Balance de Materia Energia VCM

CLORURO DE VINILO PARA LA FABRICACION DE PVC EN EL MERCADO NACIONAL 2003-2011 (Tn/año)

AÑOS

201120102009200820072006200520042003

876543210

Años para la proyección en (Tn/año)


340266122067382916690267333426438021723154149005920760251613586

340266122067382916690267333426438021723154149005920760251613586

CLORURO DE VINILO UTILIZADOS PARA FABRICAR PVC EN

EMULSION (Tn/año)

Cantidad de Cloruro de Vinilo Monomero total ( Tn/año )

0 1 2 3 4 5 6 7 8 90

500000

1000000

1500000

2000000

2500000

3000000

3500000

4000000

DATOS HISTÓRICOS DEL CLORURO DE VINILO

Años

Cantidad de Cloruro de Vinilo


0 1 2 3 4 5 6 7 8 90

500000

1000000

1500000

2000000

2500000

3000000

3500000

4000000

DATOS HISTÓRICOS DEL CLORURO DE VINILO

Años


Proyección por el método de la Razón

ΔCi8 3402661 2206738 11959237 2206738 2916690 -7099526 2916690 2673334 2433565 2673334 2643802 295324 2643802 1723154 9206483 1723154 1490059 2330952 1490059 2076025 -5859661 2076025 1613586 4624390 1613586 ∑ΔCi 1789075

∑Ci 20746049

∑Ci 20746049∑ΔCi 1789075

i 9i-1 8ΔC 223634C 2305117% 100x 0.097

Tasa de cecrimiento anual X 9.70 %

D0 1 X n Años Dn3402661 1 0.097 1 2012 37327753402661 1 0.097 2 2013 40949163402661 1 0.097 3 2014 44921913402661 1 0.097 4 2015 49280073402661 1 0.097 5 2016 5406105

Años para la proyección en

( Tn/año )


total ( Tn/año )

0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.50

1000000

2000000

3000000

4000000

5000000

6000000

Proyección de la Demanda del Cloruro de Vinilo

Años Proyectados


0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.50

1000000

2000000

3000000

4000000

5000000

6000000

Proyección de la Demanda del Cloruro de Vinilo

Años Proyectados


DATOS DE LA PLANTA Demanda insatisfecha 5406105Capacidad de planta 540611Pureza de producto 99.95%Horas de operación 8000Base de calculo 67.576

67576

DATOS DE LA MATERIA PRIMA

Materia Prima Formula Quimica

Cloro Cl2 71etileno C2H4 28oxigeno O2 32

Fuente: Los Autores

MASA MOLECULAR DE ALGUNOS COMPUESTOS

Compuesto Formula Quimica P.M del CompestoAgua H2O 18Acido Cloridrico HCL 36Tricloro etano (TCE) C2H3Cl3 1331,2 dicloro etano (EDC) C2H4Cl2 99Cloruro de Vinilo (VCM) C2H3Cl 63Tetracloturo de Carbono CCl4 153.85DCE C2H2Cl2 96.960

% REACCION DEL ETILENO EN EL REACTOR DE BURBUJEO (R-1)

Formacion de EDC 99.94 %formacion de TCE 0.06 %

100

% Conversion en el CRAKING

% masa

P.M de los componentes

Conversión de EDC a VCM 60 %no reacciona 40 %

100

Reacciones en el CRAKINGSelectividad del EDC a VCM 98 %

C2H3CL3(g) 1 %C2H4 1 %

100

Reacciones en Reactor Lecho Fluidizado (R-2)

% CONVERSION DEL ETILENO EN LA OXICLORACION

Formacion de EDC 95 %formacion de TCE / DCE / CCL4 5 %

100

Selectividad del Etileno a DCM 95 %formacion de TCE 2 %DCE 2 %CCl4 1 %

100

DATOS DE LA PLANTA en el año 2016Tn/año Cloruro de Vinilo

Grado MonomeroHorasTn/hr

kg/hr

% REACCION DEL ETILENO EN EL REACTOR DE BURBUJEO (R-1)

0.99940.0006

% Conversion en el CRAKING

0.600.40

Reacciones en el CRAKING0.980.010.01

1

Reacciones en Reactor Lecho Fluidizado (R-2)

% CONVERSION DEL ETILENO EN LA OXICLORACION

0.950.05

1

0.950.020.020.01

1

Relacion de Alimentacion =

AlimentacionEtileno en cloracion DirectaEtileno en oxicloracionTotal de Etileno (g)Cloro (g)Oxigeno

Convercion de la reaccion principalen el Reactor -1

REACCIONES QUE IMPLICA LA CLORACION DIRECTA

Reaccion principal C2H4 (g)Relacion molar 1Relacion masica 28

En la reaccion 2741.85

Reacciones SecundariasC2H4 (g)

Relacion molar 1Relacion masica 28

En la reaccion 1.65

RESUMEN DEL PRIMER REACTOR

COMPUESTO ALIMENTACION CONSUMO C2H4 (g) 2743.49 2743.49

Cl(g) 7004.86 6939.67C2H4CL2(g)C2H3CL3(g)

HCl(g)TOTAL 9748.36 9683.16

REACCIONES EN LA SECCION DE CRAKEO

Reaccion Principal C2H4CL2(g)Relacion Molar 1Relacion Másica 99


Reaccion Secundaria C2H4CL2(g)Relacion molar 1Relacion masica 99


ReaccionSecundaria C2H4CL2(g)Relacion molar 1Relacion masica 98.96


RESUMEN DE LAS REACCIONES EN EL CRAKEO

COMPUESTO ALIMENTACION CONSUMO C2H4CL2(g) 28409.67 17045.80C2H3Cl(g)

HCl(g)C2H4(g)Cl2(g) 122.14

C2H3CL3(g)TOTAL 28409.67 17167.94

REACCION EN EL SEGUNDO REACTOR (OXICLORACION)

Reaccion Principal C2H4(g)Relacion molar 1Relacion masica 28

En la reaccion 2090

Reacción Secundaria 2HCL(g)Relacion molar 2Relacion masica 73


Reacción Secundaria C2H4(g)Relacion molar 1Relacion masica 28






RESUMEN DEL SEGUNDO REACTOR

COMPUESTO ALIMENTACION CONSUMO C2H4(g) 2199.74 2199.74HCL(g) 6216.56 6153.77O2(g) 1513.08 1375.53C2H4Cl2(g)H2O(v)Cl2(g) 667.31C2H3Cl3(g)C2H2Cl2(g)CCl4(g)TOTAL 9929.38 10396.34

REACCIONES PRODUCIDAS :

Relacion de Alimentacion = etilenoCloro

Alimentacion Cantidad UnidadEtileno en cloracion Directa = 2743.49 Kg/hEtileno en oxicloracion = 2199.74 Kg/hTotal de Etileno (g) = 4943.23 Kg/hCloro (g) = 7004.86 Kg/hOxigeno = 1513.08 Kg/h

Convercion de la reaccion principal


+ Cl2(g)K-mol 1 K-mol

Kg 71 Kg

Kg 6931.35 Kg

+ 2Cl2(g)K-mol 2 K-mol

Kg 142 Kg

Kg 8.32 Kg


GENERACION SALIDA0.00

65.199673.19 9673.19

7.83 7.832.14 2.14

9683.16 9748.36


C2H3Cl(g)K-mol 1 K-mol

Kg 63 Kg

Kg 10551 Kg

C2H4(g)K-mol 1 K-mol

Kg 28.05 Kg

Kg 48.32 Kg

+ Cl2(g)K-mol 1 K-mol

Kg 70.91 Kg

Kg 122.14 Kg



10551.12 10551.126216.56 6216.56

48.32 48.32122.14 0.00229.81 229.81

17167.94 28409.67


+ 2 HCL(g)K-mol 2 K-mol

Kg 73 Kg

Kg 5432 Kg

+ 1/2 O2(g)K-mol 0.5 K-mol

Kg 16 Kg

Kg 158.4211 Kg

+ 2 Cl2(g)K-mol 2 K-mol

Kg 142 Kg

Kg 222.4361 Kg


Kg 142 Kg

Kg 222.4361 Kg


Kg 284 Kg

Kg 222.4361 Kg



171.53 234.33137.55

7372.61 7372.611547.47 1547.47702.10 34.79209.25 209.25152.08 152.08241.30 241.30

10396.34 9929.38

REACCIONES PRODUCIDAS :

etileno 1Cloro 2.55

Cloracion DirectaOxicloracion

2743.492095

99.94 %0.99940.0006


C2H4CL2(g)1 K-mol99 Kg

9673.19 Kg

C2H3CL3(g) +1 K-mol

133 Kg

7.83 Kg



+ HCl(g)1 K-mol36 Kg

6154 Kg

+ Cl2(g)1 K-mol

70.91 Kg

122.14 Kg

C2H3CL3(g) +1 K-mol

133.42 Kg

229.81 Kg



+ 1/2 O2(g)0.5 K-mol16 Kg

1192 Kg

Cl2(g) +1 K-mol71 Kg

702.1026 Kg

C2H3Cl3(g) +1 K-mol

133 Kg

209.2534 Kg

C2H2Cl2(g) +1 K-mol97 Kg

152.0759 Kg

+ O2(g)1 K-mol32 Kg

25.0950 Kg


Cloracion Directa 0.555Oxicloracion 0.445

1


HCl(g)1 K-mol36 Kg

2.14 Kg



HCl(g)1 K-mol

36.46 Kg

62.79 Kg



C2H4Cl2(g) + H2O(V)1 K-mol 1 K-mol99 Kg 18 Kg

7373 Kg 1341 Kg

H2O(v)1 K-mol18 Kg

178.2237 Kg

HCL(g)1 K-mol36 Kg

57.1775 Kg

2 HCL(g)2 K-mol73 Kg

114.3550 Kg

2 CCl4(g) + H2O(v)2 K-mol 2 K-mol

308 Kg 36 Kg

241.2966 Kg 28.2319 Kg


Composición A B CC2H4 (g) 2743.49Cl(g) 7004.86 65.19C2H4CL2(g) EDC 9673.19C2H3CL3(g) TCE 7.83HCl(g) 2.14C2H3Cl (g) (VCM)O2(g)H2O(v)C2H2Cl2 (g) (DCE)CCl4(g)

TOTAL 7004.86 2743.49 9748.36

R-1A

B

0 0

REACCION EN EL TERCER REACTOR

CO(g)

99

0

RESUMEN DEL TERCER REACTOR

0 0

00 00 00 00

0 0

D E F G48.32 48.32

65.199673.19 28409.67

7.83 237.642.14 2.14 2.14

65.19 9683.16 28697.76 50.46

R-1 SP-1 TKM-1

D

C E

W

N

REACCION EN EL TERCER REACTOR

18

0

0000

H I J K48.32

28409.67 28409.67 11363.87237.64 237.64 229.81

6216.5610551.12

28647.31 237.64 28409.67 28409.67

TKM-1 CD-1

G

F

I

HCD-2

CD-5W

CO2(g) H2(g)1

Err:509 36

L M N48.32 48.32

11363.87 11363.87229.81 229.81

10551.12 10551.12

22193.11 10551.12 11641.99

KRN-1J

V

KCD-2

SP-2CD-5

S

U

T

O P Q R2199.74

34.797372.61

209.256216.56 234.33

1513.08 137.551547.47

152.08241.30

6216.56 2199.74 1513.08 9929.38

N

R

Q

P

O

L MCD-3 CD4

R-2SP-2

S T U V W

34.797372.61 7372.61

209.25164.03 70.30 70.30

137.551083.23 464.24 464.24

152.08241.30413.64 1608.59 7907.15 534.54 7372.61

EQUIPOS CORRIENTES

CONDENSADOR C - 1 C CONDENSADOR C - 2 GCONDENSADOR C - 3 JCONDENSADOR C - 4 KCONDENSADOR C - 5 OCONDENSADOR C - 6 MCONDENSADOR C - 7 R

CONDENSADOR C - 8 V

HERVIDOR H - 1 H'HERVIDOR H - 2 I'HERVIDOR H - 3 L'HERVIDOR H - 4 N'

HERVIDOR H - 5 W'

EVAPORADOR EV - 1 J'

EVAPORADOR EV - 2 O'

MASA (Kg/h)TEMPERATURA (°C)

ENTRADA SALIDA

9748.36 110.00 80.0050.46 89.00 15.00

28409.67 92.00 70.0028409.67 530.00 80.006216.56 -15.00 -35.0010551.12 20.00 -17.009929.38 220.00 75.00534.54 60.00 20.00

5729.46 105.00 117.0023.76 119.00 126.00

4438.62 95.00 115.001164.20 135.00 148.00368.63 80.00 101.00

22727.74 90.00 384.00

5905.73 -15.00 80.00

FORMULAS:Qs

QL

Donde:

Qs

QL

Masa del Agua:Q aguaQs + QL

mm*Cp*∆T + m

Cp (KJ/Kg*°C) Qs (KJ/h)

0.99 325.90 -289233.721.17 471.00 -4374.771.34 327.50 -838142.081.30 427.30 -16606872.600.85 416.10 -106191.261.42 307.50 -552403.921.18 1036.00 -1691717.993.84 2747.00 -82062.47

0.91 327.20 62551.971.10 260.70 183.481.29 359.50 114161.361.36 350.80 20628.441.31 327.50 10171.991.34 327.25 8927091.060.85 416.10 479188.05

FORMULAS:=

=

= Calor Sensible

= Calor Latente

Masa del Agua:= Qtotal (OPUESTO)= Qtotal= Qtotal=

(KJ/Kg)

m*Cp*∆T

*m

Qtotal/(Cp*∆T + )

QL (KJ/h) Qtotal (KJ/h) Qtotal KJ/h (OPUESTO)

-3176989.25 -3466222.97 3466222.97-4374.77 4374.77

-9304166.92 -10142309.01 10142309.01-16606872.60 16606872.60

-106191.26 106191.26-3244469.59 -3796873.51 3796873.51

-10286836.90 -11978554.89 11978554.89-1468379.48 -1550441.96 1550441.96

62551.97 -62551.97183.48 -183.48

114161.36 -114161.3620628.44 -20628.4410171.99 -10171.99

8927091.06 -8927091.06479188.05 -479188.05

TEMPERATURA H2O (°C)

ENTRADA SALIDA

25.00 60.00 35.00 4.1925.00 65.00 40.00 4.1925.00 40.00 15.00 4.1825.00 250.00 225.00 1.98 2257.0025.00 40.00 15.00 4.195.00 15.00 10.00 4.20

25.00 150.00 125.00 4.18 2257.00

25.00 90.00 65.00 4.18

130.00 110.00 -20.00 4.18130.00 115.00 -15.00 4.18130.00 105.00 -25.00 4.18160.00 130.00 -30.00 4.18

160.00 135.00 -25.00 4.18

410.00 200.00 -210.00 4.18

200.00 110.00 -90.00 2.10

∆TCp

(KJ/Kg*°C) (KJ/Kg)

Masa (H20) Qs (KJ/Kg) QL (KJ/Kg) Qtotal H2O (KJ/Kg)

23664.26 3466222.97 3466222.9726.12 4374.77 4374.77

161798.02 10142309.01 10142309.016143.98 2739908.19 13866964.41 16606872.601691.21 106191.26 106191.2690487.93 3796873.51 3796873.514309.61 2251770.08 9726784.82 11978554.895706.45 1550441.96 1550441.96

748.23 -62551.97 -62551.972.93 -183.48 -183.48

1092.45 -114161.36 -114161.36164.50 -20628.44 -20628.4497.34 -10171.99 -10171.99

10169.85 -8927091.06 -8927091.062535.39 -479188.05 -479188.05308638.27

2743.4921

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