada cierto lapso de tiempo, un mantenimiento a los diversos equipos (destiladores, intercambiador de calor, concentradores, reactores, y tuberas de transporte de fluido y drenaje) que conforman la produccin del Fenol. Debe realizarse paradas de plantas de forma semestral. De igual forma, es necesario efectuar espordicamente desfogues controlados cada dos das de la semana, como parte de los procedimientos de seguridad internos.Filosofia de operacinMezclar Cumeno y Aire en una torre de oxidacin compuesto, junto a una corriente de recirculada de Cumeno, para la produccin de Fenol, utilizando una red de equipos constituidas por Concentradores, reactores, destiladores, torres de purificacin, bombas, entre otras. EquiposEn la produccin de fenol es necesario el uso de diferentes equipos e instrumentos que aseguran que el proceso sea eficaz, para ello los distintos equipos deben trabajar de manera eficiente. En la planta de fenol se encuentran dos reactores, el primero es el reactor oxidante que transforma el cumeno y aire en hidroperxido de cumeno y un segundo reactor provoca la descomposicin de hidroperxido a fenol. Otros equipos implicados en el proceso son concentradores filtros con tecnologa de intercambio ionico, destiladores, compresores, bombas, mezcladores y divisores, entre otros. Adems la planta debe poseer instrumentos de medicin y control de temperatura, presin, flujo, calidades, entre otros.

Compresor: Un compresor es una mquina que eleva la presin de un gas, un vapor, o una mezcla de gases y vapores. Los tipos de compresores usados en la industria son: Centrfugos, de flujo axial y reciprocantes. Los compresores rotatorios slo son usados en servicios especiales. La mayora de los compresores usados en este tipo de tecnologa son compresores simples de una sola etapa.

Mezclador: es necesario incorporar mezcladores que permitan unir dos corrientes distintas en una sola, o para el caso contrario serian los denominados divisores. Reactor: Un reactor qumico es una unidad procesadora diseada para que en su interior se lleve a cabo una o varias reacciones qumicas. Dicha unidad procesadora esta constituida por un recipiente cerrado, el cual cuenta con lneas de entrada y salida para sustancias qumicas, y esta gobernado por un algoritmo de control.Los balances de materia pueden hacerse sobre la base de la velocidad volumtrica de flujo v, que es constante en todo el sistema del reactor. El balance de materia en funcin al metano, en estado estacionario, puede escribirse como:Siendo CAr-1 la concentracin de fenol en la corriente que entra al reactor, CAr la concentracin de etilenglicol en la corriente que sale del reactor y la concentracin total en el reactor, por lo tanto el flujo es constante Separador: Son equipos que se utilizan para separar un fluido que se encuentra formado por dos o ms fases, con diferentes densidades, para realizar la separacin de fases no mezcladas o fases inmiscibles.

Filtracin (intercambio ionico): El tratamiento con resinas de intercambio inico est basado en la capacidad de estas resinas de absorber y acumular automtica y totalmente los iones contenidos en soluciones muy diludas, el procedimiento de imntercambio inico resulta por lo tanto especialmente indicado para el tratamiento de soluciones diludas de sales metlicas. Las resinas catinicas son aptas para intercambiar cationes como Ca++, Mg++ y Na+, aportados por el agua a tratar, con iones positivos como H+, aportados por la resina. Las resinas aninicas en cambio son aptas para intercambiar aniones como CO3=, Cl- y SO4=, aportados por el agua a tratar con iones Hidroxilo OH-, aportado por la resina.

Bombas: son maquinas en la que un dispositivo mecnico le cede energa a un fluido de trabajo que es incompresible, es decir, se encarga de transformar la energa mecnica que puede proceder de un motor elctrico, trmico, entre otros, y la convierte en energa, que un fluido adquiere en forma de presin, de posicin y de velocidad. La seleccin de una bomba debe estar relaciona con el diseo del sistema de bombeo ya que dependiendo de la demanda del sistema como lo son el caudal y requerimientos de presin de descarga se debe usar un determinado tipo de bomba, adems tambin se debe tener en cuenta la condiciones del fluido de trabajo como su viscosidad y temperatura para poder controlar el flujo de bombeo y evitar problemas de cavitacin del equipo.