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• Edwin Roger Aranibar

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UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN SIMÓN FACULTAD DE CIENCIAS Y TECNOLOGÍA CARRERA DE INGENIERÍA QUÍMICA

PRODUCCION DE DIOXIDO DE CARBONO (CO2) (CARBOGAS)S.A Presentado por:

Hinojosa Silva Gonzalo Huanca Janko Yesica Giovanna Quiroz Maturano Marcela Docente: Ing. Wilfredo Vega Alfaro Fecha de Entrega:

2/2014

COCHABAMBA – BOLIVIA

DEDICATORIA

A Dios principalmente, por darnos salud, inteligencia, una hermosa familia y la oportunidad de poder plasmar nuestros conocimientos en la realización de este estudio.

A nuestros Padres y Hermanos, por estar siempre a nuestro lado, darnos las herramientas necesarias para desarrollarnos como persona y el apoyo incondicional para siempre seguir adelante.

A mis demás Familiares y Amigos por estar presente día tras día y representar gran parte del estímulo para seguir con mi crecimiento profesional.

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AGRADECIMIENTOS

A nuestros padres, por quien hoy estamos aquí. A nuestros amigos que siempre estuvieron. A nuestras madres y hermanos, que siguen sosteniéndonos y apoyando nuestros proyectos. Gracias.

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RESUMEN

En el presente trabajo, se ha realizado un estudio sistemático de la flujo dinámica del proceso de producción del dióxido de carbono en la industria química CARBOGAS S.A. La metodología que hemos usado son: Visitas programadas a la industria para conocer el proceso de producción del dióxido de carbono y también se revisó algunas revistas y paginas accesibles de la empresa para un mayor conocimiento. Los resultados obtenidos son la elaboración de un diagrama de flujo del proceso de producción del dióxido de carbono, el análisis y estudio de cada equipo utilizado y a través del marco teórico se tiene una recabación de datos acerca de los inicios de la producción del dióxido de carbono.

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INDICE CAPITULO I INTRODUCCION 1.1 RESEÑA HISTÓRICA…………………………………………………..pag.10 1.1.1 HISTORIA DEL PRODUCCTO……………………………………….. 1.1.2 HISTORIA DE LA INDUSTRIA QUIMICA DE GASES……………. 1.2 ANTECEDENTES…………………………………………………………pag.12 1.3 JUSTIFICACION…………………………………………………………..pag.13 1.4 OBJETIVO GENERAL……………………………………………………pag.14 1.5 OBJETIVOS ESPECIFICOS……………………………………………. 1.6 METODOLOGIA…………………………………………………………. pag.15 1.6.1 Primera fase: recopilación de información preliminar…………….. 1.6.2 Segunda fase: estudio de la tecnología de la planta……………… 1.6.3 Tercera fase: organización de recursos humanos………………… 1.6.4 Cuarta fase: planificación…………………………………………….. 1.6.5 Quinta fase: evaluación financiera…………………………………… 1.6.6 Sexta fase: evaluación ambiental……………………………………. 1.7 ACTIVIDADES…………………………………………………………….pag.16 1.8 ALCANCE………………………………………………………………….pag.18

CAPITULO II MARCO TEÓRICO 2.1 GAS NATURAL……………………………………………………………….. pag.19 2.2 DIOXIDO DE CARBONO………………………………………………........ 2.3 COMPONENTES PARA LA PRODUCCION DEL DIOXIDO DE CARBONO……………………………………………………………………pag.20 2.3.1 Componentes Primarios………………………………………………………… 2.3.2 Componentes Secundarios…………………………………………………….. 2.4 PROCESO DE PRODUCCIÓN DEL DIÓXIDO DE CARBONO SOLIDO…………………………………………………………………………...pag.22 Tecnologíía Quíímica

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2.4.1 Proceso de combustión…………………………………………………. 2.4.2 Lavador de humos……………………………………………………….. 2.4.3 Absorbedor……………………………………………………………….. 2.4.4 Intercambiador de calor………………………………………………….. 2.4.5 Desorbedor………………………………………………………………… 2.4.6 Intercambiador de calor………………………………………………….. 2.4.7 Desorbedor de dióxido de carbono……………………………………… 2.4.8 Intercambiador de calor (para la MEA)…………………………………. 2.4.9 Condensador………………………………………………………………. 2.4.10 Compresor de frio de dióxido de carbono………………………………. 2.4.11 Purificador del gas………………………………………………………… 2.4.12 Filtro Coalester…………………………………………………………….. 2.4.13 Carbón activo………………………………………………………………. 2.4.14 Licue factor…………………………………………………………………. 2.4.15 Tanque de almacenamiento del gas…………………………………….. 2.4.16 Control de calidad…………………………………………………………. 2.5 Diagrama de flujo……………………………………………………………. pag.26

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CAPITULO III VISITA A LA INDUSTRIA DE CARBOGAS S.A 3.1 PROCESO PRODUCTIVO DEL DIOXIDO DE CARBONO (CO2)………… pag 28 3.1.1 Recepción de la materia prima (MP)………………………………………………. 3.1.2 Proceso de combustión…………………………………………………………….. 3.1.3 Absorbedor…………………………………………………………………………… 3.1.4 Lavador de humos……………………………………………………………………. 3.1.5 Intercambiador de calor……………………………………………………………… 3.1.6 Desorbedor………………………………………………………………………………. 3.1.7 Caldero…………………………………………………………………………………. 3.1.8 Segundo……………………………………………………………………

Desorbedor

3.1.9 Intercambiador de calor segundo……………………………………………………... 3.1.10 Condensador…………………………………………………………………………... 3.1.11 Compresor ……………………………………………………………………….. 3.1.12 Purificador…………………………………………………………………………… 3.1.13 Secadores de gases…………………………………………………………….. 3.1.14 Carbón activo……………………………………………………………………. 3.1.15 Licue factor………………………………………………………………………….. 3.1.16 Tanque de almacenamiento……………………………………………………… 3.1.17 Control de calidad………………………………………………………………….. 3.1.18 Trasporte…………………………………………………………………………… Tecnologíía Quíímica

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3.2 DIAGRAMA DEL FLUJO……………………………………………………….pag 31

CAPITULO IV DESCRIPCION DE EQUIPOS DE PROCESOS 4.1 EXTRACTOR LÍQUIDO- LÍQUIDO…………………………………………… pag33 4.1.1 Definición……………………………………………………………………... 4.1.1.1 Métodos de extracción……………………………………………………. 4.1.2 Diseño de equipo extractor L-L…………………………………………….. 4.1.2.1 Detalle de la columna de extracción ……………………………………. 4.1.2.2 Detalle de platos perforados……………………………………………... 4.1.2.3 Corte de columna de platos perforados………………………………… 4.1.3 Tipos de extractores………………………………………………………… 4.1.3.1 Extractores anulares rotatorios………………………………………….. 4.1.3.2 Extractor de disco rotatorio………………………………………………. 4.1.3.3 Extractores centrífugos…………………………………………………… 4.1.4 Ecuaciones de diseño para un extractor…………………………………. 4.1.5 Aplicaciones de la extracción L-L a nivel industrial……………………… 4.2 PASTEURIZADOR……………………………………………………………. Pag44 4.2.1 Introducción………………………………………………………………….. 4.2.2 Funcionamiento…………………………………………………………….... 4.2.3 Tipos de pasteurizadores…………………………………………………… 4.2.3.1 Pasteurizador a Placas……………………………………………………. 4.2.3.2 Pasteurizador Tubular……………………………………………………. 4.2.4 Dinámica de Pasteurización………………………………………………… 4.2.5 Aplicaciones……………………………………………………………………. Tecnologíía Quíímica

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4.3 MOLINO DE BARRAS…………………………………………………………... pag.50 4.3.1 Principio de funcionamiento………………………………………………….. 4.3.1.1 Forma de alimentación……………………………………………………… 4.3.1.2 Clasificación en función de la descarga y aplicaciones…………………. 4.3.2 Materiales de construcción……………………………………………………. 4.3.3 Ecuación de Diseño…………………………………………………………… 4.3.3.1 Velocidad crítica……………………………………………………………… 4.3.3.2 Volumen de carga……………………………………………………………. 4.3.3.3 .Tamaño de alimentación……………………………………………………. 4.3.4 Aplicaciones……………………………………………………………………..

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CAPITULO V CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 5.1 CONCLUSIONES…………………………………………………………..pag 56 5.2 RECOMENDACIONES……………………………………………………..pag.57

CAPITULO 6 BIBLIOGRAFIA Fichas bibliográficas……………………………………………………………….pag.58

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CAPITULO I INTRODUCCION 1.1 RESEÑA HISTORICA DE LA EMPRESA Es una industria nacional que contribuye al desarrollo de la industria química produciendo dióxido de carbono aplicado en diversas industrias, satisfaciendo en mercado nacional. En el año 1976, en la ciudad de Oruro, con espíritu emprendedor y visionario de sus fundadores, decidieron instalar una planta productora de gas carbónico, insumo importante en bebidas gaseosas, soldaduras y múltiples aplicaciones. Es así que, el 4 de agosto de 1978 se pone en marcha la planta de BORSIG de industria alemana, iniciando la producción y comercialización de gas carbónico en cilindros, con una producción de 2.000 ton/año. Desde 1985 continúan las modificaciones y modernización de instalaciones, remplazando los combustibles líquidos por gas natural e incorporada tecnología tanto en los procesos de producción como para distribución de producto a granel, remplazando los cilindros en tanques criogénicos que permiten almacenar volúmenes mayores. Años más tarde, el directorio decide expandir sus operaciones instalando una segunda planta en la ciudad de Cochabamba, comenzando la producción en el mes de septiembre de 1991. A partir de 1998 se invidencia un incremento en las ventas y la Dirección, con mayor aspiración, el año 1999 de concreta una tercera planta, y decide implementar un sistema de Gestión de Calidad basado en la norma ISO 9001:2000 certificando el mismo en junio del 2001, como primera industria boliviana que certifique bajo la versión 2000 de la norma, año que ya funcionando la tercera planta en pleno y en paralelo con la planta antigua quedan las nuevas instalaciones con una producción de 6.500ton/año de gas carbónico.

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A partir del año 2003 CARBOGAS S.A. abre sus oficinas en la ciudad de Santa Cruz de la Sierra, manteniendo sus operaciones en Oruro, Cochabamba y Santa Cruz hasta la fecha. La industria CARBOGAS S.A. No nos permite esa información confidencial, ya que con autorización del directorio tendría que ser aprobado por lo cual se cuida de ello. Por lo cual la industria CARBOGAS como recolección de datos nos da a conocer que el estado administrativo, económico y contable están muy bien sujetas ya que con personal de trabajo muy bien preparado (personal administrativo y personal de funcionamiento) por lo que tenemos seguro de que todo anda en orden y garantizado por el Directorio el Señor Jorge Muckeld y Dinno Muckeld. 1.1.1 RESEÑA HISTORICA DEL PRODUCCTO El dióxido de carbono es un gas incoloro e inodoro que se forma en todos aquellos procesos en que tiene lugar la combustión de sustancias que contienen carbono. En ambientes interiores no industriales sus principales focos son la respiración humana y el fumar; aunque los niveles de dióxido de carbono también pueden incrementarse por la existencia de otras combustiones (cocinas y calefacción) o por la proximidad de vías de tráfico, garajes o determinadas industrias. Aplicando tecnología de última Alemana y Suiza de última

generación para la

producción almacenamiento y distribución del Gas carbónico (CO2), misma que nos permite

obtener

un

producto

de

alta

Pureza

99.998%.

Nuestra empresa produce Gas Carbónico Liquido, de grado Alimenticio, Medicinal e industrial cumpliendo los parámetros establecidos por las normas referidas a la calidad del producto. Aplicaciones más comunes del CO2 • Carbonatación de Bebidas Gaseosas • Conservación de Alimentos • Control y neutralización de PH en efluentes • Extinción de Incendios Tecnologíía Quíímica

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• Control de Atmósferas (Inertización) • Soldadura MAG • Industria Vinícola • Estimulación de Pozos Petroleros Otras Aplicaciones del CO2 • Desencalado de Cueros • Medicinal (Laparoscopia – Criocirugía - Carboxiterapia). • Aplicaciones estado Supercrítico (extracción de cafeína) También el dióxido de carbono se comercializa en estado sólido, cuya denominación es el hielo seco. 1.2 ANTECEDENTES CARBOGAS S.A. es una de las principales productoras de gas carbónico (Dióxido de Carbono) a nivel nacional, comercializa su producto en los nueve departamentos principalmente en Oruro, Cochabamba y Santa Cruz. La empresa abastece al sector industrial mayormente constituido por Industrias Alimentarias, Metalmecánica y Metalúrgicas, además de sus usos especiales como ser en tratamientos de efluentes de industrias como por ejemplo la industria Vitivinícolas, en el campo de la medicina y mayormente en el área de la seguridad industrial de control de incendios (recarga de extintores). La

empresa produce gas Carbónico

Liquido (dióxido de carbono) de grado

alimentario, que cumple con las Normas ISBT (Internacional Society Technologists) referidas a la calidad del producto, cuenta con el más moderno analizador de contaminantes controlados en la norma ISBT: H2S, SO2, NOX, Acetaldehído, Amoniaco, Benceno y Vapor de Agua. La industria CARBOGAS S.A esta organizada según el nivel jerárquico de los puestos dentro de la empresa como se muestra en el Cuadro 1.1 Cuadro 1.1 ORGANIGRAMA DE LA EMPRESA

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DIRECTORIO Paí gina 12

PRESIDENTE EJECUTIVO GERENTE GENERAL GERENTE ADM.Y FINANC. SECRETARIA CONTABILIDAD JEFE DE ORURO

JEFE DE COCHABAMBA

OPERADORES AYUDANTES

CHOFER 1.3 JUSTIFICACION

OPERADORES

JEFE DE SANTA CRUZ OPERADORES

AYUDANTES

AYUDANTES

CHOFER

CHOFER

A partir del pedido del docente de la materia de tecnología química de realizar un trabajo practico con la finalidad de aplicar los conocimientos adquiridos durante el cursado de la materia y para el cual se debía seleccionar el producto de consumo en industrias , analizamos informaciones secundaria a fin de orientarnos en la decisión de la elección del producto para nuestro trabajo y recopilando información de distintas industrias, finalmente nos decidimos por la industria química de gases industriales (CARBOGAS S.A.). Debido a que es un producto químico del área de tecnología industrial. Es un producto complementario, para la carbonatación de bebidas, hielo seco y conservación de alimentos,

aplicaciones de dióxido de carbono en la industria

vitivinícola, en tratamientos de efluentes y mayormente en aplicaciones de metalúrgica y minería

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La industria tiene como finalidad de producir dióxido de carbono para la distribución de las distintas empresas como ser : Embol,Mendocina,cascada, Pepsi, Pil, ya que el producto en estado sólido seco es el componente principal como refrigerante para los productos permite ultra congelar los alimentos para transportar los productos sin alto riesgo de que se rompa la cadena del frio donde las bandejas de la comida preparada conservan toda la frescura como ser en los aviones y trenes ,en estado gaseoso se emplea en la industria agroalimentaria para la carbonatación iónico de bebidas como ser: soda, refrescos, jugos también permite propulsar y formar esporas en la industria de cervecería . 1.4 OBJETIVO GENERAL Conocer los procesos de producción de la planta

operativa de dióxido de

carbono, tomando en cuenta la calidad del producto y el estudio financiero del costo técnico. 1.5 OBJETIVOS ESPECÍFICOS 1. Conocer la materia prima, los equipos y los procesos de forma detallada para la producción del CO2 . 2. Verificar que el producto cumpla con todos los requisitos de calidad e inocuidad acordados con los clientes y reglamentos aplicables. 3. Realizar un estudio de costo de producción del producto y el costo de operación para la parte financiero y el balance técnico del proceso de la planta. 4. Analizar la forma de distribución del producto al mercado interno y externo. 5. Conocer el monitoreo técnico de la planta química de CARBOGAS.S.A. 6. Realizar un estudio de la organización industrial interna de la empresa y el personal pertinente. 7. Realizar el proceso de flujograma de la empresa. 8. Realizar el diseño de tres equipos de procesos industriales. 1.6 METODOLOGIA 1.6.1 Primera fase: recopilación de información preliminar.

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Esta etapa consiste en la recolección, búsqueda y generación de información que sean pertinentes para el presente trabajo, ya sean revistas, afiches, proyectos Libros y diferentes medios para su utilización. La recopilación de información, datos, permite tener pautas e ideas que son de ayuda para desarrollar el trabajo de investigación del proyecto de la empresa CARBOGAS .S.A. 1.6.2 Segunda fase: estudio de la tecnología de la planta. Se estudiara la tecnología que emplea la industria, esto se realizara mediante una visita a la empresa CARBOGAS .S.A con el fin de conocer las características de las máquinas y equipos empleados en el proceso de producción de dióxido de carbono. 1.6.3 Tercera fase: organización de recursos humanos. El objetivo de este paso es conocer la organización de la industria determinando su estructura orgánica, para esto se realizara un organigrama jerárquico de la empresa. 1.6.4 Cuarta fase: planificación. Una vez planteada la organización del trabajo, corresponde efectuar una planificación óptima de cada una de las actividades que se desarrollara. Toda planificación necesita de un orden, por esta causa es necesario e indispensable establecer de forma detallada y cronológica la secuencia de actividades a cumplir, durante el semestre realizando el trabajo del proyecto de investigación 1.6.5 Quinta fase: evaluación financiera. Esta etapa comprende un estudio financiero de todo el proceso y de esta manera analizar su factibilidad, ver sus perspectivas futuras de la empresa CARBOGAS S.A. 1.6.6 Sexta fase: evaluación ambiental Se identificara como la planta afecta al medio ambiente, realizando un análisis de los impactos positivos y negativos. 1.7 ACTIVIDADES Tecnologíía Quíímica

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Para un mejor desarrollo del trabajo se elaboró un cronograma de actividades en el tiempo los cuales estarán detallados en la Cuadro 1.2

Cuadro 1.2 Diagrama de Gantt Tabla 1.2 1.8 ALCANCE El tiempo estimado de conocer la industria es de 4 meses, a partir de septiembre del 2014. El trabajo iniciara recolectando información de la industria ubicada en la ciudad de Cochabamba km4 avenida Blanco Galindo. Para el cumplimiento de los objetivos planteados, se realizara con la ayuda de los conocimientos adquiridos en las distintas materias cursadas durante el periodo de preparación profesional de la carrera de ingeniera química, realizando una

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investigación de las materias primas y la tecnología empleada para el proceso de producción de dióxido de carbono.

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Actualmente este producto tiene como fin el de cubrir el mercado nacional como se los realiza en los departamentos de: Oruro, Cochabamba, Santa cruz, Tarija , Beni, La Paz. Para las empresas de EMBOL, CASCADA, MENDOSINA en los departamentos mencionados. El sistema de comercialización viene dado por distintos medios como: televisión, radio, cine, vía pública, diarios, revistas, internet, en vías públicas.

CAPITULO II MARCO TEÓRICO 2.1 GAS NATURAL La importancia del gas natural constituye la tercera fuente de energía después del petróleo y el carbón como muestra la Figura 2.1 Figura 2.1 Porcentajes de energías

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ENERGIA

PORCENTAJE (%)

PETROLEO

35,6

CARBON

28,6 Paí gina 18

GAS NATURAL

23,8

HIDROENERGIA

6,4

NUCLEOENERGIA

5,6

(Fuente de YPFB) 2.2 DIOXIDO DE CARBONO El dióxido de carbono, es un gas también denominado Dióxido de carbono, óxido de carbono (IV) y anhídrido carbónico. Existe la necesidad de usar el dióxido de carbono para un desarrollo sostenible como se menciona en lo siguiente: El dióxido de carbono es una fuente importante de carbono para materiales orgánicos, carbohidratos (comida), materiales, etc. Brinda oportunidades en sus distintas aplicaciones como ser: De ayuda a la economía, resuelve parte del problema de almacenamiento, ha sido identificado como una necesidad del desarrollo sostenible. Propiedades físicas Tiene algunas características peculiares, pues carece de fase líquida a la presión atmosférica normal; el sólido sublima directamente a la fase gaseosa. Para obtener la fase líquida a la temperatura ambiente es necesario aplicar una presión de 6,7 MPa (67 veces la presión atmosférica normal). Propiedades químicas Se utiliza como agente extintor eliminado el oxígeno para el fuego. En Industria Alimenticia, se utiliza en bebidas carbonatadas para darles efervescencia. También en refrigeración como una clase líquido refrigerante en máquinas frigoríficas o congelado como hielo seco. Aplicaciones del dióxido de carbono: Tecnologíía Quíímica

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Otro uso que está incrementándose es su empleo como agente oxidante cuando se encuentra en condiciones supercríticas dada su escasa o nula presencia de residuos en los extractos. Este uso actualmente se reduce a la obtención de alcaloides como la cafeína y determinados pigmentos, pero una pequeña revisión por revistas científicas puede dar una visión del enorme potencial que este agente de extracción presenta, ya que permite realizar extracciones en medios anóxidos lo que permite obtener productos de alto potencial antioxidante. Nuestra empresa produce Gas Carbónico Liquido, de grado Alimenticio, Medicinal e industrial cumpliendo los parámetros establecidos por las normas referidas a la calidad del producto. Aunque la forma más común en que se encuentra el CO2 es en estado gaseoso, bajo determinadas condiciones se puede encontrar también en estado líquido o sólido. 2.3 COMPONENTES PARA LA PRODUCCIÓN DEL DIÓXIDO DE CARBONO El proceso de producción para la fabricación de dióxido de carbono

es de tipo

homogéneo, obteniéndose un solo tipo de producto final, ya que el proceso es de dos etapas mencionadas según el flujograma de proceso ver Figura: 2.2 Para la obtención del producto es primordial y necesario utilizar los siguientes componentes: 2.3.1 Componentes primarios:  Gas natural: Es un gas combustible que se encuentra en la naturaleza en reservas subterráneas en rocas porosas consiste en una mezcla de hidrocarburos principalmente de metano y otros hidrocarburos más pesados, el gas natural es un producto generador de riqueza que contribuye el crecimiento y del desarrollo del país además el gas natural respalda la conservación medio ambiental y es uno de los mejores sustitutos de los combustibles tradicionales al ser un producto más barato. Tecnologíía Quíímica

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 Oxigeno: es un gas obtenido principalmente por la licuefacción del aire y posteriormente para la separación de sus componentes, no es inflamable pero estimula la combustión. 2.3.2 Componentes secundarios:  Mea (monoetanolamina) Rica: Es una solución muy importante debido a que impone un límite al contenido de los contaminantes presentes en el dióxido de carbono. La mea es obtenido de óxido de etileno y amoniaco de la síntesis de compuestos orgánicos.  Mea (monoetanolamina) Pobre: Es la que reacciona con el dióxido de carbono contenido en los gases restantes que son emitidos al ambiente, es decir ya no lo contienen.  Agua caliente: Lava las impurezas secundarias contaminantes del dióxido de carbono producidos por la mea como ser: acetaldehídos, amoniaco, benceno, vapor de agua, sulfuro de di hidrogeno, dióxido de azufre, monóxido de nitrógeno y dióxido de nitrógeno.  Permanganato de potasio: Es un fuerte agente oxidante, tanto sólido como en solución acuosa presenta un color violeta intenso. En la producción del dióxido de carbono se lo usa con el fin de neutralizar cualquier bacteria que esté presente, debido a su gran poder oxidante, alta versatilidad y su uso fácilmente controlable.  Carbonato de calcio: es soluble con el agente oxidante en la solución de permanganato de potasio para purificar el dióxido de carbono concentrado  Carbón activo: El carbón activado se caracteriza por poseer una superficie específica (alrededor de 500 a 1500m2 por gramo) con una infinita cantidad de poros muy finos que son los que retienen (adsorben) ciertos compuestos no deseados. Son las altas temperaturas, la atmósfera especial y la inyección de vapor del proceso de fabricación del carbón activado lo que “activa” y crea la porosidad.  Refrigerante (R-404a): Su principal aplicación son las instalaciones nuevas para medias y bajas temperaturas de refrigeración. La capacidad frigorífica teórica es un 5% inferior respecto al R-502 a temperaturas de evaporación de -40. Tecnologíía Quíímica

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2.4 PROCESO DE PRODUCCIÓN DEL DIÓXIDO DE CARBONO SOLIDO 2.4.1 Proceso de combustión Se realiza en un caldero destinada para la generación de combustión del gas natural más un exceso de oxigeno se quema completamente para una temperatura de 400°C expandiendo gases tóxicos contaminantes al interior del caldero está formado de un hogar y cambiadores de calor donde está formado de haces de tubos cilíndricos por el interior los cuales circulan los gases alta temperatura cediendo calor al fluido que circula en su interior y que pueden ser la mea pobre o agua para calentarla o vaporizarla los principales cambiadores de calor son los economizadores las pantallas vaporizadores o paredes del fluido, los sobre calentadores y recalentadores de vapor del fluido Los calderos podemos decir que son recipientes que trabajan a presión y temperatura muy alta donde circulan los gases por medio de la transferencia de calor en los cuales el líquido fluido cambia de estado como por ejemplo la mea rica se convierte en mea pobre 2.4.17 Lavador de humos Se utiliza el lavador de humos para eliminar los gases tóxicos de escape de la combustión donde circula en su interior agua caliente y una temperatura de 350°C más vapores de agua el lavador de humos es como un depurador que se utiliza para eliminar las corrientes de los gases contaminantes no deseados que se inyecta en el interior del lavador. 2.4.18 Absorbedor

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El absolvedor funciona con la monoetanolamina. (mea) rica donde en su interior está circulando junto para atrapar a los gases tóxicos contaminantes secundarios al dióxido de carbono y esta con una temperatura de próximo de 52-58°C 2.4.19 Intercambiador de calor El intercambiador de calor hace la transferencia de calor al fluido mea y agua donde existe un intercambio de temperaturas en el proceso como podemos decir la mea rica sale del intercambiador a una temperatura de 94°C . 2.4.20 Desorbedor El desorbedor tiene como función principal de desorber todos los gases donde la mea rica entra y se convierte en mea pobre y está a una temperatura en el interior más o menos de 124°C cuando entra la mea pobre al caldero y circula en su interior como fluido su temperatura es de 125°C .

2.4.21 Intercambiador de calor La mea pobre entra al intercambiador de calor a una temperatura de 125°C donde hace el intercambio de temperaturas con el agua y sale a una temperatura de 52°C la mea pobre circula para entrar luego retornar al absorbedor. 2.4.22 Desorbedor de dióxido de carbono El desorbedor como sabemos vota los gases de dióxido de carbono pobre o impuro donde circulan en su interior. Y sale el gas a una temperatura de 115-116°C 2.4.23 Intercambiador de calor

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El intercambiador de calor como sabemos solo es el intercambio de temperaturas o trasferencia donde circulan en su exterior agua aquí el dióxido de carbono pobre entra con una temperatura de 116°C y se realiza un intercambio de temperatura a 52°C 2.4.24 Condensador La principal función de un condensador es una central térmica o foco de frio o también llamado como sumidero de calor en un ciclo termodinámico por lo tanto su misión principal es de condensar el vapor. Cuando entra al condensador el dióxido de carbono se condensa en su interior a una temperatura de 28-30°C. 2.4.25 Compresor de frio de dióxido de carbono La función principal de un compresor de frio es de comprimir el gas cuando entra al compresor del condensador a una temperatura de 30-45°C donde principalmente realiza la compresión en dos etapas importantes que es de admisión y compresión  En el proceso de admisión esta podemos decir a una temperatura de 146150°C  En el proceso de compresión está a una temperatura de 150-160°C Después de comprimir a una presión de 1480kpas totalmente al dióxido de carbono pasa a dos enfriadores 2.4.26 Purificador del gas El purificador es como un filtro que dentro en su interior del tubo está circulando la solución de permanganato de potasio

como agente oxidante para purificar

partículas del gas. 2.4.27 Filtro coalester

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las

El filtro coalester tiene como función de realizarlas en dos etapas de secado de los gases de dióxido de carbono limpia y extrae la humedad del gas comprimido por completo ofreciendo un punto de rocio estándar de -89,8°C y una caída de presion en la columna del secado de 0,44 bar al poder entrar el gas del purificador donde en la primera etapa de columna del secado tiene una presión de 14,2bar y en el segundo columna de secado esta a una presion de14,8bar y 350°C para ambas columnas. 2.4.28 Carbón activo El carbón activo es como un material que absorbe los contaminantes o impurezas de dióxido de carbono esta conectado en el interior de un cilindro vertical donde los gases se encuentran con el carbón activo en equilibrio de fases. 2.4.29 Licue factor El gas completamente se licua a baja temperatura de -30°C Y -33°C este sistema podemos decir que funciona con un compresor de frio donde el gas se encuentra en estado sólido.

2.4.30 Tanque de almacenamiento del gas El tanque de almacenamiento se encuentra aislado de todo el proceso donde dentro del tanque existe un equipo completo de refrigeración (R-404ª) en el interior del tanque esta el gas crudo puro (CO2). Con una temperatura de -40°C Y -45°C. 2.4.31 Control de calidad

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Como finalidad del proceso general de dióxido de carbono es necesario siempre realizar su control de calidad ya sea para determinar su pureza del gas su dureza y volatilidad y otros parámetros importantes como ser el pH y su punto de roció etc.. La certificación del producto cumplen permanentemente con los requisitos de una Norma Técnica Boliviana o Internacional y que poseen un Sistema de Gestión de Calidad basado en la NB ISO 9000:2000 eficiente, que se recertifico en septiembre 2007 con alcance a los procesos de producción, comercialización y distribución de gas carbónico.  El control de calidad del producto se analiza cualitativamente por un método volumétrico, principalmente con la solución de hidróxido de potasio para determinar su dureza. GAS NATURAL Y  Se usa solución de acetona para determinar la pureza, punto de rocío del GAS la NATURAL Y OXIGENO OXIGENO

dióxido de carbono.  Para controlar la combustión del proceso se utiliza un analizador de gases (TESTO), para dar valores ACONDICIONADOY LAVADO ACONDICIONADOY LAVADO de referencia. ABSORVEDOR ABSORVEDOR

1.9 Diagrama de flujo INTERCAMBIADOR INTERCAMBIADOR DE DE CALOR CALOR

El flujo del proceso de producción se la realiza totalmente con maquinarias tal y DESORBEDOR como se podrá apreciar DESORBEDOR en la Figura 2.2

INTERCAMBIADOR DE CALOR

CALDERO

Figura 2.2: Flujograma de proceso de producción de CO2

Tecnologíía Quíímica ABSORVEDOR

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CONTROL DE CALIDAD

COMBUSTION

INTERCAMBIADOR DE CALOR

CONDENSADOR

COMPRESOR DE CO2

PURIFICADOR

FILTRACION INTERCAMBIADOR DE CALOR

SECADORES CARBON ACTIVO

LICUAFACTOR

ALMACENAMIENTO

CAPITULO III VISITA A LA INDUSTRIA DE CARBOGAS S.A 3.1 PROCESO PRODUCTIVO DEL DIOXIDO DE CARBONO (CO2)

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3.1.1 Recepción de la materia prima (MP) Como materia prima se utilizó gas natural para la producción de gas carbónico puro el cual se almacena en calderos de combustión para continuar con su siguiente proceso. 3.1.2 Proceso de combustión Etapa que se realiza dentro del caldero de combustión con la ayuda de una cámara de combustión, donde el gas se quema con un exceso de oxigeno completamente a una temperatura elevada. Los calderos podemos decir que son recipientes que trabajan a presión y temperatura muy alta donde circulan los gases por medio de la transferencia de calor en los cuales el líquido fluido cambia de estado como por ejemplo la mea rica se convierte en mea pobre. 3.1.3 Absorbedor El absorbedor realiza la función de absorber los gases toxicos contaminantes al dióxido de carbono que existen dentro del lavador de humos. 3.1.4 Lavador de humos Este proceso al igual que el absorbedor presentan una función casi similar ya que ambos son encargados de lavar las corrientes de los gases contaminantes de la combustión, con la diferencia de que el lavador de humos usa una corriente de agua caliente para su función. 3.1.5 Intercambiador de calor Para este proceso se hace presencia la solución de mea rica ((monoetanolamina) que es una solución muy importante debido a que impone un límite al contenido de

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los contaminantes presentes en el dióxido de carbono, realizando el intercambio de temperaturas de dicha solución. 3.1.6 Desorbedor Una vez intercambiado las temperaturas el desorbedor atrapa los gases impuros que produce la solución de la mea rica transformándola a una solución ya no reaccionante (mea pobre ). 3.1.7 Caldero Son cilindros por la cual atraviesan los gases que descienden de la mea pobre para así retornar nuevamente al desorbedor segundo. 3.1.8 Desorbedor Segundo Los gases se depositan como fluidos que circulan en su interior, para luego entrar al intercambiador de calor con una temperatura elevada. 3.1.9 Intercambiador de calor segundo En este proceso habrá una mayor transferencia de temperatura donde habrá un descenso de temperatura desde los 116 °C hasta 52 °C aproximados. 3.1.10 Condensador El vapor de agua ingresa junto con los los gases impuros al condensador donde ambos sufren un proceso de condensación, a la salida el agua retorna al lavador de humos mientras que el dióxido de carbono liquido pasa al siguiente proceso. 3.1.11 Compresor En este proceso el dióxido de carbono se comprime alcanzando una presión de 16 bares Tecnologíía Quíímica

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3.1.12 Purificador Funciona como filtro, usando una solución de permanganato de potasio que actua como agente oxidante para purificar a las partículas del gas que circulan dentro del purificador. 3.1.13 Secadores de gases En el proceso de secado se usan filtros coalester para limpiar y extraer la humedad del gas comprimido por completo, realizando un ciclo con los dos cilindros de un tiempo de cuatro horas cada uno. 3.1.14 Carbón activo Es como un material que absorbe los contaminantes o impurezas de dióxido de carbono esta conectado en el interior de un cilindro vertical donde los gases se encuentran con el carbón activo en equilibrio de fases. 3.1.15 Licue factor Funciona con un compresor de frio donde el gas se encuentra en estado sólido. El gas completamente se licua a baja temperatura de -30°C Y -33°C. No existen impurezas. 3.1.16 Tanque de almacenamiento Se encuentra aislado de todo el proceso. Existe un equipo completo de refrigeración (R-404ª) en el interior mismo esta el gas crudo puro (CO2) con una temperatura de -40°C Y -45°C. 3.1.17 Control de calidad

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El control de calidad del producto se analiza cualitativamente por un método volumétrico. Parámetros  Dureza (KOH)  Pureza (Acetona)  Volatilidad  Punto de rocío (Acetona)  pH 3.1.18 Trasporte El producto se trasporta en cisternas con una capacidad desde 3000 a 20000 kg.  Industrias alimentarias, industrias vitivinícolas, área de la seguridad industrial contra incendios. 3.2 DIAGRAMA DEL FLUJO Para una mejor comprensión del proceso de producción de dióxido de Carbono como se muestra en la figura 3.1.

Figura 3.1: Flujo del proceso de producción de dióxido de carbono

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GAS NATURAL COMBUSTION COMBUSTION

ABSORBEDOR ABSORBEDOR

LAVADOR DE HUMOS HUMOS LAVADOR DE

INTERCAMBIADOR DE DE CALOR CALOR INTERCAMBIADOR

DESORBEDOR DESORBEDOR

CALDERO CALDERO

DESORBEDOR DESORBEDOR 2 2

INTERCAMBIADOR INTERCAMBIADOR 2 2

CONDENSADOR CONDENSADOR

COMPRESOR COMPRESOR

PURIFICADOR PURIFICADOR

SECADOR SECADOR

CARBON ACTIVO CARBON ACTIVO

LICUEFACTOR LICUEFACTOR

TANQUE ANQUE DE DE ALMACENAMIENTO ALMACENAMIENTO T

CONTROL DE CALIDAD CALIDAD CONTROL DE

TRANSPORTE TRANSPORTE

CAPITULO 4 Tecnologíía Quíímica

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DESCRIPCION DE EQUIPOS DE PROCESOS 4.1 EXTRACTOR LÍQUIDO- LÍQUIDO Equipo NO31 ESTUDIANTE: GONZALO HINOJOSA SILVA 4.1.1 DEFINICION La extracción es una operación unitaria de transferencia de materia basada en la disolución de uno o varios de los componentes de una mezcla (líquida o que formen parte de un sólido) en un disolvente selectivo. Aprovecha, por tanto, la diferencia de solubilidades de los componentes de la mezcla en el disolvente añadido. Se hace la distinción entre la extracción líquido-líquido y la extracción sólido-líquido (llamada también lixiviación) según que la materia a extraer esté en un líquido o en un sólido respectivamente. El número mínimo de componentes presentes en la extracción es tres. Un problema importante lo constituye la selección del disolvente extractor. Para realizar una extracción líquido-líquido el disolvente elegido debe ser parcial o totalmente inmiscible con la fase líquida que contiene el soluto. 4.1.1.1 METODOS DE EXTRACCION Son muy variadas las formas a la que se lleva a cabo la extracción líquido-líquido, normalmente se trabaja en forma continua  Contacto continuo (Figura 4.1)

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Figura 4.1 La

extracción

análoga

a

líquido

la

–

líquido

es

absorción. El disolvente

se introduce por el extremo inferior de la columna con una inspección de gotas que ascienden a través de la alimentación que es la fase continua alimentada por el extremo superior de la columna. La columna puede llenarse de anillos cerámicos o algún otro dispositivo, tal como, discos giratorios, platos punzantes o un anillo giratorio Para mezclar en forma continua las dos fases y hacer que se realice la separación, el disolvente contenido en la corriente de extracto y del refinado deben separarse y recircularse para la economía de la operación, y eso se consigue por destilación.  Contacto por Etapas Puede realizarse de diversas maneras según la forma como el disolvente extractor se mezcla con el líquido alimentado. (Figura 4.2)

Figura 4.2 Tecnologíía Quíímica

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Una mejora del proceso anterior consiste en dividir el disolvente en varias partes y tratar la alimentación sucesivamente con cada una de ellas. En la figura se representa una sistema de tres unidades. La extracción del soluto es más completa que en el caso anterior y puede ser llevadas hasta los límites que se deseen aumentando el número de estadios. Este método es el corrientemente usado en el laboratorio.  Contacto Múltiple en Contracorrientes El método está basado en poner la alimentación, rica en soluto, en contacto con una disolución concentrada de este, u los refinados pobres en contacto con disoluciones tanto más diluidas cuanto menor es la concentración de aquellos. (Figura 4.3)

Figura 4.3 VARIABLES DE CONTROL EN EL PROCESO Las variables de control para una extracción liquido-liquido son mayormente según el proceso que se realiza por ejemplo si la extracción es continua. Existe un sistema de control de nivel para los productos de fondo y también para los productos de cabeza. La zona de interfase se forma por la diferencia de densidades que presentan ambas fases, podría utilizarse un tubo exterior que actúa como vía Tecnologíía Quíímica

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comunicante entre las dos fases para determinar en tiempo real la altura, y así poder apreciar las perturbaciones del proceso. La variable manipulable es la entrada de la corriente de solvente o extractante (S). La variable controlable es el extracto (E). La variable independiente es la alimentación de la mezcla (F). El caudal del refino (R), cierra el balance de materia de la columna de extracción. PARAMETROS DE CONTROL los parámetros de control principalmente en un proceso de operación para la extracción ya sea simple o continua. Se pueden controlar de la siguiente manera.     

Volumen obtenido en la extracción Rendimiento volumétrico en el proceso Presión y temperatura de operación Flujo de vapor producido en el caldero Volumen inicial para la alimentación del caldero para generar vapores de agua.

EXTRACTOR L-L La unidad extractor calcula los balances de materia y de energía de un extractor líquido-líquido. Permite hasta 5 alimentos y 6 extracciones de productos (aparte del extracto y del refinado), y hasta 300 etapas de contacto. Se considera que la “cabeza” de la columna es el extremo que produce el producto más ligero (de menor punto de ebullición), y la “base”, el que produce el más pesado (de mayor punto de ebullición). Las corrientes de alimentación deben introducirse desde la cabeza hasta la base (es decir, desde la más pesada hasta la más ligera), y los productos, en el siguiente orden: producto de la cabeza, producto de la base, productos laterales desde el más ligero al más pesado. En esta unidad, en cada etapa hay dos fases líquidas, y no se considera la existencia de una fase vapor. La fase ligera, de menor punto de ebullición, Asciende por la columna y la fase pesada desciende por ésta. a menos que se especifique lo contrario se supone que las fases están en equilibrio. Se puede especificar la eficacia de etapa. Tecnologíía Quíímica

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4.1.2 DISEÑO DE EQUIPO EXTRACTOR L-L 4.1.2.1 DETALLE DE LA COLUMNA DE EXTRACCION (Figura 4.4)

Figura 4.4 La columna tiene las siguientes relaciones: Altura: 82 cm Diámetro: 17 cm Espesor: 1/32 in Altura/Diámetro: 4.8 Forma Geométrica: Cilindro Capacidad Nominal: 18.612 litros La parte interior de la columna tiene 8 platos montados en una estructura metálica la cual sostiene los platos apoyándose en el fondo de la torre. Dichos platos hacen que ambos fluidos se mezclen y se pueda transferir compuestos de una fase a la otra. Se muestra en detalle la estructura que tienen los platos.

4.1.2.2 DETALLE DE PLATOS PERFORADOS(Figura 4.5)

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Figura 4.5 Los platos reducen la presión con la que los fluidos son impulsados en la columna esto podría reducir significativamente la eficiencia de cada plato para la transferencia de materia. El estudio hidrodinámico de la columna corrobora esta aseveración. La relación altura diámetro corresponde a 5 que es la de diseño. Una modificación podría cambiar la configuración de los platos, pero también aumentaría la zona de sedimentación del fluido ligero. A continuación se muestra el detalle del interior de la columna de platos perforados. 4.1.2.3 CORTE DE COLUMNA DE PLATOS PERFORADOS (Figura 4.6)

Figura 4.6 En la Figura 4.6 se muestra claramente el interior de la columna, se hace notorio que no posee cámaras de sedimentación se las fases, esto sumado a la geometría del Tecnologíía Quíímica

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equipo, nos indica que el diseño no fue realizado en basándonos en cálculos ingenieriles, como consecuencia principal el equipo no mostraría flexibilidad a diversos flujos. 4.1.3 TIPOS DE EXTRACTORES 4.1.3.1 EXTRACTORES ANULARES ROTATORIOS Estos extractores, de los que se muestra uno esquemáticamente en la figura, constan de un cilindro exterior estacionario, dentro del cual gira un cilindro concéntrico. El contacto liquido-liquido ocurre en el espacio anular entre los dos. Este es probablemente el tipo más simple de los extractores agitadores y ha despertado interés en el campo de los procesos con energía atómica por su sencillez y porque promete corto tiempo de residencia por etapa. Esto es necesario en la extracción de soluciones muy radioactivas para reducir al mínimo daños ala disolvente. 4.1.3.2 EXTRACTOR DE DISCO ROTATORIO Este extractor, inventado en Holanda se muestra en la figura. Fijados ala casco de la torre hay varios “anillos estatores” horizontales, tabiques en forma de anillo que dividen el extractor en varios pequeños compartimientos cada uno de altura Hc. Una serie de discos, dispuestos en un eje central en cada compartimiento, giran para proporcionar la agitación mecánica. Para los cuales la dispersión requerida para obtener una mayor transferencia de masa se proporciona aplicando la energía mecánica externa Como se muestra en la figura, el líquido ligero es el que se dispersa y la principal interface liquido-liquido está en la parte superior, pero también puede dispersarse el líquido denso. (Figura 4.7)

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Figura 4.7 4.1.3.3 EXTRACTORES CENTRIFUGOS Los extractores centrífugos aumentan la turbulencia y el grado de contacto por el empleo de elevadas velocidades de rotación.  EXTRACTOR PODBIELNIAK Indiscutiblemente son los más importantes de esta categoría. La rotación es entorno de un eje horizontal. El cuerpo del extractor es un tambor cilíndrico, cuya construcción interior puede variar considerablemente. En los primeros modelos, el tambor llevaba un pasaje de sección transversal rectangular y arrollado en una espiral de treinta y tantas vueltas por la cual, los líquidos, en las propias palabras del inventor “se deslizaban como dos serpientes que se acarician con amor a contracorriente”. Los modelos últimos constan de cilindros concéntricos, perforados con agujeros o hendiduras que sirven para el paso de ambos líquidos. (Figura 4.8)

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Figura 4.8  EXTRACTOR LUWESTA Este extractor que gira en torno de un eje vertical, es una variante del invento original de Coutor. Tiene tres etapas reales, de ordinario gira a 3800 rpm y su capacidad de flujo se acerca a 1300 galones/hora. Se usa más extensamente en Europa que en Estados Unidos, principalmente en la industria farmacéutica para la extracción de penicilina y antibióticos con compuestos orgánicos y aromáticos a altas presiones. (Figura 4.9)

Figura 4.9

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4.1.4 ECUACIONES DE DISEÑO PARA UN EXTRACTOR  BALANCE DE MASA DE EXTRACCION EN UNA SOLA ETAPA

4.1.5 APLICACIONES DE LA EXTRACCION L-L A NIVEL INDUSTRIAL REFINACION DEL PETROLEO

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Sin duda esta industria usa los extractores más grandes y en mayor número, la mayor variedad de procesos de extracción y por tanto se trata mayores cantidades de sustancias de alimentación del extractor La mayoría de los procesos de extracción en la industria del petróleo se clasifican dentro de las siguientes categorías 

Endulzamientos de naftas ligeras o desulfuradas y en la separación de



hidrocarburos en los tratamientos de aceites lubricantes del petróleo. Extracción de compuestos aromáticos y naftenicos para la producción de



aceites lubricantes. Desalfaltado del residuo de destilación de crudo.

INDUSTRIA METALURGIA 

Separación de metales pesados (Ni,Cu,Zn) de efluentes acuosos con ácidos



orgánicos para cationes o aminas para aniones. Recuperación de uranio por un proceso de destilación catalítico

INDUSTRIA FARMACEUTICA 

Extracción de la penicilina y proteínas utilizando un disolvente orgánico volátil aromático.

4.2 PASTEURIZADOR Equipo NO55 ESTUDIANTE: YESICA GIOVANA HUANCA JANKO Tecnologíía Quíímica

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4.2.1 Introducción Es un equipo diseñado para el tratamiento térmico realizado a líquidos generalmente a alimentos como leches o jugos con el efecto de reducir microorganismos patógenos mediante la aplicación de altas temperaturas durante un corto periodo de tiempo 4.2.2 Funcionamiento Es un tanque el cual está compuesto por un balanceador, cuya función es la de recepcionar la leche que posteriormente va hacer pasteurizada .la leche se calienta por vapor de agua que circula por las paredes del intercambiador de calor, una vez calentada la leche se enfría por medio de una corriente de agua fría. El pasteurizador es un equipo de placas donde la separación de placas es de 3-4 mm por donde circula la leche o el alimento ya que estos pasteurizadores cumplen una doble función de pasteurizar y enfriar la leche. Permite un caudal aproximado de 300ltrs/h, la temperatura de pasteurización es de 75 oC y la temperatura de salida es aproximadamente 4oC. Para una mejor apreciación del funcionamiento de muestra en la figura 4.1

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Figura 4.1 4.2.3 Tipos de pasteurizadores 4.2.3.1 Pasteurizador a Placas Estos equipos son ideales para la esterilización de bebidas zumos y leches. Estos pasteurizadores son de uso frecuente en fluidos de baja viscosidad con demandas moderadas de temperatura típicamente por debajo de los 150 oC. (Figura 4.2)

Figura 4.2 4.2.3.2 Pasteurizador Tubular

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Estos equipos están constituidos por un haz de tubos corrugados en el interior por el que circula el fluido de calentamiento o enfriamiento .Estos equipos son ideales para el procesado de líquidos con fibras o pequeños trozos como los actuales zumos de frutas. (Figura 4.3 y figura 4.4)

Figura 4.3

Figura 4.4

 Pasteurizadores Tubulares de Tubos Corrugados Se los utiliza en fluidos que tengan una viscosidad 500CP ejemplo productos de grandes dimensiones como tiras de frutas, vegetales y mermelada. (Figura 4.5)

Figura 4.5

 Pasteurizadores Mono Tubulares

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Se los utiliza en fluidos que tengan una viscosidad ≥500CP ejemplo trozos de gran tamaño como las pulpas de frutas (Figura 4.6)

Figura 4.6  Pasteurizadores Tubulares Anulares Se los utiliza en fluidos que tengan una viscosidad 2000CP ejemplo cremas que son de alta viscosidad. (Figura 4.7)

Figura 4.7 4.2.4. Ecuación de diseño

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Esta fórmula cinética es para aplicar a los tiempos inducción en los pasteurizadores: Kp=

M A∗X P (t−t ind) C p

MA: deposito másico específico Xp: cantidad de proteína contenida en el deposito Cp: concentración disponible en mol/litro Kp: Constante de la reacción de deposito t: tiempo de recorrido tind:tiempo de inducción Dinámica de Pasteurización Esta fórmula es fundamental para la evolución de una población en función de la temperatura: N=No e(-KT) N =Numero de microorganismos vivos N0=Población de microorganismos inicialmente K=Constante cinética de muerte T=Temperatura de exposición

4.2.5 Aplicaciones Tecnologíía Quíímica

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Estos pasteurizadores generalmente se los utiliza en industrias alimentarias en la pasteurización:     

Zumos de frutas Purés Bebidas Mermeladas Leches

4.3 MOLINO DE BARRAS Equipo # 49 Tecnologíía Quíímica

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ESTUDIANTE: QUIROZ MATURANO MARCELA 4.3.1 Principio de funcionamiento Utilizado para reducir a polvo la materia prima mediante la rotación de un tambor que contiene barras de acero o de otro material. Este tipo de molinos se utiliza con frecuencia en la industria minera. Dentro del cilindro hay medio de molienda - barras de acero que son elevadas a cierta altura bajo la fuerza centrífuga y la fricción y se caen arrojando. El material se entra en el cuerpo continuamente por la entrada de alimentación moliendo por las barras y descargando por el desportamiento y la fuerza continua de alimentación para entrar a la fase próxima. 4.3.1.1 Forma de alimentación El molino se alimenta de forma continua por un extremo y simultáneamente se va descargando el mineral molido por el otro extremo (o por el centro según el molino). La operación únicamente se detendrá para trabajos de mantenimiento o recarga de los cuerpos molturantes. En la industria minera y producción de áridos, se trabaja siempre de forma continua 4.3.1.2 Clasificación en función de la descarga y aplicaciones La clasificación de los molinos de barras, según el tipo de alimentación y descarga es la siguiente:

 MOLINO DE DESCARGA POR REBOSE

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Trabajo en circuito cerrado para producir tamaños comprendidos entre 0.3-0.8 mm. (Figura 4.1)

Figura 4.1

 MOLINO DE DESCARGA PERIFÉRICA EXTREMA Se emplea en circuito abierto para producir tamaños máximos de 1-3 mm y en circuito cerrado para obtener tamaños máximos de 0.4-1 mm. La descarga se realiza gracias a la abertura de rejillas perimetrales.(Figura 4.2)

Figura 4.2  MOLINO DE DESCARGA PERIFÉRICA CENTRAL

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Se alimentan mediante tubos por los dos extremos y van a trabajar, generalmente en circuito abierto para obtener un tamaño máximo de 5-3 mm. Las aplicaciones de los molinos de barras se encuentra principalmente en la molienda de carbón y coque, fabricación de arena artificial para hormigón, molienda de Clinker para cemento, sinterización de minerales de hierro. (Figura 4.3)

Figura 4.3 4.3.2 Materiales de construcción Los molinos de barra o cuerpos moldeadores son grandes tubos cilíndricos, dispuestos horizontalmente. Están construidos a base de planchas de acero, protegidas contra el desgaste y la corrosión por revestimientos metálicos intercambiables . La cámara cilíndrica gira alrededor de su eje horizontal apoyada en los extremos sobre unos cojinetes cilíndricos que descansan sobre unos soportes. (Figura 4.4)

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Figura 4.4 Partes más importantes de un molino de barras Entre los componentes más importantes del molino de barras se tiene:  Barras: Están fabricadas de acero con alto contenido en carbono. Poseen un alto límite elástico para evitar que se tuerzan las barras evitando que se rompan o se traben con otras barras, tienen una longitud de 7m en general con un diámetro de 75mm a 150mm. A diferencia de los molinos de bolas que se emplean para moliendas finas, los molinos de barras se emplea para moliendas más gruesas.  Revestimiento o Blindaje: El interior del tambor está revestido por piezas intercambiables que forman lo que se denomina el blindaje del molino y deber cumplir las siguientes funciones: 

Ser resistente a los impactos y a la abrasión.



Proteger la carcasa del molino contra la corrosión y el desgaste.

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

Minimizar el deslizamiento entre los cuerpos moledores y el tambor, favoreciendo un adecuado volteo del mineral

4.3.3 Ecuación de Diseño Entre los parámetros que caracterizan a un molino de barras se tiene: 4.3.3.1 Velocidad crítica: Es aquella velocidad de giro mínima alcanzada por el molino, de forma que la F.C creada es suficiente para conseguir que las partículas queden adheridas a los revestimientos del molino. La expresión es la siguiente: Donde: V = Velocidad crítica DM = Diámetro del molino, m. (medido entre los revestimientos internos 4.3.3.2 Volumen de carga: Nos indica el volumen que ocupa la carga de barras en el interior del molino, considerando también los huecos vacíos existentes entre las barras y viene expresado en tanto por ciento (%) respecto al volumen total interior. La relación es la siguiente: Siendo: Hc = Distancia interior máxima entre la parte superior del Revestimiento y la parte superior de la carga en reposo. DM = Diámetro interior del molino.

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4.3.3.3 .Tamaño de alimentación:El tamaño óptimo de alimentación según Allis Chalmers lo podemos obtener mediante la siguiente expresión: D80 = Abertura de la malla por la que pasa el 80 % wi = Índice de Bond 4.3.3.4 Número de elevadores: El número de elevadores por círculo para un molino de barras es:

4.3.4 Aplicaciones Las aplicaciones de los molinos de barras se encuentra principalmente en:    

Industrias mineras, para la molienda de carbón y coque En la fabricación de arena artificial para hormigón Molienda de clinker para cemento Sinterización de minerales de hierro

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CAPITULO 5 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 5.1 CONCLUSIONES CARBOGAS S.A. es una industria que tiene compromisos con la seguridad y el medio ambiente que constituyen el núcleo de la política de la empresa, además, la vocación de trabajo en equipo de CARBOGAS promueve un permanente intercambio de experiencias con sus filiales, lo que redunda en trabajos con mayor valor agregado, tales como simplificación de gestiones, mejoras productivas, reducción de costos, mayores avances tecnológicos y protección al medio ambiente. En CARBOGAS

se produce y comercializa una variedad de gases industriales,

medicinales y servicios relacionados, ofreciendo a sus clientes respuestas rápidas y orientadas a sus necesidades específicas, sean estas pequeñas, medianas o grandes empresas ,aplicando tecnología de última generación para la producción almacenamiento y distribución del Gas carbónico ( CO2), misma que nos permite obtener un producto de alta Pureza 99.998%. Un área donde podemos marcar una diferencia importante en cuanto al cambio climático y en donde centraremos nuestros esfuerzos es trabajar para eliminar la deforestación. Esta es un área en la que podemos ayudar a que esta industria cada vez más amplia cambie de manera transformacional y logre un impacto real en los gases de efecto invernadero globales.

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5.2 Recomendaciones Como se mencionó anteriormente CARBOGAS S.A. es una industria que trabaja con gas comprimido, no combustible por lo cual se recomienda que el personal cuente con equipos de respiración autónoma en caso de sobre exposición al dióxido de carbono.

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CAPITULO 6 BIBLIOGRAFIA [11-12]http:www.carbogas.com.bo [10]Http:www.ilpi.com/msds/ref/carbondioxide.html [19]repositoryByalias/pdf_dioxido_carbono/pag1-4 [21]http://es.wikipedia.org/wiki/DI%C3%B3xido_de_carbono [10]http://www.semana.com/mundo/cuanto-cuesta-cambio-climatico/132791-3.aspx [20]Tecnología de captura del co2-1pdf

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