industrias químicas€¦ · a escala unitaria son máis caros os fármacos que a industria...

27
ECONOMÍA INDUSTRIAL 3/ febreiro/2015 Industrias químicas Industria que permite unha serie de procesos físicos e/ou químicos transforma materias primas, para conseguir procesos demandados no mercado. Industria farmacéutica (medicamentos, cosméticos, xel, xabóns, deterxentes...) Industria petroquímica (petróleo, asfaltos, aglomerados, gas natural) Ind. Madeira (celulosa, papeleiras, taboleiros) Ind. Metalúrxica (aceiro, aluminio, cobre...) Ind. Orgánica (fibras sintéticas, polímeros, plásticos...) Ind. Inorgánica (obtención de ácidos, sales, bases, gases...) Ind. Alimentaria, agroquímica, explosivos.... A farmacéutica e petroquímica son industrias de valor engadido. Obtéñense produtos importantes desde o punto de vista económico e da saúde. A escala unitaria son máis caros os fármacos que a industria petroquimica. 9/febreiro/2015 Enerxía 1. Operación básica ou unitaria Materias primas Operacións acondicionamento Transformación química Operación separación Operación adecuació Produtos Subprodutos Residuos Tratamento Efluente inocuo Recuperación enerxía, mat. Primas, intermedios...

Upload: others

Post on 19-Oct-2020

4 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: Industrias químicas€¦ · A escala unitaria son máis caros os fármacos que a industria petroquimica. 9/febreiro/2015 Enerxía separación 1. Operación básica ou unitaria Materias

ECONOMÍA INDUSTRIAL

3/ febreiro/2015

Industrias químicas

Industria que permite unha serie de procesos físicos e/ou químicos transforma materias primas, para

conseguir procesos demandados no mercado.

Industria farmacéutica (medicamentos, cosméticos, xel, xabóns, deterxentes...)

Industria petroquímica (petróleo, asfaltos, aglomerados, gas natural)

Ind. Madeira (celulosa, papeleiras, taboleiros)

Ind. Metalúrxica (aceiro, aluminio, cobre...)

Ind. Orgánica (fibras sintéticas, polímeros, plásticos...)

Ind. Inorgánica (obtención de ácidos, sales, bases, gases...)

Ind. Alimentaria, agroquímica, explosivos....

A farmacéutica e petroquímica son industrias de valor engadido. Obtéñense produtos importantes desde

o punto de vista económico e da saúde.

A escala unitaria son máis caros os fármacos que a industria petroquimica.

9/febreiro/2015

Enerxía

1. Operación básica ou unitaria

Materias

primas

Operacións

acondicionamento

Transformación

química

Operación

separación

Operación

adecuació

n

Produtos

Subprodutos Residuos

Tratamento Efluente

inocuo

Recuperación

enerxía, mat.

Primas,

intermedios...

Page 2: Industrias químicas€¦ · A escala unitaria son máis caros os fármacos que a industria petroquimica. 9/febreiro/2015 Enerxía separación 1. Operación básica ou unitaria Materias

É cada unha das accións de transporte, acondicionamento e/ou transformación das materias

primas implicadas nun proceso químico.

a. Operacións de acondicionamento/transporte

i. Bombeo

ii. Trituración

iii. Tamizado

iv. Intercambio de calor

v. Compresión

b. Reacción química

i. Reac. Electroquímicas

ii. Reac. De combustión

iii. Reac. De polimerización

iv. Reac. De precipitación

c. Operacións de separacións

i. Destilación

ii. Absorción

iii. Evaporación

iv. Extracción

v. Adsorción

2. Operacións básicas físicas

a. De separación

i. Absorción/desabsorción

ii. Adsorción/desadsorción

iii. Extracción líquido-líquido

iv. Extracción sólido-líquido

v. Intercambio iónico

vi. Clasificación hidráulica

vii. Filtración

viii. Sedimentación

ix. Cristalización

x. Liofilización

xi. Secado

xii. Evaporación

Page 3: Industrias químicas€¦ · A escala unitaria son máis caros os fármacos que a industria petroquimica. 9/febreiro/2015 Enerxía separación 1. Operación básica ou unitaria Materias

b. Operacións básicas controladas pola transmisión de calor

i. Quentamento e enfriamento

ii. Evaporación

c. Operacións básicas controladas polo transporte de cdm

i. Axitación e mestura

ii. Bombeo

iii. Centrifugación

iv. Circulación de fluídos a través de leitos porosos

v. Clasificación hidráulica

vi. Filtración

vii. Fluidización

viii. Sedimentación

ix. Transporte de fluídos

x. Transporte neumático

d. Operacións básicas controladas pola transferencia de materia e calor

i. Acondicionamento de gases

ii. Cristalización

iii. Humidificación/ deshumificación

iv. Liofilización

v. Secado

e. Operacións básicas completementarias

i. Almacenaxe

ii. Mestura de sólidos e pastas

iii. Molienda e trituración

iv. Tamizado

10/ febreiro/ 2015

Page 4: Industrias químicas€¦ · A escala unitaria son máis caros os fármacos que a industria petroquimica. 9/febreiro/2015 Enerxía separación 1. Operación básica ou unitaria Materias

Refluxo: permite unha maior concentración do produto que queremos obter

Extracción líquido- líquido

Vantaxes fronte a destilación

Instalacións máis sinxelas

Permite a separación de compoñentes sensíbeis a calor sen a necesidade de facer unha

destilación ao baleiro

Pódese extraer grupos de compoñentes, seleccionando o disolvente axeitado

Page 5: Industrias químicas€¦ · A escala unitaria son máis caros os fármacos que a industria petroquimica. 9/febreiro/2015 Enerxía separación 1. Operación básica ou unitaria Materias

Trátase dunha operación unitaria básica

Realízase en réxime continuo e a contracorrente

Sempre hai 4 correntes:

Alimentación: contén a mestura a separar

Disolvente: contén o líquido empregado para extraer o compoñente desexado

Extracto: contén o disolvente e o compoñente extraído

Refinado: formado pola mestura inicial sen o compoñente extraído

Extracción por contacto e en contracorrente: o disolvente para dunha etapa a outra circulando en

contracorrente co refinado

Extracción en contacto continuo:

A mestura das correntes de alimentación e de disolvente, e a separación das dúas fases ten lugar

no mesmo equipo (columna de extracción)

A corrente do extracto e de refinado conteñen disolvente

disolvente de ambas correntes recupérase e recíclase

Tipos de absorbedores

1. Tipo tanque axitado

a. Con burbulleo

b. Sen burbulleo

Page 6: Industrias químicas€¦ · A escala unitaria son máis caros os fármacos que a industria petroquimica. 9/febreiro/2015 Enerxía separación 1. Operación básica ou unitaria Materias

c. Columnas de recheo

Poden traballar en

d. Continuo ou semicontinuo

e. Réxime estacionario

f. Réxime non estacionario

2. Columnas de absorción

a. c. de parede molladas

b. c. de pratos

c. c. de recheo

d. c. de burbulleo

e. c. de pulverización

Intercambio iónico

Reaccións químicas entre os ións que se atopan nunha disolución e aqueles que se atopan nunha fase

sólida (resina) insolúbel na disolución e que está en contacto con ela.

Operación básica coa reacción química

pero controlada pola transferencia de

materia

Operación básica fifásica

Réxime semicontinuo

Page 7: Industrias químicas€¦ · A escala unitaria son máis caros os fármacos que a industria petroquimica. 9/febreiro/2015 Enerxía separación 1. Operación básica ou unitaria Materias

Resina: sólido empregado no intercambio iónico, que se caracteriza por:

Estrutura porosa

Natureza eléctrica que permite ter ións móbiles capaces de incorporarse á disolución

Liberar ións cando se somerxe nun líquido. Estes quedan libres e poden pasa á disolución

2/ marzo/ 2015

Papel das operacións na industria química

Reacción química: operación consistente na redistribución dos átomos dunhas moléculas (reactivos)

para dar lugar a outras (produtos)

Reactores químicos: dispositivos nos que se levan a cabo as reaccións químicas

Deseño: en función das características da reacción

Condicións nas que a reacción é posíbel e ata onde transcorre (termodinámica)

Velocidade á que transcorre a reacción (cinética)

Características das fases que se poñen en contacto

Velocidade de reacción: variación da concentración dun compoñente (reactivo/produto) co tempo

(desaparición dun reactivo ou aparición dun produto)

Conversión fraccional: fracción de reactante que se convirte en produtos (xeralmente refírese á

conversión do reactivo limítante)

Obxectivos:

Asegurar o contacto entre as fases para lograr o grado de mestura desexado

Proporcionar o tempo de contacto suficiente para conseguir a conversión desexada

Permitir as condicións de P, T e C para que a conversión e a velocidade sexan as desexadas

Reactores ideais: poden ser descontinuos ou de fluxo (estacionarios)

Descontinuo: funciona por cargas (introdución de reactivos, mestura, reacción e descarga do

reactor), composición uniforme no reactor e a concentración é función do tempo.

De fluxo: funcionamento estacionario e os modelos de fluxo ou tipos básicos de contacto

correspóndense cos grados de mestura externos e permitirán clasificar aos reactores

o Mestura perfecta: hai mestura total, igual composición en todos os puntos do recipiente

(composición e temperatura) de mestura no tanque = (comp e T) da saída do tanque

o Fluxo en pistón: non hai mestura axial pero si que pode habela na dirección radial. O

fluxo é como o movemento dun pistón

Distinta (Comp e T) coa xeometría

Page 8: Industrias químicas€¦ · A escala unitaria son máis caros os fármacos que a industria petroquimica. 9/febreiro/2015 Enerxía separación 1. Operación básica ou unitaria Materias

O reactor real presenta características dos dous tipos de reactores ideais. As diferenzas débense a que é

moi difícil evitar

A difusión axial nos de fluxo en pistón

Os camiños preferentes nos de mestura completa

CSTR: Continuous stirreal tank reactor

Pode empregarse en continuo e descontinuo

Amplas condicións de funcionamento de P e T

Pode quentarse ou enfriarse

Soe empregarse para reaccións

Homoxéneas en fase líquida

Con formación de sólidos

Reaccións gas-líquido con burbullas de gas

PFR: Plug Flow Reactor

Reaccións gas-gas

Con recheo ou non (catalizador ou non)

Pode quentarse ou enfriarse

Reactor tubulado

quentado a lume directo

de carcasa e tubos

Reactor de leito

Fixo

Móbil

Fluidizado

Tubo (catalizador ou non)

En forno

Page 9: Industrias químicas€¦ · A escala unitaria son máis caros os fármacos que a industria petroquimica. 9/febreiro/2015 Enerxía separación 1. Operación básica ou unitaria Materias

reacción

Sucesos clave na evolución da eficiencia enerxética:

Crise do petróleo nos 70’s: crea a necesidade de diminuír a importación de hidrocarburos

Globalización económica: obriga a aumentar a competitividade e a produtividade

Protección do medio ambiente: obriga a diminuír as emisións contaminantes

3/ marzo/ 2015

O gas natural é o combustíbel fósil máis limpo. Emite menor cantidade de CO2 que outros combustíbeis

para obter unha mesma cantidade de enerxía. Pola contra o máis sucio é o lignito.

Durante os 30’s xérase un combustíbel feito a partir de materiais desbotábeis (madeira, carbón, roupa,

zapatos..) que se denominaba gasóxeno. Nos 70’s está tecnoloxía xa non se empregaba.

Gasóxeno

O gasóxeno é un aparato que

funciona empregando a gasificación,

procedemento que permite obter

combustíbel gasoso a partir de

combustíbeis sólidos como o carbón,

a leña ou case calquera residuo

combustíbel.

Ao queimar a leña ou o carbón de

forma parcial xérase, entre outros

gases, CO que ten un poder calorífico

baixo. Se se lle engade auga tamén

pode xerar hidroxeno.

Tivo un uso moi estendido en España, ao rematar a Guerra Civil (1939), polas dificultades de

abastecerse de petróleo no mercado mundial. Engadíaselle aos automóbiles en corrícoche remolcado

onde ía o xerador. Empregando este sistema podíanse aproveitar combustíbeis sólidos para mover

motores de combustión interna no tempo de escaseza de gasolina e gasóleo.

Actualmente vólvese empregar para obter combustíbel para motores a partir de leña e outros residuos

de biomasa. En países pobres pode ser a única forma de empregar motores e en países desenvoltos

permite diminuír o consumo de combustíbeis fósiles.

Ao producirse unha combustión parcial de leña ou carbón prodúcese CO un gas que ten algo de poder

calorífico. Aproveitando este gas pódese facer funcionar motores de combustión interna, aínda que a

relación de potencia sexa moi pequena é suficiente para arrancar un motor. O CO se se combinaba coa

H2O pode formar H2 outro gas volátil e explosivo necesario para funcionar o motor. O motor debía ser

Page 10: Industrias químicas€¦ · A escala unitaria son máis caros os fármacos que a industria petroquimica. 9/febreiro/2015 Enerxía separación 1. Operación básica ou unitaria Materias

o mesmo. Era unha adaptación, como a que aínda se fai hoxe en día para queimar GLP (butano) en

“motores de gasolina”.

O feito é que xeraban ese gas combustíbel sobre a marcha. Por iso o de “gasóxeno”. É dicir, non

repostaban gas senón que o xeraban a partir de outros combustíbeis (carbón, leña...)

Hoxe en día, este sistema ten outros usos:

As centrais como a de Elcogas, en Puertollano (España), baséanse neste sistema, producindo enerxía

eléctrica. Esta central, parecida a outras moitas no mundo, aínda que pioneira en aspectos de

rendemento, emprega un sistema produtivo baseado na tecnoloxía de gasificación integrada no ciclo

combinado (GICC) cunhas características medioambientais modélicas, reducindo as emisións

atmosféricas por debaixo do establecido na lexislación vixente.

A planta GICC de Puertollano emprega o proceso de gasificación de leito arrastrado por presión. O gas

de síntese obtido da reacción da mestura de carbón e coque de petróleo (ambos de orixe autóctono) co

osíxeno a temperatura de ata 1800ºC. Límpase e quéimase como combustíbel nunha planta de ciclo

combinado.

O osíxeno necesario para o proceso de gasificación prodúcese na unidade integrada de fraccionamento

do aire, o cal produce ademais N2 para secado e transporte do combustíbel pulverizado e para a

inertización segura dos diferentes circuítos.

O gas de síntese obtido, composto basicamente de CO2 e H2, é obxecto dun exhaustivo proceso de

limpeza para eliminar os axentes contaminantes. O gas unha vez limpo satúrase e quéimase, con moita

eficiencia, nunha turbina de fas dentro dunha unidade de ciclo combinada xeradora de electricidade. A

turbina do gas pode operar tanto con gas sintético como con gas natural. Os gases de escape da turbina

de gas, coa calor residual alimentan unha caldeira de recuperación de calor producindo vapor. Que

xunto co vapor producido no proceso de gasificación xera electricidade adicional nunha turbina de

vapor convencional cun ciclo de condensación.

A eficiencia bruta dunha planta é do 47% en condicións ISO

Química da gasificación

No proceso de gasificación prodúcense simultaneamente un gran número de reaccións químicas en serie

e en paralelo, podéndose distinguir 3 etapas fundamentais.

Pirólise: tras o secado e quentamento, no que se desprenden volátiles, prodúcese a pirólise ou

descomposición térmica do carbón. Neste proceso orixínase unha fase rica en H2 e un residuo

carbonoso (char)

Carbón + calor = cher + líquidos (alquitrán e aceite) + gases

Combustión: os gases xeradores quéimanse, consumíndose a maior parte do O2 alimentao polo

gasificador. Reacción exotérmicas

H2 + ½ O2 H2O -ΔHºf = 110 KJ/mol

C + O2 CO2 -ΔHºf = 393 KJ/mol

Page 11: Industrias químicas€¦ · A escala unitaria son máis caros os fármacos que a industria petroquimica. 9/febreiro/2015 Enerxía separación 1. Operación básica ou unitaria Materias

Motor de hidróxeno

O hidróxeno prodúcese gracias a un proceso químico de transformación de hidrocarburos (nafta ou gas

natural) co vapor, ou a través da gasificación de residuos pesados de hidrocarburos.

O H2 pode ser xerado do gas natural cun 80% de eficiencia, e cunha eficiencia variábel para outros

hidrocaburos.

O método de conversión baseado en HC libera CO2. Ao realizarse nunha soa planta é posíbel separar e

capturar o CO2.

A altas temperaturas (700-1000ºC), o vapor de auga reacciona co metano producindo sygas (gas natural

sintético)

CH4 + H2O CO + 3H2

A calor necesaria requirida para o proceso é proporcionada ao queimar unha parte do CH4. Pode obterse

H2 adicional ao agregar máis auga, por medio da reacción do vapor de auga co monóxido de carbono,

esta reacción require menos temperatura (130ºC)

CO + H2O CO2+ H2 +42KJ/mol

Da enerxía potencial, un 48% está contida no H2, 40% no carbón activado e un 10% no vapor sobre

quentado, aproximado.

Gasóxeno ou gas no aire:

obtense facendo pasar aire a

través dunha capa grosa de

gránulos de carbón ou de coque

incandescente. Ao aumentar a

temperatura, aumenta a

proporción de CO e diminúe a

do dióxido de carbono. Ten

escaso poder calorífico, moito

menos que o gas da auga,

debido á dilución co N2

atmosférico.

9/ marzo/ 2015

Substancia Fórmula Kj/mol Kcal/mol Kcal/Kg

metano CH4 802 192 11537

propano C3H8 2220 530 12050

Butano C4H10 2879 688 11855

Carnono C 394 (a CO2) 94 7842

Monóxido de carbono CO 282 67 2405

carbono C 101 (a CO) 24 2010

CH4 + O2 CO2 + H2O + 889Kj/mol

Page 12: Industrias químicas€¦ · A escala unitaria son máis caros os fármacos que a industria petroquimica. 9/febreiro/2015 Enerxía separación 1. Operación básica ou unitaria Materias

H2 + ½ O2 H2O + 286 KJ/mol

H2 + ½ O2 H2O -ΔHºf=241 KJ/mol

CO + ½ O2 CO2 -ΔHºf=283 KJ/mol

C + O2 CO2 -ΔHºf=393 KJ/mol

C + ½ O2 CO -ΔHºf=110 KJ/mol

Nalgunhas industrias fíltranse os gases e obtense CO2 purificado que posteriormente se pode empregar

na industria alimentaria, ben almacenándoo en tanques de alta P ou mediante unha canalización cara a

planta na que se vai empregar.

España é o 5º produtor europeo en industria química

19%

26%

13%

11%

7%

6%

4%

3%

11%

PRODUTORES EUROPEOS

Fra Ale Ita RU Esp Bel Hol IRL Outros

Page 13: Industrias químicas€¦ · A escala unitaria son máis caros os fármacos que a industria petroquimica. 9/febreiro/2015 Enerxía separación 1. Operación básica ou unitaria Materias

Principais puntos de importación

Zonas de alta

concentración de

industria química

onde existe

asociación

territorial

adherida de

FEIQUE

Localización

de outras zonas

de concentración

química

Destino produtos químicos en Europa

Outras industrias Consumo final

Servizos e administración Agricultura

Construción

Oviedo

Puertollano

Page 14: Industrias químicas€¦ · A escala unitaria son máis caros os fármacos que a industria petroquimica. 9/febreiro/2015 Enerxía separación 1. Operación básica ou unitaria Materias

A industria química xera o 10% do PIB da economía española

16/ marzo/ 2015

NOx + SOx + H2O Ác. Nítrico e sulfúrico

Prexuízos: acidificación do medio, destrución de bens e capa vexetal.

Antigamente en Galiza a chuvia ácida debíase ás centrais nucleares de Meirama e As Pontes. Onde

empregaban lignito con xofre que saía á atmosfera en forma de SO2 e SO3 e se transformaba en ác.

Sulfúrico. No tocante ao ác. Nítrico, non tanto no carbón ou no petróleo pero coa incinecarión da

biomasa a máis de 1000ºC, si que forman óxidos de nitróxeno que se transforman no ácido.

Efectos: acidificación do medio

Distribución xeográfica da produción química española

Catalunya Madrid C. Valenciá Andalucía País Vasco Outros

24

00

1 29

06

8

30

44

8

32

43

3

33

67

8

34

30

3

1 9 9 9 2 0 0 0 2 0 0 1 2 0 0 2 2 0 0 3 2 0 0 4

AVALIACIÓN DO VALOR DE PRODUTOS (M€)

Page 15: Industrias químicas€¦ · A escala unitaria son máis caros os fármacos que a industria petroquimica. 9/febreiro/2015 Enerxía separación 1. Operación básica ou unitaria Materias

Zonas afectadas por Europa:

o Ano 2000: Bélxica, Austria e Europa Central (pouco)

o Ano 2010: Galiza, por queimar lixo; case toda Europa Central (Reino Unido, Italia...),

moi afectada.

Principais accidentes industriais

Flixborough (UK),

1974

Explotación de vapor non

confinada (UVCE) de

ciclohexano

28 mortos e centos de persoas feridas

Destrución completa das instalacións

Cubatao (Brasil), 1974 Bolda de lume de gasolina por

fuga de oleoduto

Uns 500 mortos

Graves danos ao medio ambiente

Seveso (Italia), 1976 Reacción química fóra de control

que provoca o “venteo” dun

reactor, con liberación á

atmosfera de dioxina

Sen mortos

Evacuación de máis de 1000 persoas

Abortos espontáneos e

contaminación

Autoridades ilocalizábeis (fin de

semana)

As primeiras medidas tomáronse ao

4º día

Camping Los Alfaques

(España) 1978

Explosión dun camión

sobrecargado de propileno ao

chocar contra un camping

215 persoas mortas

Destrución completa do camping

S. Juan de Ixhuatepec

(México) 1984

Numerosas explosións de

depósitos e tanques de GLP

debidas a unha fuga e posterior

explosión non confinada de GLP

(UVCE)

Máis de 500 persoas mortas

Máis de 4500 feridas

Máis de 1000 desaparecidas

Destrución masiva de vivendas

Efecto dominó procedente da 1ª

UVCE

Bhopal (India) 1984 Escape de isocianato de metilo

nunha pranta de fabricación de

insecticidas

3500 persoas mortas

3500 en estado crítico

180000 en tratamento médico

Efectos a longo prazo: cegueira

Nube tóxica atraveso dunha vía de

evacuación

Guadalajara (México)

1992

Serie de explosión na rede de

alcantarillado da cidade por

vertidos incontrolados de

combustíbel procedente da

planta de petróleo mexicano

PEMEX

190 persoas mortas

470 feridas

6500 damnificadas

Destrución de 1547 edificacións

Danos en 100 escolas e 600 vehículos

Entre 13-14Km de rúas destruídas

INTRODUCIÓN

A industria química caracterízase porque a materia trátase para lograr un cambio de estado, do seu

contido en enerxía ou da súa composición (AICE ? ), no cambio de composición que pode deberse ou

non a unha reacción química.

Nalgunhas industrias denominadas químicas pode que non se produzan reaccións químicas.

Page 16: Industrias químicas€¦ · A escala unitaria son máis caros os fármacos que a industria petroquimica. 9/febreiro/2015 Enerxía separación 1. Operación básica ou unitaria Materias

O principio da industria química moderna sinálase coa implantación do método Cellan (século XVIII)

e do proceso Solvay (século XIX) para a obtención de Na2CO3

Método Leblanc (Francia)

2NaCl + H2SO4 2HCl+ Na2SO4 HCl Cl2

Na2SO4 + 4C 4CO + Na2S CaS H2SO4

Na2S + CaCO3 CaS + Na2CO3 (recuperamos)

Método Solvay (Países anglosaxóns, UK)

CaCO3 + calor CaO + CO2

CO2 + NH3 + H2O NH4HCO3

NH4HCO3 + 2NaCl NaHCO3 + 2NH4Cl

2NH4Cl + CaO + H2O 2NH3 + CaCl2 NaHCO3 + calor Na2CO3 + H2O

Método Phillips

(catálise homoxénea para a obtención do ác. Sulfúrico, 1870)

SO2 + ½ O2 SO3

nSO3 + H2SO4 H2SO4*nSO3

H2SO4*nSO3 + H2O (n+1) H2SO4

As químicas/os industriais eran especialistas en industrias concretas

17/marzo/ 2015

Só falou do traballo a entregar

23/ marzo/ 2015

Procesos industriais máis importantes por volume de produción en USA (2000)

Page 17: Industrias químicas€¦ · A escala unitaria son máis caros os fármacos que a industria petroquimica. 9/febreiro/2015 Enerxía separación 1. Operación básica ou unitaria Materias

Procesos catalíticos industriais máis importantes

Na refinería

Reacción Catalizador

Reforma catalítica (reformación catalítica) Pt + Re soportado en η-Al2O3 ou γ-Al2O3

Deshidroxenación de parafinas, isomerización Producida con Cl

Craqueo térmico Catalizadores sólidos ácidos

Ruptura e isomerización de parafinas Zeolitas, AsA (SiO2-Al2O3 amorfos)

Hidrocraqueo (ruptura de parafinas) Pt/Zeolitas ou Pd/zeolitas

Hidroxenación de enlaces C=C

Olefina + H2 parafina

M: Ni, Pd, Pt como polvos de gran área ou

soportados

Algúns óxidos metálicos: Cr2O3

Catalizadores nos automóbiles

NOX tranfórmanse en N2(g) e libéranse a atmosfera

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

H2SO4

Etileno

Cal

Ác. Fosfórico

NH3 (l)

Propileno

Cloro

NaOH

Na2CO3

C2H5Cl

HNO3

NO3NH4

Urea

etilbenceno

Estireno

HCl(aq)

Óxido de etileno

cumeno

(NH4)2SO4

1,3-Butadieno

Produción (10^9 Kg)

Page 18: Industrias químicas€¦ · A escala unitaria son máis caros os fármacos que a industria petroquimica. 9/febreiro/2015 Enerxía separación 1. Operación básica ou unitaria Materias

Ao nivel industrial a maior parte das reaccións son catalizadas

Reacción Catalizador

Catalizador de 3 vías (TWC)

Oxidación completa de HC Metais: Pd, Pt adicionados con CaO2

Oxidación de CO

Procesos industriais

Produción de H2SO4

2SO2 + O2 2SO3

V2O3-Pt sobre alumina

Produción de NH3

N2 + H2 2NH3

Fe ? con metais alcalinos

Activación de C

Reacción de metanación

CO + 3H2 CH4 + H2O

M

Reacción de Fischer-Tropsch

CO + 3H2 parafinas + olefinas + H2O +

CO2

Fe ou Co (soportados ou ? sobre óxidos ou

metais alcalinos)

Produción de MeOH

CO + 2H2 CHeOH

Cu soportado en ZnO-Al2O3

Produción de H (gas de auga)

H2O + CO H2+ CO2

Fe2O3 ou sulfuros metálicos

A catálise é de enorme importancia nos procesos industriais, xa que permite levar a cabo as reaccións

en tempos moito máis curtos co conseguinte beneficio económico

Ex: Proceso Haber-Bosch

Page 19: Industrias químicas€¦ · A escala unitaria son máis caros os fármacos que a industria petroquimica. 9/febreiro/2015 Enerxía separación 1. Operación básica ou unitaria Materias

Aínda que os catalizadores non se consumen directamente si que hai que ter en conta a posibilidade do

envelenamento dun catalizador: a reacción cunha impureza que converte ao catalizador noutra

substancia (outro composto químico) sen actividade catalítica

Industria química, características

Fabricación e venta de produtos químicos puros, comercialización

Fabrican moitos produtos diferentes

Medicamentos, plásticos, pinturas, vernices, formigón, aceiro, aluminio...

Exemplo: NaOH, en se mesmo non é moi útil pero é básico para a fabricación doutros produtos

como o xabón

Diversificación de actividades

American Cyanamid Co

o Lederle (fármacos)

o Breck (cosmética capilar)

o Formica (taboleiros)

o Davis & Geck (Produtos para cirurxía)

Coca-Cola Co

o Coca-Cola (refresco)

Page 20: Industrias químicas€¦ · A escala unitaria son máis caros os fármacos que a industria petroquimica. 9/febreiro/2015 Enerxía separación 1. Operación básica ou unitaria Materias

o Fanta

6/ abril/ 2015

A industria química da UE acumula o 84% das exportacións mundiais e o 47% das importacións,

consolidando a súa posición como primeiro mercado internacional.

Alemaña xera a cuarta parte do negocio químico continental (25%), seguido por Francia (18%), Italia

(11%) e UK (11%). España é o 5º a nivel europeo co 7% debido ao seu bo comportamento desde 2000.

Entre os cinco primeiros produtores europeos acumulan o 72% do volume total do negocio da unión

europea. Se sumamos a veda dos Países Baixos, Bélxica, Irlanda, representamos o 90% do negocio

químico da unión.

COMPLETAR MARTA

O sector químico é o que maiores recursos destina á investigación, o desenvolvemento e a innovación

(I+D+i) na que aporta o 20% da inversión de I+D+i de toda a industria española. As inversións foron

destinadas a mellorar o nivel tecnolóxico, a protección do medio ambiente e a seguridade das fabricas.

Industria química mundial en 2001. Valor das ventas dos 11 maiores produtores mundiais en billóns de

euros

467

237

133

8357 56

38 38 34 33 31

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

USA Xapón Arxentina Francia UK Italia España Bélxica Brazil PaísesBaixos

Suíza

Page 21: Industrias químicas€¦ · A escala unitaria son máis caros os fármacos que a industria petroquimica. 9/febreiro/2015 Enerxía separación 1. Operación básica ou unitaria Materias

Economía

Producir algo implica xuntar certos recursos como materias primas, enerxía, man de obra, técnicas para

facer un produto dado e non outra cousa tamén posíbel. O feito de que haxa máis de unha posibilidade

de acción ou que os recursos necesarios teñan prezo -porque son limitados- e o que o realizado tamén

teña prezo por razón da súa utilidade para quen o necesite, sitúa o fenómeno produtivo no campo da

economía.

A. Meller: Enxeñaría é o arte de facer cun dolar o que calquera trapalleiro faría con dous, como se

fose unha novidade

Rutherford: Non necesitamos diñeiro, así que temos que pensar

A economía estuda a forma en que as sociedades deciden que bens e servizos van producir, onde, cando,

como e para quen o producen, co obxectivo de obter o máximo beneficio. Ten a súa orixe na escaseza,

é a ciencia que se ocupa dos modos racionais cos que lograr a mellor aplicación que poida dárselle a

todo o escaso, pola correcta selección entre os seus varios destinos posíbeis.

Cando a análise económica se ocupa de fenómenos e situacións de alto nivel de agregacións, cuxos

resultados afectan a grandes grupos sociais ou incluso á sociedade enteira, como poden ser a inflación

monetaria, o paro ou a renda nacional. Trátase de ocupación macroeconómicas.

Cando son agregados máis sinxelos, como é o caso dunha fábrica ou taller, considerados de forma illada,

entón trátase dunha ocupación microeconómica. Os fundamentos dunha e outra variedade non son moi

diferentes, aínda que si o é a transcendencia social das decisións.

7/ marzo/ 2015

A acción microeconómica propia do goberno das fábricas e talleres químicos tradúcese nas decisións

da seguinte sucesión:

1. Que facer dentro do campo finito de cousas por facer?

2. Como facelo? Que técnica escoller

3. Cando e que cantidade é posíbel fabricar e vender?

4. A que prezo se pode ofertar para que compense o esforzo posto na empresa

Estas decisións son interdependentes e acádanse, polo xeral para aproximacións sucesivas. Aínda que

o seu fin é económico, tamén se verá que non son posíbeis sen o concurso da tecnoloxía. Por iso e

porque o tecnolóxico tampouco se pode decidir correctamente sen ter en conta o efecto económico das

súas decisións, as implicacións entre técnica e economía son cada vez máis fortes. A escaseza crece

continuamente é ao facelo á poboación e o índice de consumo de cada individuo.

A investigación aplicada ten unha gran importancia no desenvolvemento de novos procesos ou produtos

dentro da industria química. Así, antes de procedes a ningún cambio na produción , formularanse unha

serie de pasos:

Page 22: Industrias químicas€¦ · A escala unitaria son máis caros os fármacos que a industria petroquimica. 9/febreiro/2015 Enerxía separación 1. Operación básica ou unitaria Materias

Factores que inflúen nun proxecto

Físico-química

Operacións básicas

Mat. Primas Produtos

Mat.

Proxecto Consideracións

sociais, políticas e

estratéxicas

Medioambiente

Normativa e concienciación

Economía

Rendibilidade

Page 23: Industrias químicas€¦ · A escala unitaria son máis caros os fármacos que a industria petroquimica. 9/febreiro/2015 Enerxía separación 1. Operación básica ou unitaria Materias

As perspectivas económicas dun novo proceso industrial virán determinadas por:

O volume de venta e prezos

A necesidade de capital

O período de recuperación

A amortización

Os impostos...

Aspectos que inflúen no prezo dos produtos químicos

Custos de produción

o Continuos: materias primas, servizos...

o Descontinuos: man de obra, enerxía...

Materias primas

o Representan boa parte do custo do produto final (ás veces o 60-70%)

o As básicas son ás que se atopan na natureza: aire, auga, gas natural, fracción de

petróleo, bauxita, pirita...

Cantidade producida (economía de escala)

Aspecto financeiro

o Capital

o Amortización, préstamos, interese

o Accións, obrigacións

o Obtención de beneficios

o Rendibilidade que pretende a empresa

A empresa é a unidade básica de produción

A industria química pertence ao sector secundario (industria e construción)

13/ abril/ 2015

Antes de deseñar un proceso hai que coñecer os termos e conceptos básicos empregados en estudos de

rendibilidade.

Conceptos previos antes de establecer o concepto rendibilidade

Capital, cantidade invertida pola sociedade

Capital inmobilizado, IF: que inclúe o capital destinado a servizos auxiliares, IA

Page 24: Industrias químicas€¦ · A escala unitaria son máis caros os fármacos que a industria petroquimica. 9/febreiro/2015 Enerxía separación 1. Operación básica ou unitaria Materias

Capital circulante, IW

IF: capital invertido en equipos e instalacións dentro dos límites de área do proceso. Este diñeiro

gástase en dous anos ou menos.

Hai outras áreas como produción de vapor, pasaxe...

IA: capital invertido en equipos e instalacións auxiliares, non producidos como servizos

auxiliares (utilities)

IW, capital circulante: materias primas, produtos intermedios, produtos finais, debedores e caixa

para poder funcionar (1 mes)

Custos de fabricación: cantidades que son necesarias para que o proceso de produción e que son

función do mobilizado, volume de produción ou man de obra empregada.

FIF: proporcionais ao inmobilizado

FQ: proporcionais ao volume de produción

FL: proporcionais á man de obra

O prezo de venta do produto depende de varios factores, como son

Custe de produción (materias primas, man de obra)

Cantidade producida

Rendibilidade de inversión que a sociedade estea disposta a aceptar

Beneficios brutos, R: son a diferenza entre as vendas e os custos de produción, logrados no tempo de

referencia, un ano polo xeral.

𝑅 = 𝑉 − 𝐶

Páganse impostos pola cantidade

𝑅 = 𝑑 ∗ 𝐼𝐹

d é a taxa para compensar a desvalorización dos equipos. Fíxaa ao estado

Beneficios tras impostos, Ri

𝑅𝑖 = 𝑅 − (𝑅 − 𝑑 ∗ 𝐼𝐹) ∗ 𝑡

Resultantes de restar dos beneficios brutos, R, unha cantidade para a amortización da

instalación, d*IF

Sofren imposicións fiscais máis ou menos altas (de ata o 50%, USA)

t é a taxa impositiva sobre os beneficios unha vez deducidas as amortizacións por

desvalorizacións dos equipos. Fíxaa o estado

Page 25: Industrias químicas€¦ · A escala unitaria son máis caros os fármacos que a industria petroquimica. 9/febreiro/2015 Enerxía separación 1. Operación básica ou unitaria Materias

Existe a Amortización Contábel para que os inversores poidan recuperar o diñeiro que puxeron na

empresa. Despois de descontar unha parte dos impostos, os responsábeis do proxecto, desconten

anualmente unhas cantidades de tal forma que ao cabo dun determinado número de anos sumen a mesma

cantidade invertida.

Este cargo está baixo control da compañía, e xeralmente fíxase segundo a vida real prevista

para a planta, ou por 10 anos

𝑒 ∗ 𝐼𝐹

e é a taxa para recuperar a inversión realizada nun número determinado de anos. Fíxaa a propia

sociedade. O seu valor depende do tempo que se queira deixar para obter a inversión. Canta

máis rapidez, máis alto debe ser e.

d*I e e*I son fondos autoxerados de amortizacións, se son grandes o negocio é bo.

Os novos ben producidos por unha empresa industrial química implican a transformación dunha ou

varias materias primas, as que se ennobrecen –mercantilmente falando- polo feito da transformación

Estudo das posibilidades económicas dunha nova idea

O primeiro paso é a valoración previa do montante do capital. Despois viría o estudo da previsión dos

custos de fabricación, logo a dos custos non propiamente fabrís, “gastos xerais” e, se é o caso, o

establecemento dun prezo de venda

Destes datos decídese, como veremos, a rendibilidade. Así terase

V: ingresos producidos pola venda do presuposto producido e fabricado

C: custos de produción (fabricación e vendas) previstos

A diferenza (V – C) serán os beneficios brutos logrados no tempo de referencia (1 ano)

𝑅𝑏 = 𝑉 − 𝐶

Se se puxo en xogo un capital I, os beneficios brutos porcentuais anuais (rendibilidade bruta) serán

𝑅𝑏𝑝 =𝑅𝑏𝐼∗ 100 =

𝑉 − 𝐶

𝐼∗ 100

Se os impostos supoñen anualmente a cantidade, U, os beneficios netos serán

𝑅𝑛 = (𝑉 − 𝐶) − 𝑈

A rendibilidade neta porcentual vira expresada por

𝑅𝑛𝑝 =𝑅𝑛𝐼∗ 100 =

𝑉 − 𝐶 − 𝑈

𝐼∗ 100

Page 26: Industrias químicas€¦ · A escala unitaria son máis caros os fármacos que a industria petroquimica. 9/febreiro/2015 Enerxía separación 1. Operación básica ou unitaria Materias

14 / abril/ 2015

Non se apoian os proxectos que necesitan tempo grande para a comercialización ou cuxos éxitos non

son claros.

A rendabilidade mide o rendemento dos recursos empregados pola empresa durante un período

económico. En xeral, defínese a rendabilidade como o cociente entre os beneficios obtidos e o capital

invertido.

Invírtese un capital, I Realízanse unhas vendas, V

IF mobilizado

IA de servizos

Iw circulante

I: unidades monetarias

C: custo de fabricación

R=V-C beneficio bruto

(R-d*I)*t impostos

d*I desvalorización instalacións

e*I recuperación da inversión inicial

P=[V-C-(R-d*I)*t-e*I

Creáse un capital P (unidades monetaria/ano)

Beneficio neto

Obtense despois de deducir dos beneficios, tras pagar impostos, unha cantidade para a amortización da

inversión realizada, e*IF

𝑃 = 𝑅 − (𝑅 − 𝑑 ∗ 𝐼𝐹) ∗ 𝑡 − 𝑒 ∗ 𝐼𝐹

As amortizacións pódense calcular de dúas formas

-Método lineal ou uniforme

-Método non lineal ou acelerado

A partir dos valores de I e P dedúcese a rendabilidade do proxecto

Así que unha sociedade vai depender da inversión realizada, I, e a cantidade que retorna á sociedade,

P.

Toda innovación comporta un risco: beneficios de risco

𝑃 = 𝑅 − (𝑅 − 𝑑 ∗ 𝐼𝐹) ∗ 𝑡 − 𝑒 ∗ 𝐼𝐹

O beneficio neto que retorna á sociedade

O diagrama de fluxo monetario dunha empresa é lixeiramente diferente segundo a amortización e IF ,

inclúanse ou non, como gasto no custe do produto, que é unha maniobra normal nos cálculos

económicos.

Fluxo de diñeiro nunha empresa (cash-flow)

Page 27: Industrias químicas€¦ · A escala unitaria son máis caros os fármacos que a industria petroquimica. 9/febreiro/2015 Enerxía separación 1. Operación básica ou unitaria Materias

Unha parte dos beneficios netos retórnanse entre os accionistas (dividendos) e outra parte resérvase para

o futuro crecemento da empresa.