p.p. detergente sintÉtico met. de mezcla seca expoc

7/30/2019 P.P. DETERGENTE SINTTICO Met. de Mezcla seca expoc

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PROCESO

Acerca de la planta que origina este proyecto,diremos que es una tcnica desarrollada enDinamarca por un consorcio de compaas;Anhidro A.S., The Danish Oil Mills & SoapFactories Ltd.

Las capacidades de este tipo de planta varandesde los 400Kg/h. hasta los 10000kg/h deproducto como polvo seco y son basados en unproceso de granulacin y aglomeracin.


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La manufactura de detergentes en forma granulada (en polvo), esmostrada en el Diagrama de Flujo.El principio del proceso es el que varios componentes son aadidos aun sistema de cama fluidizada en cantidades predeterminadas. Lamezcla de estos ingredientes es transportada mediante unafluidizacin y en el mismo momento es aglomerado por la atomizacinde agentes tensoactivos a una concentracin y cantidadpredeterminada. En el mismo sitio la neutralizacin del cido Sulfnico,

es llevado a cabo durante la fluidizacin.Durante el proceso de cama fluidizada, el aire usado para lafluidizacin transporta neumticamente los finos a un ciclnseparador. En este cicln los finos son separados del aire ydescargados directamente a la entrada de la cama fluidizada, dondeposteriormente regresan al sistema para su aglomeracin juntamentecon los materiales frescos. De esta manera se logra un detergente quepuede ser empacado o envasado en la forma que se desee,inmediatamente sin necesitar ningn tiempo de reposo oenvejecimiento.


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DIAGRAMA DE FLUJO


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SISTEMA CONVENCIONAL DE FABRICACIN DE DETERGENTE SINTTICO


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PLANTA DE SULFONACIN


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PROCESO DE SULFONACINEsta primera etapa de la elaboracin de detergente, es la encargada detransformar el Dodecilbenceno en cido Sulfnico, lo cual de manerageneral se puede hacer de 3 maneras:

Con SO3 (a partir del Azufr)Con Oleum (Acido Sulfrico con SO3 en sobresaturacin)Con cido Sulfrico

Estos 3 sistemas pueden ser tipo Bath (carga) o continas. Son muypopulares los sistemas con Oleum, la que ser tomada para nuestra

Planta.Una de las ventajas de la Sulfonacin con Oleum es la de no formaragua en la reaccin. El caso de la Sulfonacin con cido Sulfrico noes conveniente, dado que el fabricante de Dodecilbenceno garantiza un98% de conversin de su producto, siempre y cuando despus determinada su reaccin, el cido Sulfrico residual tenga por lo menosuna concentracin del 96 al 97%, lo que originaria tener que adicionarun gran exceso de cido Sulfrico con el consiguiente problema detener mucha produccin de cido gastado en el momento de laseparacin de cidos.


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PROCESO DE SULFONACIN CON OLEUMSe ha escogido para nuestro caso el sistema tipo Bath (carga) dadola capacidad relativamente pequea y facilidad de operacin.Adems que un sistema contino involucrara una inversin mucho

mayor.Las caractersticas escogidas por nosotros de facilidad deoperacin, calidad de producto y considerando no tener unaseparacin del cido Sulfrico residual (en forma permanente) y yacontar con un porcentaje de Sulfato en el polvo (producido en la

etapa de neutralizacin de la mezcla cida en la parte del secado),sin necesidad de adicionarlo, sern los siguientes:

Relacin de peso Oleum/Dodecilbenceno 0.9/1.0

Carga de Dodecilbenceno 650 Kg

Carga de Oleum 585 Kg Temperatura de Sulfonacin 110F

Temperatura de Digestin 110F


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BALANCE DE MASATomando como referencia una formulacin no especifica de undetergente, se ha elaborado el siguiente cuadro.Los clculos estn realizados en base a un lote, es decir 1306.25

Kg. De producto final, no considerndose para tal efecto lacantidad de acido residual.En realidad considerando el 3% de prdidas en la P.M.F. lacantidad reaccionante de materia final sera de 1267.06 Kg.


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Recordando que un 98% de D.D.B. reacciona, tendramos:

D.D.B. en la carga = 650 Kg.D.D.B. que reacciona = 650 x 0.98 = 637 Kg.D.D.B. que no reacciona = 650 637 = 13Kg.

Considerando al Oleum con el 25% de SO3 libre:

Carga de Oleum = 585 Kg.Equivalente en SO3 = 585 x 0.25 = 146.25 Kg.Equivalente de c. Sulfrico = 585 x 0.75 = 438.75 Kg


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La reaccin de Sulfonacin se realiza de la siguiente manera:

a.- Con el SO3

P.M. = 246 + 80 = 326

Kg en Reaccin = 449.72 + 146.25 = 595.97

b.- Con el acido sulfricoSaldo de D.D.B. sin reaccionar = 637.0 449.72 = 187.28 Kg.

P.M. = 246 + 98 = 326 + 18Kg. En reaccin = 187.28* + 74.60 = 248.18 + 13.7(*)Base de Clculo en reacciones.Acido Sulfnico formado = 595.97 + 248.18 = 844.15 Kg.Ac. Sulfrico sin reaccionar = 438.75 74.6 = 364.15 Kg.

Concentracin del H2SO4 sin reaccionar:


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Los resultados as obtenidos podemos resumirlos en el diagramasiguiente:

El producto que abandona el sulfonador es denominado Mezcla Acida,donde el contenido de acido sulfrico residual (sin reaccionar) se puedeexpresar como 29.49 % de c. Sulfrico y al 96.37%.


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Procedimientos Generales del Clculo:

Se describir a continuacin solo los clculos ms importantes de la Sulfonacin.

BOMBA DEL SULFONADOR

Datos Generales:

Caudal mximo = 200 lt/min

Altura a vencer = 2 m

Accesorios: 2 codos estndar, 1 vlvula de asiento, ensanchamiento brusco y unaenvocadura


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Calculo de la Potencia:

1.- Calculo de la carga total a vencer por la bomba (hW)

hW = ha + hf

Donde:

ha = Carga de altura = 2 m

hf = Carga de friccin

=

Donde:

f = Coeficiente de friccin

Le = Longitud equivalente

V = Velocidad lineal media del fluido

g = Aceleracin de la gravedad

D = Dimetro de la tubera


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1.1.- Clculo de la Longitud equivalente (Le):

Le = L propia + L accesorios

Accesorio L (m)

Una vlvula de asiento 20

2 codos estndar 5x2 10

1 ensanchamiento brusco 1.5

1 envocadura 1.5

Total 33.0 m

Luego: Le = 32 + 33 = 65 m


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1.2.- Calculo de la Velocidad lineal (V):

V = Q / A

Donde: Q = Caudal del fluido

A= rea por donde circula el fluido = 30.8 cm2

=200 10000

30.8 60 1000= 1.082 m/s


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1.3.- Calculo del Coeficiente de friccin (f):

Calculamos primero el tipo de flujo mediante Reynolds:

= DVu

= 0.068 m 1.082

m

s 1.05Kg

0.001275Kgs

m

Re = 55961 (flujo turbulento)

Hallando la rugosidad relativa:

E/D = 0/0007

El coeficiente de friccin ser:

f = 0.035


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La carga de friccin ser:

=0.035 65 1.082

2 9.81 0.0628= 3.2

Luego la carga total ser:

hW = ha + hf = 3.2 + 2 = 5.2 m

Calculo de la Potencia Terica:

. = 5.2

1.05

200

1 60

1

1000

. = 18.2

= 0.48 = 0.5


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2.- Potencia necesaria para accionar el motor:

Asumiendo el 60% de rendimiento para el grupo motor-bomba, se tiene:

. =

0.48

0.60 = 0.8 = 1

3.- Seleccin y especificaciones:

Tipo: CentrifugaMaterial de Construccin: Acero inoxidable

Numero Requerido: 1

Material a Manipular: cido Sulfnico

Potencia del Motor: 1 HP

Velocidad: 1.082 m/sFrecuencia del Motor: 60 ciclos


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INTERCAMBIADOR DE CALOR PARA EL SULFONADOR

Se realizaran los clculos necesarios de diseo de un intercambiador de calor,primero empezaremos hallando el rea de transmisin de calor con la formula:

=

Para lo cual calculamos primero la velocidad de transmisin de calor (q):

En una carga de sulfonacin entraran 650Kg.= 1433lb. Manteniendo la inyeccin mas

o menos en una hora, luego;

= = 14330.435

160 85

=46752

.


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Calculando LMTD:

=

21

21

1 = 200 2 = 160

2 = 90 1 = 85

2

= 2

1

1=

1

2

Donde: T = Temperatura del agua en sus estados inicial y final

t = Temp. del dodecilbenceno en sus estados inicial y final.

=40 15

ln40/15= 35.7


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Calculo del coeficiente total de transmisin de calor (U)

1

=

1

Hallando h1:

=

0.0225

.

1

.

Se sabe que:D= 0.620 pulg. * 1/12 = 0.0516 pies

K= 0.082 Btu/h. pie F

Cp= 0.435U= 0.45* 2.42 =1.089 lb/pie h


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Dimensiones de los tubos; tomaremos en cuenta los siguientes aspectos:

Mantener siempre el flujo turbulento.

Una cada de presin por lo menos de 20 lb/pulg2

, rango que permite un diseoeconmico.

Hallando Re:

=

El nmero de tubos ser = ()

rea total de flujo por los tubos (AT):

=

Tanteando v a 3 pies/ seg, tenemos:AT= 0.15 pies2.


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Hallando Ai:

=

4 = 0.00872

N de tubos = ..

= 17.2

Velocidad= =

.. = 3.01 /

Re= 7831

Hallando N de Prandtlh (Pr):

= .

=

0.435 1.089

0.082

Pr= 5.77


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Calculando ahora hi

hi = 0.0225 * (7831)0.8 * (5.77)0.3 * 0.082/0.0516

hi = 79 Btu/h.pie2. F

Calculo del coeficiente h2 para el agua:

Se debern colocar diagramas ms transversales con la finalidad de aumentar laturbulencia y velocidad del agua.

Datos:

Cp = 1 Btu/lb F

= 62.5 lb/pie3

u = 2.42 lb/pie h.

k= 0.384 Btu/h. pie F

De= 0.75 pulg.

Numero de tubos en la parte mas ancha del blindaje (n) = 5


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Considerando una carga de 5 pulg. De dimetro, el dimetro interno del blindaje serds = 5.047 pulg. Distancia entre los diafragmas (L)= 4.

Aplicando:

=144

=

144 0.0018

5.047 5 0.75 4

V = 0.05

Luego: h2= h0* + Ft + Fd

h0*= dato de la figura N 26 de Transmisin de calor y sus aplicaciones por M.J.Stroever.

h0= 810 Btu/pie2h.F


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Hallando factor de correccin de temperatura: (TF)

=

=

+

+

De donde: Tf= 80.75 F

Ft= 0.9114

Hallando factor de correccin de dimetro:

de= 0.75Fd= 1.14

De donde:

h2= 810 * 0.91914 *1.14

h2= 842.5


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Luego, el coeficiente Total de transmisin de calor ser:

1/U=0.75/79*0.0516 + 1/842.5 = 0.00851

U= 117.5 Btu/pie2

F h

Finalmente, hallando el rea:

A= 46752/117.5 * 35.7

A= 21.1 pies2.


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SULFONADOR

Capacidad = 300 galones = 1.14 m3

Dimensiones = 48 de dimetro x 50 de altura

Agitador tipo paleta

Motor (tendr las siguientes especificaciones):

HP = 1.5 ; rpm = 1800 ; Voltaje = 220 ; Ciclos = 60 ; Caja reductora = 1800/70


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GRACIAS POR SU ATENCIN!

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