Estudio de Mercado Planta de estireno

7/24/2019 Estudio de Mercado Planta de estireno

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PRODUCCIN DE ESTIRENOPRIMERA ENTREGA: ESTUDIO DE MERCADO Y TCNICO

JENNIFER KATHERINE CARRILLO CORTES CD: 2114661

FELIX MANUEL CUELLO PENSO CD: 2110978

MARIA PAZ GONZLEZ ACOSTA CD: 2113691

DANY FARLEY HERREO GALVN CD: 2113692

JHON FREDI MALAVER RODRGUEZ CD: 2114656

BEATRIZ MARCELA MOYA CHICA CD: 2083373

WALTER JESUS RIVERA MORAD CD: 2113690

JHON CARLOS SUREZ CETINA CD: 2094558

UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER

FACULTAD DE INGENIERAS FISICOQUMICASESCUELA DE INGENIERA QUMICA

BUCARAMANGA

2015


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23233 Anlisis de ProcesosGrupo: L3Estireno

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TABLA CONTENIDOINTRODUCCIN ............................................................................................................... 4

OBJETIVOS ...................................................................................................................... 5

MARCO TERICO ............................................................................................................ 61.ESTUDIO DE MERCADO ............................................................................................... 7

1.1 MATERIA PRIMA ..................................................................................................... 7

1.1.1 Propiedades .....................................................................................................................7

1.1.2 Proveedor .........................................................................................................................8

1.1.3 Cantidades y precios ......................................................................................................9

1.1.4 Transporte .......................................................................Error! Marcador no definido.0

1.1.5 Almacenamiento .............................................................Error! Marcador no definido.0

1.2PRODUCTO. .............................................................Error! Marcador no definido.01.2.1 Propiedades ....................................................................Error! Marcador no definido.0

1.2.2 Cantidades ......................................................................Error! Marcador no definido.1

1.2.3 Precios .............................................................................Error! Marcador no definido.3

1.2.4 Presentaciones ...............................................................Error! Marcador no definido.3

1.2.5 Transporte .......................................................................Error! Marcador no definido.3

1.2.6 Almacenamiento .............................................................Error! Marcador no definido.4

1.2.7 Productos sustitutos.......................................................Error! Marcador no definido.4

1.3 INSUMOS ..................................................................... Error! Marcador no definido.51.3.1. Inhibidor ..........................................................................Error! Marcador no definido.5

1.3.2. Catalizador16

1.4 CAPACIDAD DE LA PLANTA..16

1.5 COMPETENCIA ............................................................ Error! Marcador no definido.8

2.ESTUDIO TCNICO ................................................................................................... 200

2.1 RUTA DE SNTESIS ............................................................................................ 211

2.2 DESCRIPCIN DEL PROCESO .......................................................................... 222

2.3 DIAGRAMA DE FLUJO DE BLOQUES ....................Error! Marcador no definido.22.4 DIAGRAMA DE FLUJO DEL PROCESO23

CONCLUSIONES ..............................................................Error! Marcador no definido.4

BIBLIOGRAFA ..............................................................Error! Marcador no definido.5

ANEXOS .......................................................................Error! Marcador no definido.6


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ANEXO A. FICHA DE SEGURIDAD ETILBENCENO. ....Error! Marcador no definido.6

ANEXO B. FICHA DE SEGURIDAD DEL ESTIRENO .................................................. 28

ANEXO C. DATOS ESTUDIO DE MERCADO ............................................................. 30


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INTRODUCCIN

Actualmente el estireno es uno de los compuestos orgnicos ms utilizados comomateria prima para la produccin de polmeros, la industria de los polmeros hatenido un gran avance ya que ha sido una de las ms dinmicas en las ltimasdcadas, ayudando as a contribuir con el desarrollo econmico del pas.

Debido al aumento de la demanda del estireno, este se ha convertido en un productode inters, por ello con el paso del tiempo se ha hecho necesario el aumento de suproduccin as como la realizacin de mejoras de la misma. Se producen millonesde toneladas por ao, destinadas para fabricar productos como caucho, plsticos,material aislante, entre otros. La mayora de estos productos contienen estireno en

forma de una cadena larga (poliestireno), y estireno sin formar cadenas.En el presente informe se evalala posibilidad de instalar una planta de produccinde estireno en Colombia, por medio de un estudio de mercado y tcnico que permitadeterminar la capacidad de la planta que va a suplir la demanda actual y futura delpas, logrando as, ser proveedores de las empresas productoras de poliestireno enColombia.


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OBJETIVOS

GENERAL

Analizar la factibilidad de la instalacin y funcionamiento de una planta parala produccin de estireno en Colombia.

ESPECFICOS

Recopilar la informacin necesaria para el estudio tcnico y de mercado. Definir cuantitativamente el mercado potencial de estireno proyectado en un

periodo de 10 aos. Identificar la mejor ruta de sntesis del proceso por medio del estudio tcnico. Calcular la capacidad de la planta. Identificar los equipos requeridos y sus condiciones de operacin que

garanticen el buen funcionamiento de la planta.


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MARCO TERICO

El estireno es un compuesto orgnico de formula molecular C8H8, constituido por un

anillo de benceno con un sustituyente de etileno1

, es un lquido incoloro que debeguardarse en ausencia de luz pues con ella polimeriza convirtindose en una masaslida. Se conoce tambin como vinilbenceno, etenilbenceno, cinameno yfeniletileno. Es inflamable, capaz de formar mezclas explosivas con el aire a muybajas concentraciones, es apolar por lo cual se disuelve en algunos lquidosorgnicos pero no se disuelve en agua. Debido a su estructura qumica es muyreactivo y puede polimerizar violentamente, para su almacenamiento seguro debeser inhibido evitando temperaturas extremas1

Es la materia prima de numerosos homo y copolmeros termoplsticos (poliestireno,poliestireno expandible, ABS, SAN) y elastmeros (cauchos estireno -butadieno).

El estireno se aisl por primera vez en el siglo XIX de la destilacin de storax, unblsamo natural. Aunque se conoca su polimerizacin durante muchos aos no serealizaron aplicaciones comerciales debido a que en ese entonces el polmero eraquebradizo y se rompa con facilidad. En 1937 se inici por primera vez un procesoa nivel industrial para la produccin de estireno, fabricando as un monmero de altapureza que poda ser polimerizado en un plstico estable e incoloro. En 1940, lapolimerizacin del monmero estireno se populariz como materia prima para lafabricacin de caucho sinttico, fue as como Estados Unidos aument de una formadramtica su produccin de Estireno.

El estireno tiene bastantes usos: desde envases alimentarios hasta componentesde automviles, barcos y ordenadores. El estireno empleado en esos productos essinttico y se fabrica en plantas petroqumicas, sin embargo, tambin aparece enla naturaleza como componente natural de numerosos alimentos comunes, comoson el caf, las fresas o la canela.

En la tabla 1 se reportan las diversas tcnicas que se han desarrollado en los ltimosaos para la manufactura del estireno.

Tabla 1. Tcnicas para la produccin comercial de Estireno

Pirlisis del petrleo y recuperacin en varias etapas del proceso.

Cloracin de la cadena del etilbenceno seguida de deshidrogenacin.Cloracin en cadena del etilbenceno e hidrlisis para dar el correspondiente alcohol yluego deshidrogenacin.Oxidacin del etilbenceno a hidroperxido de etilbenceno, el cual por reaccin conpropileno produce a-feniletanol y xido de propileno. A continuacin el alcohol esdeshidratado a estireno.


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Conversin oxidativa del etilbenceno a a-feniletanol por va acetofenona y subsecuentedeshidrogenacin del alcohol.Dimerizacin de etilbenceno seguida de desproporcionamiento y degradacin del mismopoliestireno reciclado.

Alquilacin de tolueno con metanol.Deshidrogenacin cataltica de etilbenceno.Fuente: Elaboracin propia con base en Deshidrogenacin cataltica del etilbenceno a estireno.Revista Cientfica Guillermo de Ockham. Vol. 11, No. 1. Enero - junio de 2013

1. ESTUDIO DE MERCADO

1.1MATERIA PRIMA

1.1.1 Propiedades

El etilbenceno (figura 1) es un compuesto orgnico de formula molecular C8H10,

lquido incoloro, de olor similar a la gasolina, altamente inflamable, reacciona conoxidantes fuertes, ataca a materiales plsticos y el caucho. En fase vapor se mezclabien con el aire, formando fcilmente mezclas explosivas. Es una sustanciaprcticamente insoluble en agua, pero miscible con disolventes orgnicos ysustancias lipfilas (aceites y grasas).

Figura 1.Estructura molecular de etilbenceno.

Este compuesto se encuentra principalmente en productos naturales tales como elcarbn y el petrleo. El etilbenceno es empleado en la fabricacin de estireno y esun importante disolvente en las industrias del caucho y del material plstico. Lasustancia es txica para los organismos acuticos, es importante evitar que elproducto qumico se incorpore al ambiente. (Ver ficha de seguridad delcompuesto, anexo A).

Tabla 2. Propiedades fsicas del etilbenceno

Frmula Molecular C8H10Peso Molecular [g/mol] 106,2Punto de ebullicin[ C] 136Punto de fusin [C ] -95


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Densidad Relativa(agua=1) 0,9Solubilidad en agua, g/100 ml a 20 C 0,015Presin de vapor, a 20 C 0,9Densidad relativa de vapor(aire=1) 3,7

Densidad relativa de la mezcla vapor/aire a 20C (aire=1) 1,02Punto de inflamacin [C] 18Temperatura de ignicin [C] 432Lmites de explosividad,% en volumen en el aire 1-6,7Coeficiente de reparto octanol/agua como log POW 3,1Viscosidad a 25 C [mm2/s] 0,6

Fuente: Elaboracin propia con base de IPCS, en 2008. Hojas de datos de seguridad.

[Enlinea][Citado el 9 noviembre de 2015].

1.1.2 Proveedor

Actualmente Colombia importa 2000 Ton/ao de etilbenceno utilizado en lamanufactura de estireno, dado que en el pas no existen grandes empresas que sedediquen a la produccin del mismo, se decide importar la materia prima. Con baseen la tabla 3 se evalala actividad de importaciones anuales histricas desde el ao2002 al ao 2015 segn el reporte presentado por el DANE de diferentes pasesque producen etilbenceno. Se selecciona Estados Unidos como el potencialproveedor de la materia prima teniendo en cuenta la capacidad y precio de venta.

Tabla 3.Pases importadores de etilbenceno

AO DESCRIPCINARANCEL

PAS ORIGEN K I L O G R A M O S V A L O R E S C.I.F

BRUTOS NETOS PESOSCOLOMBIANOS

DOLARES

2002 Etilbenceno ALEMANIA. 2 1 111.560 40

ESTADOS UNIDOS. 58.800 45,043.5 235,188,826 91,927

2003 Etilbenceno. ALEMANIA. 2 1.0 467.511 164.8

ESTADOS UNIDOS. 59.834 56.556 342.104 119.825

2004 Etilbenceno. ESTADOS UNIDOS. 26.152 24.370 122.098 47.542

2005 Etilbenceno. ALEMANIA. 0,3 0,1 27.845 12

ESTADOS UNIDOS. 27.35481 24.836 127.842.718 55.119.87

2006 Etilbenceno. ALEMANIA. 0,33 0,11 376.970 156,30

ESTADOS UNIDOS. 33.968 31.27 186.811.492 78.3212007 Etilbenceno. ALEMANIA. 0,56 0,18 40.107 17,85

ESTADOS UNIDOS. 40.384 36.541 191.957.297 92.790

ITALIA. 1 0,22 37.721 19,30

2008 Etilbenceno. ALEMANIA. 15,19 7.89 1.989.716 946.95

ESTADOS UNIDOS. 45.360 41.051 228.678.946 118.145

http://www.insht.es/InshtWeb/Contenidos/Documentacion/FichasTecnicas/FISQ/Ficheros/201a300/nspn0268.pdfhttp://www.insht.es/InshtWeb/Contenidos/Documentacion/FichasTecnicas/FISQ/Ficheros/201a300/nspn0268.pdfhttp://www.insht.es/InshtWeb/Contenidos/Documentacion/FichasTecnicas/FISQ/Ficheros/201a300/nspn0268.pdfhttp://www.insht.es/InshtWeb/Contenidos/Documentacion/FichasTecnicas/FISQ/Ficheros/201a300/nspn0268.pdf


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ESTADOS UNIDOS. 13.160 11.868 87.561.999 43.267


ESTADOS UNIDOS. 32.819 29.702 142.656.849 76.425


ESTADOS UNIDOS. 52.707 47.706 262.026.617 138.6002012 Etilbenceno. ALEMANIA. 0,36 0,19 425.708 234,94

CANADA 9.945 9 54.880.652 30.420

ESTADOS UNIDOS. 24.267 21.961 117.230.307 64.479

2013 Etilbenceno. ALEMANIA. 1 1 169.240 89,83

ESTADOS UNIDOS. 37.593 34.026 187.079.139 102.483

2014 Etilbenceno. ALEMANIA. 2,50 1,60 987.176 478

CHINA 0 0 416.463 182.3

ESTADOS UNIDOS. 34.414 31.147 191.136.683 92.022

2015 Etilbenceno. ESTADOS UNIDOS. 16.716 15.126 93.874.011 38.518

Fuente: Autores, con base endatos del DANE.

La empresa productora es BP Chemicals, Texas con una capacidad de produccinde 1,100 millones de libras por ao de etilbenceno2.

1.1.3 Cantidades y precios

Como se mencion anteriormente en los ltimos aos Colombia importaaproximadamente 2000 ton/ ao de etilbenceno para la produccin de poliestireno,por tanto se realiza una estimacin de las cantidades y precios. Los datos muestranresultados anuales y se originan desde el ao 2002 hasta el 2015, de acuerdo a lademanda que requiere el pas con respecto a su costo en dlares por EstadosUnidos, pas proveedor potencial de la materia prima (ver tabla 4).

Tabla 4. Precio por kilogramo del etilbenceno de acuerdo a las importaciones Colombianas desde

Estados Unidos.

AO Kg DEMANDADOSBRUTOS

VALORES C.I.FDLARES

PRECIO POR Kg EN DLARES

2002 58,799.88 91,927.00 1.563387544

2003 59,834.84 119,825.53 2.00260467

2004 26,152.25 47,542.00 1.817893298

2005 27,354.81 55,119.87 2.014997362

2006 33,968.06 78,321.62 2.3057431012007 40,383.87 92,789.99 2.297699304

2008 45,360.23 118,145.11 2.604596802

2009 13,159.60 43,267.56 3.287908447

2010 32,818.50 76,425.62 2.328735926

2011 52,707.27 138,600.61 2.62962984


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2012 24,267.00 64,479.77 2.657096881

2013 37,593.62 102,482.99 2.726073999

2014 34,414.1 92,021.8 2.673955733

2015 16,716.00 38,517.55 2.304232472

Fuente:Autores, con base en datos del DANE.

1.1.4 Transporte

El etilbenceno, tiene la propiedad de disolver cuerpos grasos, tiene carcterliposoluble y su especial afinidad por el tejido graso del sistema nervioso central yde la mdula sea del ser humano le confiere caractersticas mutagnicas ycancergenas muy peligrosas, por ende, para su transporte tiene que estar enrecintos cerrados que mantengan condiciones de temperatura alrededor de 10 C ypresiones mayores a 0.01 atm (presin de vapor).

Su medio de transporte es variado, puede transportase por carretera, avin,ferrocarril y conteiner. Las siguientes entidades regulan el transporte de estasustancia:

El transporte areo del etilbenceno es regulado por las instrucciones de laorganizacin internacional de aviacin civil tcnicas (TI) de la OACI.

El transporte martimo del etilbenceno empaquetado est regulado por elcdigo martimo internacional de mercancas peligrosas (IMGD).

En transporte martimo en buques est regulado por el cdigo internacionalpara la construccin y el equipo de buques que transporta qumicospeligrosos(cdigo CIQ)3

Debido a que la materia prima se encuentra en el extranjero, es transportada vamartima.

1.1.5 Almacenamiento

Se debe almacenar en un ambiente fresco y seco, separado de oxidantes fuertes.El almacenamiento debe ser a prueba de incendio, el lugar debe tener medidas paracontener el efluente de extincin de incendios, ya que el vapor es ms pesado queel aire y puede viajar a travs del piso. Se debe mantener en un rea sin acceso adesages o alcantarillados, tambin debido a la baja conductividad elctrica, la

sustancia puede generar cambios electrostticos como resultado de la agitacinfluida. Adems no se debe usar aire comprimido para el llenado, vaciado y manejo4.

1.2 PRODUCTO

1.2.1 Propiedades


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El estireno (figura 2) es un hidrocarburo aromtico de frmula C8H8, posee un anillode benceno con un sustituyente etileno, lquido aceitoso, incoloro y amarillo dearoma dulce que se evapora fcilmente. A menudo contiene otros productosqumicos que le dan un aroma penetrante desagradable.

Figu ra 2. Estructura molecular de Estireno.

Este a su vez puede formar perxidos explosivos y puede polimerizar porcalentamiento suave, bajo la influencia de la luz, oxidantes, oxgeno y perxidos,causando peligro de incendio y explosin. Ataca al caucho, al cobre y aleaciones decobre.

La sustancia se puede absorber por inhalacin del vapor, la evaporacin del estirenose da a 20C por tanto se puede alcanzar muy lentamente unaconcentracin nocivaen el aire.(Ver ficha de seguridad del compuesto, anexo B).

Tabla 5. Propiedades fsicas del estireno

Formula Molecular C8H8

Peso Molecular[ g/mol] 104,2Punto de ebullicin[ C] 145Punto de fusin [ C ] -30,6Densidad Relativa(agua=1) 0,91Solubilidad en agua ,g/100 ml a 20 C 0,03Presin de vapor, a 20 C 0,67Densidad relativa de vapor(aire=1) 3,6Densidad relativa de la mezcla vapor/aire a 20 C (aire=1) 1,02Punto de inflamacin [ C ] 31Temperatura de ignicin [ C ] 490Lmites de explosividad,% en volumen en el aire 0,9-6,8

Coeficiente de reparto octanol/agua como log POW 3,0Fuente: Elaboracin propia con base de IPCS, en 2006. Hojas de datos de seguridad.

[Enlinea].. [Citado el 9 noviembre de 2015].

1.2.2 Cantidades


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A partir de los datos reportados por el DANE de importaciones, exportaciones,consumo y venta a nivel nacional de Estireno, se estableci la demanda y oferta delproducto en Colombia, registrando los kilogramos de estireno anuales desde el ao1990 hasta el 2014.

La demanda se realiz con base en la necesidad de suplir el comercio colombianode estireno y se obtuvo de la siguiente manera:

= + (ec.1)

El consumo y venta de estireno en el pas, se tom como la capacidad de produccinde las plantas colombianas, es decir la oferta a nivel nacional.

(Ver anexo C. Datos estadsticos de importaciones, exportaciones, consumoy venta a nivel nacional)

Tabla 6.Oferta y demanda de estireno a nivel nacional

AO DEMANDA (kg) OFERTA (kg)1990 0,00 0

1991 41564991,00 0

1992 32099652,00 0

1993 49202996,00 49261031

1994 128559949,2 56247459

1995 127312658,9 51805261

1996 125228034,8 50175405

1997 152776202,7 60598307

1998 141143618,7 60851890

1999 134002243,6 53745919

2000 153884246,41 59832356

2001 99463817,8 6146097,8

2002 90235451,4 8591714,4

2003 86268746,6 8493009,5

2004 161185265,3 63257415,6

2005 92704715,5 3596641,9

2006 147983328,1 52410651,4

2007 116070422,2 11073536,7

2008 123676252,9 21628778,1

2009 102481176,8 5337356,5

2010 104488653,5 5445988,3

2011 112740109,5 15140224,5

2012 126510001,1 12314914,9

2013 128442913,02 15478162,7


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Fuente:Elaboracin propia con base en los datos registrados por el DANE

1.2.3 Precio

Se tomaron los precios en dlares C.I.F por kilogramos de importacin de los pases

comercializadores de estireno, tomando como fuente los datos reportados por elDANE en el 2014, de los cuales Estados Unidos es el principal importador, seguidode Mxico, Espaa, Alemania y Reino Unido.(Ver Anexo C. Datos estadsticosdel Estireno)

Tabla 7. Precio en dlares por kilogramo de importacin de estireno 2014Fuente: Elaboracin propia con base en los datos registrados por el DANE.

1.2.4 Presentaciones

El producto principal Estireno (monmero) se presenta como lquido, su entrega sepuede realizar a travs de tanques cilndricos montados en contenedores,tambinse puede entregarpor medio de camiones cisterna. La presentacin final del

producto depender de la ubicacin y requerimiento de la empresa demandante

1.2.5 Transporte

El estireno es un lquido incoloro y oleaginoso el cual es muy peligroso para la saludhumana es inflamable y txico.

La polimerizacin del estireno es muy frecuente en su transporte, para evitarla debeser inhibida, por eso se mezcla generalmente con 4-terc-butil catecol; otroscompuestos empleados como inhibidores de la polimerizacin pueden ser:

El cido pcrico Compuestos nitro aromticos derivados de la quinona (hidroquinona,

benzoquinona),

Naftoles, aminas (p-fenil-diamina, fenotiacina)

Para el transporte del estireno, este debe estar en un recinto cerrado contemperatura adecuada, esta puede ser la temperatura ambiente, sin exceder el valorde 31C ya que se puede producir mezclas explosivas de vapor/aire. Para prevenirincendios en el transporte debe mantenerse en lugares oscuros y frescos.

PA S PRECIO ( US$/Kg)Alemania 5,3

Espaa 38,3Estados Unidos 1,62

Mxico 2Reino Unido 24,36


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El transporte de sustancias peligrosas en Colombia est regulado por el ministeriode transporte (el etilbenceno tambin entra en esta categora) por medio delDECRETO NMERO 1609 del 2012, el cual regula todo el transporte de sustanciaspeligrosas por carreteras.

1.2.6 ALMACENAMIENTO

El estireno debe ser almacenado en recipientes hermticos resistentes al ataquedel producto, correctamente sellados y etiquetados, dispuestos en lugares frescosy ventilados, puede hacerse en tanques de acero inoxidable, silicato de zinc oaluminio y mantener la temperatura por debajo de 25 C, para protegerlos contra eldao fsico y el fuego. Almacenar preferentemente en espacios exteriores o en

cabinas estndares en espacios interiores preparados para lquidos inflamables.El estireno tambin se almacena con gases inertes, por ejemplo nitrgeno. Cuandoel nivel oxgeno en el gas inerte es menor de 8% en volumen la posibilidad de fuegoo explosin queda descartada5.

1.2.7 Productos sustitutos.

Teniendo en cuenta los diferentes usos que se le han dado al Estireno, los cualesson:

Fibras. Lminas de fibras de vidrio.

Fabricacin de una amplia gama de polmeros:- Poliestireno (envases para alimentos o comida precocinada, menaje de

hogar, muebles, artculos de uso mdico y de laboratorio.)- Poliestireno expandible (aislamiento, embalaje.)- Poliestireno impacto.

Resinas (pinturas, abrillantador, dispersantes.)

Resinas polister (nuticas, botones, automviles.)

Sistemas de aislamiento. Tableta electrnica.

Produccin de plsticos transparentes.

Cauchos SBR/SBS/SIS/Ltex (Neumticos, suelas para calzado, adhesivos,modificacin asfaltos, recubrimientos para papel, aditivos para pintura,tuberas, etc)


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Debido a la gran variedad de productos que se pueden obtener, tambin existe unavariada competencia de acuerdo a la materia prima que se emplea para lafabricacin de dichos productos, los cuales pueden llegar a ser sustitutos delestireno, tales como:

Poliuretano en suelas de calzado, pinturas, embalajes, componentes deautomviles.

Polipropileno en juguetes, maletas, tapas de botellas, jeringas. Polietileno en embalajes, plstico para empaques, sistemas de aislamiento,

tuberas.

Cloruro de polivinilo en muebles, partes para automviles, tuberas, botellas.

Resinas fenlicas en adhesivos, materiales aislantes, muebles y partes deautomviles.

1.3 INSUMOS

1.3.1 Inhibidor

P-Terbutil Catecol

Compuesto qumico de formula molecular C10H1402, slido de olor fenlico, colorblanco, puede actuar como antioxidante, inhibidor y estabilizante.

Compuesto orgnico derivado del catecol utilizado para estabilizar e inhibir lapolimerizacin del butadieno, estireno y vinil acetato entre otros monmeros

reactivos, es 35 veces mejor inhibidor que la hidroquinona. Es insoluble en agua ysoluble en aldehdos y cetonas.

Figura 3.Estructura molecular de p-terbutilcatecol.

Este compuesto es corrosivo e inflamable, nocivo por inhalacin, contacto con lapiel, y por ingeston irritante de ojos, sistema respiratorio y piel. Provoca gravesquemaduras en la piel y lesiones oculares. Usar el equipo de seguridad apropiadoal manipular este producto.


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El producto puede causar despigmentacin en la piel, por lo que es necesario el usode guantes para proteger las manos, a su vez almacenar en un lugar fresco y secocon adecuada ventilacin, en envases bien cerrados.

Tabla 8.propiedades fsicas del p-terbutil catecol

Formula C10H1402Peso molecular[g/mol] 166,217Punto de fusin [C] 55Punto de ebullicin [C] 285Flash Point [C] 130Presin de vapor a ,25 C [Pa] 0,133Densidad (25 C) [g/cm3 ] 1,05

Fuente:Elaboracin propia con base en Maquimex 19/Marzo/2012. Hojas de datos de seguridad.

[Enlinea]..[C

itado el 11 noviembre de 2015].

1.3.1 Catalizador

Los xidos inorgnicos son los catalizadores ms empleados en la industria para laproduccin de estireno-monmero, particularmente los xidos de hierro en forma dehematita (Fe203) promovidos por los xidos se potasio, cerio y cromo6.Si bien estoscatalizadores presentan alta actividad, selectividad y bajo costo por ser abundantes,su desactivacin rpida, su rea superficial especfica baja, su alta toxicidad y sumayor polucin ambiental debido a la presencia de cromo constituyen notoriasdesventajas7.

La composicin ms comn de este catalizador es 90% Fe203, 4 % Cr203 y 6 %K2C03. A la temperatura de reaccin el carbonato potsico es considerablementevoltil y esto hace que sea lentamente perdido. Por esto es que el carbonato debeser repuesto por adicin a la alimentacin. Comercialmente se suelen utilizarpartculas de catalizador extradas de 4-6 mm de dimetro. Para mejorar laselectividad del catalizador se utilizan tamaos ms pequeos, trayendo comoconsecuencia un aumento en la presin. El tiempo de vida del catalizador es de 1 a2 aos.

1.4 CAPACIDAD DE LA PLANTA

En base al estudio de mercado y el anlisis de los datos suministrados por el DANEse realizaron las proyecciones a partir del ao 2013 ya que es el ltimo ao del cualse conoce informacin de demanda para el estireno, no obstante, se realizaron los


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clculos teniendo en cuenta un tiempo de operacin de 10 aos para la planta,comenzando desde el ao 2016 hasta el 2025, la metodologa consiste en calcularla demanda efectiva para el producto, y por medio de la funcin objetivo de Excelse calcula un valor de capacidad de planta de tal manera que el promedio de los

porcentajes de utilizacin anual de la planta sea del 80% (dato heurstico). Lacapacidad terica obtenida para el diseo es de 151656,8 Ton/ao sin embargo poraspectos de seguridad se debe instalar una planta con un 20% ms de la capacidadde diseo terica, es decir, la capacidad de planta que se debe instalar parasatisfacer la demanda colombiana de estireno es de 181988.1 Ton/ao.

Teniendo en cuenta el estudio de mercado realizado y debido a los mltiples usosdel estireno en la industria de material plstico se prev un crecimiento anual delmercado de 6,6%. (Ver Anexo C. Datos de crecimiento anual del mercado deEstireno)

Fuente: Autores

Como se puede observar la demanda de Etilbenceno sufre variaciones en los aosmostrados, ya que presenta un pico exagerado en el ao 1999 con una demandade 1557,3 toneladas, a su vez se evidencia un aumento en la demanda desde elao 2004 hasta el ao 2008, pero comienza a disminuir significativamente desde el2011 hasta el 2013, teniendo en cuenta las proyecciones desde el 2013 hasta el2025 la curva de demanda disminuir hasta llegar a cero en el ao 2016.

0

400

800

1200

1600

1990 1995 2000 2005 2010 2015 2020 2025

Cantidad

(Ton)

Tiempo (aos)

DEMANDA PROYECTADA DE ETILBENCENO

HASTA 2025

Demanda


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Fuente: Autores

La demanda de estireno en los primeros aos mostrada en el estudio de mercado,tiene un crecimiento importante desde el ao 1991 hasta el ao 1997, por lo cualla oferta de estireno en Colombia se incrementa durante estos aos. En el ao 1998hasta el 2000 la demanda y la oferta sufre algunas fluctuaciones, desde el 2001hasta el 2003 existe una disminucin importante tanto en la demanda como en laoferta. Al cabo del ao 2004 se observan variaciones en el mercado muy importantecon picos elevados.

Tambin se puede observar que la proyeccin de la demanda desde el ao 2014hasta el 2025 se mantiene aproximadamente constante y la oferta decrece a partirdel ao 2014, por lo tanto, se concluye que se podr aumentar la capacidad de laplanta para satisfacer el mercado de estireno a nivel nacional en un futuro prximo.

1.5 COMPETENCIA

Asia ha sido el principal impulsor del aumento de la demanda de estireno debido ala expansin industrial que ha tenido para la produccin y comercializacin de

poliestireno, principalmente en China. El crecimiento en la demanda tambin se hanotado en Europa central y oriental y en Sur Amrica.

La importacin de estireno desde el 2008 hasta el 2010 es dominado por China,seguida de pases europeos y norteamericanos.


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Principales pases importadores de Estireno

Pases Monto de Importaciones (M USD)

1 China 3709

2 Blgica 1088

3 Estados Unidos 937

4 Alemania 676

5 Mxico 643

Fuente: Styrene Uses and Market Data

Fuente:Styrene Uses and Market Data

Las exportaciones a nivel mundial de estireno en el 2008 es dominado por PasesBajos, Corea del Sur y Estados Unidos.

Principales paises exportadores de Estireno

Pases Monto de las exportaciones (MUSD)

1 Pases Bajos 2488

2 Corea del Sur 1665

3 Estados Unidos 1475


53%

15%

13%

10%9%

Monto de Importaciones (MUSD)

China

Belgica

Estados Unidos

Alemania

Mxico


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Colombia no es un pas exportador de estireno; por el contrario. Se ha presentadoun aumento en las importaciones desde el ao 2007.

El estireno, compuesto necesario para la produccin de poliestireno, debe serimportado pues en el pas no hay lo suficiente produccin para proveer lascantidades que se requieren en una planta construida para la produccin depoliestireno.

Las principales empresas importadoras requieren el estireno para la fabricacin deplsticos en formas primarias, cauchos sintticos y suplementos de construccincomo tejas y tanques. El estireno importado viene principalmente desde EstadosUnidos por va martima a travs de los puertos de Cartagena y de Barranquilla.

Algunas empresas colombianas exportan estireno a pases vecinos desdeCartagena por va martima y terrestre hacia Venezuela y Costa Rica, y a Ecuadorpor va terrestre desde Maicao e Ipiales.

2. ESTUDIO TCNICO

El estireno, segn la literatura presenta varias rutas de sntesis (ver tabla1)de lascuales la deshidrogenacin cataltica del etilbenceno es la ms aplicadaindustrialmente, debido a que algunos procesos utilizan cloro, cuya materia primatiene costo elevado y los residuos e impurezas orgnicas cloradas en el etilbencenoalimentado contaminan el monmero del estireno, y perjudican el medio ambiente.

Adems, los procesos que usan el petrleo para sintetizar estireno son complejos ycostosos en cuanto a requerimiento energtico, tambin presenta desventajas

44%

30%

26%

Monto de las exportaciones

(MUSD)

Pases Bajos

Corea del Sur

Estados Unidos


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respecto a la elevada exotermia que desactivan los sistemas catalticos debido a laformacin de coque.

Actualmente, los xidos inorgnicos con promotores son los catalizadores ms

empleados en la industria, particularmente los xidos de hierro en forma de hematita(Fe2O3) promovidos por los xidos de potasio, cerio y cromo. Estos catalizadores secaracterizan por presentar desactivacin rpida, rea superficial especfica baja,alta toxicidad y alta polucin ambiental debido a la presencia de cromo. Sin embargopresentan alta actividad, gran selectividad y bajo costo por ser abundantes.

2.1 RUTA DE SNTESIS

En la deshidrogenacin cataltica del etilbenceno toman lugar las siguientes

reacciones:

La (ec.1) es la reaccin necesario que la temperatura se encuentre entre 550-600C. Las reacciones que toman lugar son las siguientes:

(1)

(2)

(3)

Figura 4.Sistemas de reacciones para la fabricacin de estireno.


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2.2 DESCRIPCIN DEL PROCESO

El proceso de produccin del estireno, es un proceso en continuo. Inicialmente se

adeca la alimentacin de etilbenceno que es nuestra materia prima la cual estdisponible a 30C (estado lquido) hasta tenerla como vapor saturado con ayuda deun precalentamiento usando un intercambiador de calor E-401 y mezclandola convapor sobrecalentado. El vapor de agua es inerte en la reaccin y est presentecomo diluyente, lo cual permite desplazar el equilibrio a favor de la produccin deestireno, el vapor adems proporciona energa para conducir la reaccin. Este vapororiginalmente est disponible como vapor de baja presin, el cual se sobre calientaen el horno H-401, la dosificacin de vapor es de 15 partes de vapor por cada partede etilbenceno, en base molar.

Esta corriente ser la alimentacin para dos lechos adiabaticos R401 a-e y R-402

a-e donde se efectuar las reacciones, el diseo en serie con calentamientointermedio permite aumentar la conversin para la obtencin de los productos. Elflujo de vapor para el calentamiento en E-402 est en una relacin 0,6:1 respectoa la suministrada en E-401, en base molar.

La temperatura de la corriente de productos se reduce por medio de tresenfriadores de productos E-403, E-404 y E-405 hasta una temperatura de 65C ; lacul se enva a un separador de tres fases V-401, donde se obtiene los gases ligeros(hidrogeno, metano, etileno), lquido orgnico y efluente de agua en corrientesseparadas.

La corriente orgnica que contiene el producto deseado se destila en dos torres dedestilacin, en la primera T-401 se elimina el benceno y tolueno, en la segunda T-402 se separa el etilbenceno que no reacciona el cual es recirculado para laproduccin del estireno.

2.3 DIAGRAMA DE FLUJO DE BLOQUES


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Fuente: Autores

2.4 DIAGRAMA DE FLUJO DEL PROCESO

Figur a 5. Diagrama de flujo del proceso


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CONCLUSIONES

Se realiz el estudio tcnico y de mercado preliminar para la puesta enmarcha de una planta de produccin de estireno que trabaje durante un

periodo de 10 aos, desde el ao 2016 hasta el 2025.

Se determin la mejor ruta de sntesis analizando los procesos histricos yactuales de produccin de estireno, tambin se determinaron las mejorescondiciones de operacin para los equipos con el fin de garantizar elfuncionamiento ptimo de la planta.

Se estimaron los datos de oferta y demanda por medio de una proyeccintendencial realizada con la ayuda de Excel, esto nos permiti determinar lainformacin para el mercado potencial de estireno durante los prximos 10aos.

Se determin la capacidad de la planta de estireno para saciar la demandanacional con un porcentaje de utilizacin de 80% (dato heurstico).


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BIBLIOGRAFA

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3. CEFIC [Citado el 11 de noviembre del 2015] Disponible en

4. Etilbenceno [citado el 13 de noviembre de 2015] Disponible en

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6. CAUSADO,Robert. Deshidrogenacin cataltica del etilbenceno. Ao 2013.

7. KHATAMIAN. Nano ZSM-5 type ferrisilicates as novel catalysts forethylbenzenedehydrogenation in the presence of N2O. Ao 2011.

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9.WEISSERMEL, Klaus, JURGE, Hans. Qumica orgnica industrial. Editorial Revert. Ao1981S.
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ANEXOS

ANEXO A: Ficha de seguridad del Etilbenceno.


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ANEXO B:Ficha de seguridad del Estireno.


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ANEXO C: Hoja de clculo del estudio de mercado

Capacidad-de-Planta-Estireno.xlsx
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