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ACTUALIZACIÓN PLANTA DE CLOROBENCENO 1 1

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Diseño de procesos en 
ingeniería química 
 
 
Proyecto: Planta de producción de clorobenceno 
 
Facultad de Ing. Química 
Actualización de la planta de 
clorobenceno con capacidad 
de 15,000 toneladas anuales. 
 Benemérita Universidad Autónoma de Puebla 
Ing. Michell Herrera García 
Proyecto: Planta de producción de clorobenceno 
Actualización a capacidad de 15,000 ton/año 
Ing. Michell Herrera García || 1 
Tabla de contenido 
1. Resumen ................................................................................................................................... 2 
2. Abstract .................................................................................................................................... 2 
3. Descripción del proceso ........................................................................................................... 3 
3.1 Áreas de proceso .................................................................................................................... 3 
3.2 Diagrama de bloques .............................................................................................................. 5 
Referencias ....................................................................................................................................... 6 
 
 
Proyecto: Planta de producción de clorobenceno 
Actualización a capacidad de 15,000 ton/año 
Ing. Michell Herrera García || 2 
1. Resumen 
El propósito principal de este trabajo es el diseño de una planta que produzca mono clorobenceno, 
mediante la cloración de benceno, usando al cloruro férrico como un catalizador. El proyecto parte 
del trabajo propuesto en Planta de producción de clorobenceno (Alba González, Aynes Riba, 
González Lafita, Martínez Rabert, & Santos López, 2017), ajustando la meta productiva a ¼ de la 
capacidad original establecida, es decir, de 60,000 a 15,000 toneladas anuales con una pureza del 
90% en peso. 
En el progreso se contempla el diseño de los equipos empleados desde el acondicionamiento de la 
materia prima, la producción y purificación de monoclorobenceno; hasta el diseño de su 
almacenamiento en cada etapa, provisión de servicios auxiliares y sistemas de control. 
Como una herramienta fundamental, se utilizará el ambiente de simulación de HYSYS V9 para 
obtener los resultados de diseño y producción, basando el desarrollo de los programas en las 
condiciones de operación ya preestablecidas. Finalmente se hará un análisis de la productividad de 
la planta y su viabilidad. 
2. Abstract 
The main purpose of this work is to design a plant that produces monochlorobenzene, by 
chlorinating benzene, with ferric chloride as a catalyst. The project starts from the work proposed 
in Planta de producción de clorobenceno (Alba González, Aynes Riba, González Lafita, Martínez 
Rabert, & Santos López, 2017), adjusting the production goal to ¼ of the original established 
capacity, that is, from 60,000 to 15,000 tons per year with a purity of 90% by weight. 
Progress includes the design of the equipment used from the conditioning of the raw material, the 
production and purification of monochlorobenzene; up to the design of its storage at each stage, 
provision of auxiliary services and control systems. 
As a fundamental tool, the HYSYS V9 simulation environment will be used to obtain the design 
and production results, basing the development of the programs on the pre-established operating 
conditions. Finally, an analysis will be made of the productivity of the plant and its viability. 
Proyecto: Planta de producción de clorobenceno 
Actualización a capacidad de 15,000 ton/año 
Ing. Michell Herrera García || 3 
3. Descripción del proceso 
El proceso de producción monoclorobenceno (MCB), se basa en una reacción de halogenación 
electrofílica, para añadir cloro (Cl2) como sustituyente a un anillo de benceno (Bz) utilizando 
cloruro férrico como catalizador (FeCl3). 
3.1 Áreas de proceso 
En la fabricación del MCB se reconocen secciones que son fundamentales en el proceso, siendo 
las siguientes: 
 Almacenamiento de reactivos: zona donde se mantienen los reactivos, en condiciones 
óptimas, desde su recepción hasta que pasan a una parte del proceso. 
 Purificación de benceno: se eliminan las impurezas de tolueno contenidas antes de empezar 
el proceso de producción mediante destilación, donde se purifica al 100%, luego la corriente 
se va a un mezclador. 
 Evaporación de cloro: del almacenamiento a presión de cloro líquido, pasa a un 
intercambiador de calor para vaporizarlo, se acondiciona y regula la presión antes de 
inyectarlo a los reactores. 
 Cloración de benceno: el catalizador se dosifica al mezclador de benceno, y posteriormente, 
éstos y el cloro ya acondicionados se guían a reactores CSTR en paralelo que operan a 2.4 
bar y 55 °C, como la reacción es isotérmica, los reactores cuentan con un sistema de 
refrigeración. Se obtienen dos corrientes, una líquida y otra gaseosa. 
 Absorción de orgánicos: la corriente gaseosa que sale de los reactores, contiene HCl 
principalmente, y otros orgánicos que se vaporizaron además de cloro sin reaccionar. Se 
absorbe en una columna de relleno con una corriente de recirculación interna de MCB 
+DCB + Bz que proviene de una corriente de salida de la destilación de benceno. Se obtiene 
una corriente gaseosa y otra líquida que absorbió los componentes orgánicos. 
La corriente gaseosa se envía a un separador líq-gas, donde se eliminan en su mayoría los 
compuestos orgánicos, la corriente líquida se lleva a la entrada de un separador líq-gas para 
purificar aún más el contenido de HCl. 
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 Absorción de HCl: la corriente gaseosa obtenida en el último separador mencionado, se 
divide para poder enfriar y así poder absorber totalmente el HCl en agua. Ambas divisiones 
pasan a un sistema de absorción compuesto por una columna de pared húmeda y luego a 
una de relleno. La corriente final de gas en esta etapa está formada por cloro y trazas de 
orgánicos, la líquida regresa a la absorción de orgánicos. 
 Tratamiento de gases: se tratan las corrientes de gas obtenidas en las columnas de absorción, 
pasa a un lavador de gases con sol. 30% Wt de NaOH como absorbente. Luego pasa a un 
recipiente que disminuye la velocidad del gas y se separan las 2 fases, el gas va a un reactor 
térmico que elimina los orgánicos por oxidación. Finalmente se eliminan los residuos 
sólidos y se ventean los gases fríos. 
 1ra Destilación de MCB: La salida líquida de los reactores en la etapa de cloración, se pasa 
a una columna de destilación de platos y la corriente líquida obtenida (DCB/FeCl3) se envía 
al tratamiento del catalizador. El destilado contiene principalmente benceno, trazas de 
DCB, Cl2 y HCl. 
 Tratamiento del Catalizador: la corriente de fondos de la destilación primaria de MCB se 
lleva a un reactor con NaOH al 10% Wt, donde se precipita cloruro férrico en forma de 
hidróxido de hierro (III) y se forma NaCl. También se obtiene una corriente líquida que 
elimina el Fe(OH)3 en una centrifuga. Asimismo se forma la corriente de agua + NaCl + 
DCB que termina en un separador de fases gravitacional que divide agua y DCB. 
Del último separador, la corriente de NaCl/agua se almacena como subproducto. La otra 
corriente de DCB se recircula a los fondos de la destilación de benceno. 
 Recuperación del HCl: La salida gaseosa de la 1ra destilación de MCB se mezcla con la 
corriente procedente de la absorción de gases después de la cloración para entrar a un 
separador líq-gas donde se disminuye el HCl de la corriente líquida y la fase gas se envía a 
la etapa de absorción de orgánicos. 
 Destilación de Bz: la corriente líquida de la etapa anterior se envía ala columna de 
destilación de relleno, el benceno destilado se recircula al inicio del proceso productivo. 
Los fondos de la columna (MCB, DCB y Bz) en su mayoría MCB, se integra con la 
corriente de DCB que sale del ultimo separador de la etapa de tratamiento del catalizador y 
una parte de esta corriente nueva se dirige a la etapa de absorción de orgánicos como 
recirculación (ya mencionada). 
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 2da Destilación de MCB: la fracción restante que proviene de los fondos de la purificación 
del benceno + DCB, pasa a la última columna de relleno para purificar totalmente al MCB 
y los fondos son DCB con un 99.7% de pureza. Finalmente el MCB se enfría y el otro se 
cristaliza para así almacenarlos y comerciarlos. 
3.2 Diagrama de bloques 
Para un mejor entendimiento del proceso explicado, se muestra un diagrama de bloques con las 
principales tareas en el proceso. 
 
Figura 3.2.1 Diagrama de bloques del proceso de producción de monoclorobenceno. 
 
 
 
 
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Referencias 
Alba González, A., Aynes Riba, A., González Lafita, Ó., Martínez Rabert, E., & Santos López, J. 
(2017). Planta de producción de clorobenceno. Bellaterra, Barcelona: Grall. Obtenido de 
https://classroom.google.com/u/0/c/NjU5MjUyOTYwNjJa/a/NzE3OTA4MDMwNzJa/det
ails 
Wade, L. (2011). Química Orgánica (7ma ed., Vol. 1). México: Pearson Educación. Obtenido de 
https://es.slideshare.net/mariaguzman75/qumica-orgnica-wade-vol1-7ma-edicion

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