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Producción de ácido fosfórico vía húmeda
- 1. DISEÑO DE UNA PLANTA PARA LA PRODUCCIÓN DE ÁCIDO FOSFÓRICO 1. CONCEPCIÓN DEL PRODUCTO a) Necesidad social e ingenieril Origen: Manufactura. Pureza: 32,5% Este compuesto puede presentarse en diferentes estados físicos dependiendo de la temperatura y de su pureza. A 20 °C, el ácido fosfórico a una concentración entre 50 y 70% es un líquido transparente móvil; a una concentración de 85% es un líquido viscoso transparente incoloro o ligeramente amarillento; y a una concentración del 100% es un sólido higroscópico e inestable, formado por cristales ortorrómbico s. No tiene olor. Su punto de ebullición es igual a 213 °C y su punto de fusión de 42.35 °C. Su densidad específica es de 1.8741 g/cm3 a 25 °C y su pH de 1.5. Es muy soluble en agua caliente (548 g/100 mL). Su presión de vapor es igual a 4 Pa (0.0285 torr) a 20 °C. Su pH es de 1.5. Forma tres tipos de sales: fosfatos primarios, dibásicos y tribásicos. Actúa como un agente quelante. Corroe a los metales ferrosos y a sus aleaciones. Reacciona con los metales para formar hidrógeno gaseoso inflamable. Se descompone a temperaturas por debajo de su punto de ebullición y al contacto con alcoholes, aldehídos, cianuros, cetonas, fenoles, ésteres, sulfuros, mercaptanos y compuestos orgánicos halogenados. Cuando se quema forma vapores tóxicos de óxidos de fósforo. b) Crear soluciones para satisfacer la necesidad. Las rocas fosfóricas han sido ampliamente utilizadas para la producción de abonos inorgánicos y aditivos en la fabricación de alimentos en la nutrición animal. Se han realizado diversos estudios para la utilización directa de la roca fosfórica en el enriquecimiento de suelos y se han desarrollado tecnologías para el beneficio de esta. Para la producción del ácido fosfórico es necesario tener en cuenta las condiciones y características que debe tener la roca fosfórica para poder ser usada. La roca fosfórica triturada debe ser beneficiada por vía húmeda con ácido clorhídrico y debe contar con 5 etapas principales. a. Adecuación de la roca fosfórica que comprende las operaciones de reducción de tamaño y tamizado. b. Obtención de ácido fosfórico mediante la digestión de la roca fosfórica con ácido clorhídrico. c. Neutralización del ácido fosfórico con hidróxido de calcio para la obtención del fosfato bicálcico. d. Separación de los productos de reacción en procesos de filtrado, e. Adecuación de los productos del proceso fosfato bicálcico y cloruro de calcio en procesos de cristalización y secado. Existen dos maneras principales para la fabricación del ácido fosfórico: Vía Seca (Formación del ácido a partir de fósforo elemental) y Vía Húmeda (Hemihidratado y Dihidratado)
- 2. a. Vía Seca: Compuesta de tres principales pasos. Combustión del Fosforo. Hidratación del P2O5 resultante. Recolección de los humos (Precipitador electrostático) b. Vía Húmeda: Rhone Poulene: consta de 1 reactor con agitador central y con baffles, existe una adición de H2SO4 en diversos puntos a través de dispersión. No posee sistema de recirculación. Prayon: consta de un único reactor dividido en tres diferentes secciones. Consta con varios agitadores en cada sección y la adición de H2SO4 normalmente se realiza en las 2 primeras secciones. Siape: se recomienda para rocas de alto contenido de carbonatos donde se utiliza la emisión de CO2 como medio de agitación y conducción de fluido. Consiste en un reactor con un cilindro interno donde se adiciona el H2SO4, acido de reciclo y la roca. Para esta industria se escoge la producción de ácido fosfórico por vía húmeda. 2. RECOLECCIÓN DE DATOS GENERALES OBTENCIÓN DE ÁCIDO FOSFÓRICO VÍA HÚMEDA Yeso Hemihidratado: La molécula de yeso está formada por ½ molécula de agua. SO4Ca2+ ½ H2O Yeso Dihidratado: La molécula de yeso está formada por 2 moléculas de agua. SO4Ca2 + 2 H2O Reacciones Químicas del Proceso Gráfico 1. Proceso de producción con reacciones Descripción del proceso
- 3. Preparación de la roca fosfórica: Una vez que se extrae el mineral y se concentra, es necesario pulverizarlo para poder hacerlo reaccionar con el ácido sulfúrico, la molienda se realiza en un molino de bolas. Formación del ácido fosfórico: Una vez pulverizada la roca fosfórica se agrega al reactor agitado y también se alimenta ácido sulfúrico, llevándose a cabo la siguiente reacción: Ca3(PO4)2 + 3H2SO4 + 6H2O 3CaSO4. 2H2O + 2H3PO4 Etapas: 1. Fosfato Monocálcico. Ca3(PO4)2 + 4H3PO4 3Ca(H2PO4)2 2. Lodo de reacción. 3Ca(H2PO4)2 + 3H2SO4+ 6H2 3CaSO42H2O + 6H3PO4 Eliminación del yeso: Para separar el ácido fosfórico disuelto en el agua y el sulfato de calcio con dos moléculas de hidratación o yeso (CaSO4 . 2H2O (s)) se filtra , con lo que se separa en forma sólida el yeso y el ácido fosfórico pasa disuelto en agua. Obtención de ácido fosfórico concentrado: Para eliminar el agua, el ácido diluido se pasa a una columna de destilación, donde por diferencias de punto de ebullición se separa el agua, quedando el ácido fosfórico listo para almacenarse. Condiciones para las operaciones Molienda Reactor 1 Reactor 2 Reactor 3 Filtrado Pre Tratamiento Decantación Evaporador Ácido Fosfórico
- 4. a. Tratamiento Químico Temperatura: 69-72ºC Acidez Sulfúrica libre: 30-35 g/L b. Evaporación Presión y temperatura del vapor saturado: 130 psi y 180ºC Temperatura del ácido en el cono: 76-80 ºC Temperatura en el intercambiador: 100-110 ºC Presión de Vacío: 76-82 mmHg Temperatura agua fría: 30-32 ºC Temperatura agua caliente: 40-42ºC c) Requerimientos legales Decreto Ley 19 de 2012: establece los parámetros para la expedición del certificado de carencia para el manejo de sustancias químicas. Señala el registro electrónico de los movimientos de sustancias; elimina la planilla de transporte, establece la prórroga automática por renovación oportuna. Protocolo para el control y vigilancia de la contaminación atmosférica generada por fuentes fijas. Octubre de 2010 Las sustancias químicas y el tráfico de estupefacientes. Dirección Nacional de Estupefacientes. Decreto 1609 del 31 de julio de 2002, “manejo y transporte terrestre automotor de mercancías peligrosas por carretera”. Ley 55 de 1993: por medio de la cual se aprueba el Convenio 170 y la recomendación 177, sobre la seguridad en la utilización de los productos químicos en el trabajo, adoptados por la 77ª reunión de la Conferencia General de la OIT, Ginebra, 1990. Norma Técnica Colombiana NTC 3971, Transporte de mercancías peligrosas, Sustancias corrosivas. Transporte terrestre por carretera. Norma Técnica Colombiana 234 1996- 11-27. Abonos o fertilizantes. Método de ensayo para la determinación cuantitativa del fósforo. Esta norma es aplicable a fertilizantes o abonos orgánicos e inorgánicos en todas sus presentaciones; incluyendo fósforo total, fósforo soluble en agua, fósforo asimilable y fósforo insoluble en citrato. Norma Técnica Colombiana No. 1086 77-03-10. Abonos o Fertilizantes. Ácido fosfórico. Norma Técnica Colombiana 1927. Reglamento técnico de fertilizantes y acondicionadores del suelo. Definiciones, clasificación y fuentes de materias primas. Norma Técnica Colombiana 40. Productos químicos para uso agropecuario. Abonos o fertilizantes químicos. Rotulado. ASTM 15.05. Industrial and Speciality Chemicals. ASTM D 3933. Guía Estándar que describe los requerimientos para la preparación de ácido fosfórico. OSHA (Ocupacional Safety & Health Administration). Manejo seguro y transporte del ácido fosfórico. Normativas y regulaciones.
- 5. Internacional Chemical Safety Cards. Datos de seguridad del ácido fosfórico. Síntomas, prevención, primeros auxilios, incendios, explosión e inhalación. d) Datos de producción y proyecciones Para analizar las proyecciones de producción es necesario tener conocimiento de los yacimientos y disponibilidad de la materia prima, a continuación se presenta un cuadro donde se describen los yacimientos de roca fosfórica en el departamento del Huila Tabla 1. Yacimientos de roca fosfórica en Colombia (millones de toneladas) Tabla 2. Yacimientos de roca fosfórica en el departamento del Huila (millones de toneladas) La Organización FERTIPAEZ S.A. - FOSFATOS DE COLOMBIA S.A. nació en Octubre de 1.966, dedicada a la exploración, explotación y beneficio de Rocas fosfóricas en el Departamento del Huila (Colombia). Con este insumo se
- 6. desarrollan Rocas fosfóricas finamente molida para aplicación a suelos ácidos (Fosforita Huila), superfosfatos simples, Ácido Fosfórico, Roca fosfórica y Fosfatos Bicálcico grado animal. Fosfatos del Huila: explota y comercializa roca fosfórica de la mejor calidad, cuenta con su propia mina y planta en Aipé Huila. Fosfatos del Norte S.A: Empresa de Fosfatos de Norte de Santander S.A., dedicada a la exploración y explotación con un beneficio de industrialización y comercialización de los yacimientos de Roca Fosfórica en el Norte de Santander. Capacidad de la futura planta: Los datos de las importaciones de ácido fosfórico anuales son: 1 TONELADA= 1000 KG. Las importaciones en el año 2011 fueron de 104.5 Ton, en el año 2012 de 56.5 Ton y en el año 2013 de 3.822 Ton. Las exportaciones anuales son:
- 7. 1 TONELADA= 1000 KG. Las exportaciones en el año 2011 fueron de 21.5 Ton, en el año 2012 de 4.2 Ton y en el año 2013 de 11.4 Ton. La mayor aplicación del ácido fosfórico es en los fertilizantes, por lo cual vamos a estudiar sus importaciones, en Kilogramos. 1 TONELADA= 1000 KG. Las importaciones en el año 2011 fueron de 0,005 Ton, en el año 2012 de 0 Ton y en el año 2013 de 2.554 Ton. En cuanto a las exportaciones de fertilizantes fueron:
- 8. 1 TONELADA= 1000 KG. Las exportaciones en el año 2011 fueron de 39 Ton, en el año 2012 de 217,6 Ton y en el año 2013 de 53,2 Ton. Teniendo en cuenta que el mercado de los fertilizantes tiene altas proyecciones porque se exporta más de lo que se importa, y que para su producción es necesario el ácido fosfórico proponemos una capacidad de planta de 600 Ton/año. 3. RECOLECCIÓN DE DATOS TÉCNICOS ESPECÍFICOS a) Materia prima En Boyacá hay buenos yacimientos de roca fosfórica, mineral cuya magnitud, localización y características se señalan a continuación1 : Turmequé: Hace un tiempo se descubrieron y se comenzaron a explotar las minas llamadas “La Cascajera” y “Sota” a 6k por carretera de Ventaquemada – Turmequé. Geológicamente el área de concesión está comprendida entra las coordenadas 1’106.418 N, 1’106.126 N, 1’108.040 E y 1’107.997 E, hace parte del sistema denominado “Anticlinal de Suesca” y del Grupo Guadalupe. Tiene una capa explotable de espesor igual a 2.84 m con contenido de P2O5 que caría entre el 14 y el 20%. Posee una reserva probada de 8 millones de toneladas de 6 a 8 millones de toneladas de reservas probables. Existe otro yacimiento sobre la carretera Turmequé- Tibaná, con espesor máximo de un metro y contenido de P2O5 bajo. Cuítiva-Iza: Presenta un yacimiento con 4 a 6 millones de toneladas probables, 21% de contenido de P2O5 y espesor de 2.50 m en promedio (oscilando entre 1.85 y 2.80 m). Está situado a 5k al sur de Iza, paralelo a la carretera Iza- Cuítiva- Tota. Tota: Puede tener 2 a 3 millones de toneladas probables. Contiene de 16 a 20% de P2O5 y está distribuido en dos horizontes fosfáticos que contienen 0.80 y 0.50 metros. 1 http://www.boyacacultural.com/index.php?option=com_content&view=article&id=79&Itemid=79
- 9. Sogamoso: A 13k al sur del municipio, sobre la carretera que conduce de Sogamoso a Aquitania se encuentra un afloramiento de roca fosfórica con las siguientes características: 4 a 6 millones de toneladas probables (con posibilidades de llegar a 10.000.000), tenor del 20% aproximadamente y espesor promedio de 2 m. Un análisis general de la zona fosfática Sogamoso- Iza- Tota hace llegar a las siguientes consideraciones: Se cree que las capas de mineral se extienden en longitud por unos 13k, con un espesor variable entre 1.15 y 2.8 m, con excepción del área de Tota, donde el horizonte fosfático muestra una intercalación de estéril de 1.50 m de espesor promedio. El depósito contiene fosforita de 17% promedio en Tota y 21% en las otras áreas. Soatá: Al sur de la población, en las veredas de Portogalete y Jabonera se encuentran yacimientos fosfáticos. Los estratos se componen de mantos de liditas calcáreas y calizas fosfáticas. Estos últimos tienen de 20 a 30 cm de espesor con contenido de 16% de P2O5 y dos millones de toneladas de reservas. Su explotación se dificulta porque debe hacerse en conjunto y la separación de las calizas fosfáticas resulta costosa. En otro sitio de la vereda Portugalete se encuentra otro yacimiento fosfático pero el contenido de P2O5 no alcanza al 2%. Otros yacimientos de departamento se encuentran en: Boavita (De tamaño reducido); Paz del Río hasta la parte baja de Soatá (manifestaciones); Boavita- La Uvita- Guacamayas al oeste, región del río Nevado (W de El Espino) con contenido variable del P2O5 en parte explotable al tajo abierto y con dificultades para la separación de las capas fosfáticas. Socotá (ladera W del páramo de Pisba, dos yacimientos con espesor de 3 metros y 0.4 a 9% de P2O5) y Tibaná (sobre la carretera Tibaná- Jenesano), con espesor de 60 cm y bajo porcentaje de P2O5. Caracterización de la roca fosfórica La roca fosfórica es la materia prima para la obtención de fertilizantes, como el ácido fosfórico, es un fertilizante natural, que presenta una adecuada relación de precios por unidad de nutriente ero de menor concentración y más lenta solubilidad que los fertilizantes industriales. Determinación (%masa) Valor Calcio 39.56 Silicio 18.51 Aluminio 0.92 Hierro 0.62 Magnesio 0.07 Fosforo total 32.51 Fosforo asimilable 4.43 Flúor 2.76 Sodio 0.11 Potasio 0.10 Humedad a 105ºC 0.43 Pérdidas por calcinación 105ºC a 1000ºC 3.60 Tabla 3. Características de la Roca Fosfórica Roca Fosfórica: La roca fosfórica también se CONOCE como fosforita, ésta contiene un mineral de fósforo cuya fórmula general es la siguiente Ca10 (PO4) X2, en la cual,
- 10. dependiendo si el anión x es flúor, cloro o hidroxilo, se llamará fluoropatita, cloropatita o hidroxiapatita respectivamente. El mineral de fosforo más común de las rocas fosfóricas es la fluoropatita, cuya fórmula química es: Ca10F2 (PO4)6. Otros minerales presentes en las rocas fosfóricas son las calcitas, silicatos y otros minerales en muy baja proporción. A continuación se presentan las características que debe tener la roca fosfórica con el objetivo de ser tratada y convertida a ácido fosfórico. Fosfato (Como P2O5) 30% Calcio (Como CaO) 48% Residuo insoluble en ácido 2% Hierro (Como Fe2O3) 0.6% Aluminio (Como Al2O3) 0.6% Fluoruro (Como F) 3% Magnesio (Como MgO) 0.6% Carbono total (Como C) 3% Carbono CO3 (Como C) 1% Sodio (Como Na2O) 1% Azufre total (Como S) 1% Azufre sulfuro (Como S) 200 ppm Cloruro (Como Cl) 50 ppm Tabla 4. Condiciones de calidad e la Roca Fosfórica Ácido Sulfúrico: Es un líquido claro, incoloro, aceitoso; en estado gaseoso, es incoloro y tiene un color característico. El ácido sulfúrico se obtiene a partir de anhidro sulfuroso y oxigeno también, también a partir de la pirita. Se encuentra en la naturaleza, en las aguas sulfhídricas, en las fumarolas volcánicas y otras emanaciones de compuestos sulfurados. Es ampliamente utilizado en la industria de abonos, también se emplea en purificación de aguas, en la manufactura del papel y en la industria petroquímica, en la producción de alquilato y en la refinación de destilados del petróleo. Es oxidante, corrosivo, toxico e irritante. PROPIEDAD VALOR Fórmula H2SO4 Peso molecular 98 Punto de fusión -2ºC Punto de ebullición 327ºC Gravedad específica 1.84 Presión de vapor <0.3 mmHg Densidad de vapor 3.4 Solubilidad Total en agua y etanol Tabla 5. Características del Ácido Sulfúrico. El ácido sulfúrico que se usa para la producción de ácido fosfórico se debe comprar a otras industrias que se dediquen a su producción, a continuación se presenta un listado de algunas de las empresas en Colombia que distribuyen el producto de interés: PRODUCTOS QUÍMICOS PANAMERICANOS Km 1 vía Sibaté- Silvania
- 11. PQP es la única empresa colombiana con tecnología y desarrollo de productos a la altura de la más calificada industria de detergentes a nivel mundial. ACIDOS DEL SUR BYB LTDA Cr 19 sur 58-66 Bogotá Comercio al por mayor de productos químicos básicos, plásticos y caucho en formas primarias y productos químicos de uso agropecuario. QUÍMICA BÁSICA COLOMIANA S A Cl 3ª 34*64 – Cauca Fabricación de sustancias químicas básicas, excepto abonos. DISTRIBUIDORA DE ACIDOS Y RODUCTOS QUÍMICOS DIÁCIDOS LTDA Cr 34 10-26- Bogotá Comercio al por mayor de productos químicos ácidos, plásticos y caucho en formas primarias y productos químicos de uso agropecuario. b) Cinética de reacción En la producción de ácido fosfórico, cada forma, molecular o iónica del mismo actúa como ácida respecto a la que tiene a su derecha y como básica respecto a la que tiene a su izquierda. Se pueden establecer, por tanto, tres equilibrios de disociación, cada uno con una constante característica a 25°C Gráfico 2. Cinética de reacción en la producción de ácido fosfórico K1=5.7*10-3 (pK1= 2.2) K2=6.2*10-8 (pK2= 7.2) K3=2.2*10-13 (pK3=12.7)
- 12. Estos valores indican que el primer H+ se desprende con facilidad a un a pH ácido (a pH=2.1 la mitad del H3PO4 se ha disociado para formar H2PO4 - ), lo que quiere decir que el H3PO4 es un ácido moderadamente fuerte. El pK de la segunda disociación (7.2) es el más próximo al pH del medio interno y por lo tanto, es esta segunda disociación la que tiene ligar reversiblemente en el medio interno y la que posee acción amortiguadora. El tercer H+ se disocia en medio muy alcalino (pH=12.7) c) Balance de materia Para obtener la cantidad de cada corriente en el proceso se considera como base de cálculo, la cantidad de 1 toneladas/batch de H3PO4, para un proceso por lotes. Balance para el reactor: Las principales reacciones, que se producen en esta etapa del proceso se muestran a continuación, y se establecen en cantidades estequiométricas requeridas, las cuales son: Digestión: Ca10F2 (PO4)6+ 14H3PO4= 10Ca (H2PO4)2 + 2HF Peso 1009g + 1372 g 2340,8g + 40g Reactivo límite: fosforita (72,25%)= 212,4 g = 0,210 moles (provienen de 282 gr de roca fosfórica). Ácido fosfórico empleado= 32,5% H3PO4 Ácido fosfórico consumido= 0,210 moles fosforita x Peso H3PO4= 288,8 gr Ácido fosfórico consumido real (32,5%)= 888,63 gr Fosfato mono cálcico producido= 492,7 gr HF producido= 8,4g Reacción CaCO3 + 2H3PO4 = Ca(H2PO4)2 + H2O + CO2 Peso 100,08 g 196 g 234,8 g 18g 44g Reactivo límite: CaCO3= 3,47 gr= 0,0347 moles Ácido fosfórico consumido= 6,8 gr Ácido fosfórico empleado = 32,5% H3PO4 Fosfato mono cálcico producido= 8,12 gr H2O producida=0,62 gr CO2 producido= 1,53 gr Reacción Al2O3 + 2H3PO4 = 2AlPO4 + 3H2O Peso 102 g 196 g 244g 54g Reactivo límite: Al2O3 = 2,6 gr = 0,0255 moles Ácido fosfórico consumido = 4,99 gr Ácido fosfórico empleado = 32,5% H3PO4 = 15,35 gr AlPO4 producido= 6,21 gr
- 13. H2O producido = 1,37 gr Reacción Fe2O3 + 2H3PO4 = 2FePO4 + 3H2O Peso 160 g 196 g 301,6 g 54 g Reactivo límite: Fe2O3 = 1,75 gr = 0,0109 moles Ácido fosfórico consumido= 2,14 gr Ácido fosfórico empleado= 32,5% H3PO4 = 6,60 gr FePO4 producido= 3,30 gr H2O producido = 0,591 gr Reacción 4HF + SiO2 = SiF4 + 2H2O Peso 80 g 60 g 104g 36g Reactivo límite: HF=8,4 gr = 0,1052 moles SiO2 consumido =6,31 gr SiF4 consumido= 10,95 gr H2O producido= 3,79 gr Cristalización Ca (H2PO4)2 + H2SO4 + 0,5H2O = CaSO4 * 0,5H2O + 2H3PO4 Peso 234,8g 98g 9gr 145 gr 196gr Reactivo límite: Ca (H2PO4)2 = 500,9 gr= 2,14 moles Ácido sulfúrico consumido= 209,7 gr Ácido sulfúrico empleado (98%) = 214 gr = 116,93 ml Relación ácido sulfúrico/ roca fosfórica = 1,2 = 338,7 gr = 185,08 ml H2O consumido = 19,3 gr Yeso producido = 310,3 gr Ácido fosfórico obtenido = 419,4 gr Balance de materia a nivel industrial en el reactor Producción diaria Componente (Ton/hora) Entrada Salida Roca fosfórica 0,179 Ácido fosfórico (32,5%) 0,565 Agua 0,122 0,004 Ácido sulfúrico (98%) 0,130 CaSO4* 0,5H2O 0,007 HF 0,005 H3PO4 Producto 0,266 SiO2 0,004 SiF4 0,007 CO2 0,001 AlPO4 0,004
- 14. FePO4 0,002 Lodos 0,703 TOTAL 1 1 Tabla 6. Balance de materia para 1 Ton de Ácido Fosfórico Producción anual Componente (Ton/hora) Entrada Salida Roca fosfórica 107,4 Ácido fosfórico (32,5%) 339 Agua 73,2 2,4 Ácido sulfúrico (98%) 78 CaSO4* 0,5H2O 4,2 HF 3 H3PO4 Producto 159,6 SiO2 2,4 SiF4 4,2 CO2 0,6 AlPO4 2,4 FePO4 1,2 Lodos 421,8 TOTAL 600 600 Tabla 7. Balance de materia para 600 Ton de Ácido Fosfórico Según, los datos obtenidos en los lavados realizados en la etapa de filtración, el porcentaje de ácido fosfórica que se recircula al reactor, se encuentra aproximadamente entre 20 y 35%. d) Balance de energía Para llevar a cabo el cálculo del calor de reacción, se parte de los datos de calor de formación de cada sustancia que interviene en el proceso de obtención de ácido fosfórico. Calores de formación de las sustancias del proceso de obtención de ácido fosfórico por vía húmeda. Compuesto Calor de formación a 25°C (Kcal/gmol) Ca10F2(PO4)6 -3262,2 H2SO4 -193,91 H2O -57,80 CaSO4*0,5H2O -483,06 HF -64,60 H3PO4 -308,25 Tabla 8. Calores de formación de sustancias. Luego, partiendo de la reacción que se produce en la obtención de ácido fosfóricos Ca10F2(PO4)6 + 10H2SO4 + 20H2O = 10CaSO4 *0,5H2O + 2HF + 6H3PO4
- 15. El calor de reacción se encuentra a partir de la siguiente relación, partiendo de condiciones estándar: ∆𝐻𝑟 = 𝜀𝐻𝑓𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑡𝑜𝑠 − 𝜀𝐻𝑓𝑟𝑒𝑎𝑐𝑡𝑖𝑣𝑜𝑠 Entonces ∆𝐻° 𝑅=10∆𝐻° 𝑡,CaSO4 ∗0,5H2O+ 2∆𝐻° 𝑡,HF + 6∆𝐻° 𝑡,𝐻3 𝑃𝑂4 – (∆𝐻° 𝑡,𝐶𝑎10 𝐹2(𝑃𝑂4)6 + 10∆𝐻° 𝑡,𝐻2SO4 + 20∆𝐻° 𝑡,𝐻2 𝑂 ) ∆𝐻° 𝑅= [10 x (-483,06) + 2 x (-75,56)+ 6x(-308,25)]- [-3262,2 + 10x(-193,91)+20x(- 68,317)] ∆𝐻° 𝑅(25°𝐶) = −263,58 𝐾𝑐𝑎𝑙 𝑔𝑚𝑜𝑙 Puede obtenerse la corrección de temperatura en el cálculo del calor de reacción recurriendo a las correlaciones de capacidades caloríficas de los componentes puesto que anteriormente, fue calculado a condiciones estándar, entonces: ∆𝐻° 𝑅(𝑇) = ∆𝐻° 𝑅(𝑇𝑜) + 𝜀𝜂 ∫ 𝐶𝑝 𝑑𝑇 𝑇 𝑇𝑜 ∆𝐻° 𝑅(90°𝐶) = −263,58 𝐾𝑐𝑎𝑙/𝑔𝑚𝑜𝑙 + ( − ∫ 𝐶𝑝 [𝐶𝑎10 𝐹2(𝑃𝑂4)6 𝑑𝑇) + 90 25 ((−10) ∫ 𝐶𝑝 [𝐻2 𝑆𝑂4 𝑑𝑇) 90 25 + ((−20) ∫ 𝐶𝑝 [𝐻2 𝑂]𝑑𝑇) + 90 25 (10) ∫ 𝐶𝑝 [CaSO4 ∗ 0,5H2O]𝑑𝑇) 90 25 + (2 ∫ 𝐶𝑝 [HF]𝑑𝑇) + 90 25 (6) ∫ 𝐶𝑝 [𝐻3PO4]𝑑𝑇) 90 25 Evaluando las expresiones el calor de reacción, se convierte en: ∆𝐻° 𝑅(90°𝐶) = −263,58 − 1,576 − 22,424 − 23,368 + 11,5 + 1,789 + 8,579 ∆𝐻° 𝑅(90°𝐶) = −289,08 𝐾𝑐𝑎𝑙 𝑔𝑚𝑜𝑙 Debido a que se puede presentar un incremento de temperatura, la temperatura a la que debe operar el reactor (90°C), se sugiere alimentar el ácido que puede obtenerse usando agua fría para enfriar dicha corriente, o con lo de la instalación de bypass, que perimita retirar parte del ácido reaccionante. e) Equipos y accesorios a construir Para la fabricación de ácido fosfórico por vía húmeda se requieren los siguientes equipos de proceso:
- 16. 1. Molino 2. Reactor 3. Lavador de gases 4. Decantador 5. Filtro 6. Evaporador 7. Tanques de almacenamiento 8. Dosificadores 9. Caldera 10. Bombas 1. Molino: es el encargado de moler la roca fosfórica para dejarla de tamaño de alrededor de ¼ de pulgada y así alimentar el reactor con la misma. En este caso el recomendado es el de bolas. 2. Reactor: para este proceso su modo de operación debe ser por lotes, continuo de tanque agitado. El 60% de tiempo de reacción será utilizado para la etapa de digestión y el 40% restante para el ataque con ácido sulfúrico a la roca fosfórica (32% P2O5). El volumen del reactor se fija como la suma de los volúmenes de los reactivos utilizados para las etapas de digestión. Los datos de volúmenes y densidades de los reactivos, para obtener volúmenes, con el objetivo de obtener el volumen del reactor. Reactivo Volumen (m3 ) Densidad (Kg/l) Peso (Kg) Roca fosfórica 0,350 2,500 875 Ácido fosfórico (32,5%) 2,307 1,194 2755 Agua 0,597 1,000 597 Ácido sulfúrico (98%) 0,345 1,830 633 El volumen total de los compuestos que se alimentan al reactor es VT=3,6 m3 , este volumen total de reactivo corresponde al 70% del volumen total del reactor, teniendo en cuenta la formación de espuma, durante la reacción de cristalización. Por lo tanto, el volumen del reactor es Vr= 5,14 m3 . El reactor es cilíndrico, como parámetro de diseño, se eligió un factor de forma (h/d)=1,2, puesto que, un valor de esta relación, mayor de 1, incrementa el mezclado dentro de la reacción y se puede presentar un mejor rendimiento. Por lo tanto, partiendo de la forma geométrica, representada por el reactor, el diámetro y la altura del reactor son: Diámetro = 1,760 m Altura = 2,112 m Material de construcción: teniendo en cuenta, la temperatura de reacción, el efecto de la corrosión y la presión de operación, que corresponde a la presión atmosférica, para lo cual se debe utilizar acero inoxidable AISI 316 L. Este material resulta ser adecuado
- 17. puesto que la corrosión que se presenta en la producción de ácido fosfórico, es del tipo generalizada e intergranular, y este resulta ser el elemento más positivo para inhibir la corrosión, por su contenido de cromo. Además el reactor puede ser revestido con fibra de vidrio con resina antiácida. El reactor contará, con cuatro deflectores, cuya anchura es igual al 10% del diámetro total. Tipo de cabeza: el tipo de cabeza o tapas del reactor, más adecuado, resulta ser de tipo elipsoidal, puesto que, la forma de este tipo de cabeza, es de menor costo, por ser la altura de la cabeza, solo ¼ del diámetro. Profundidad de la cabeza = 0,44 m Eje mayor de la elipse = ½ diámetro del reactor = 0,88 Área de la elipse = ¶ x 0,44m x 0,88m = 1,22 m2 Agitador: la selección adecuada, del agitador para el reactor de producción de ácido fosfórico, tiene alta importancia, para conseguir un buen funcionamiento del mismo y alcanzar homogeneidad en la reacción. El diseño para este tipo de reactores, depende de las fases de los fluidos, en este caso sólido-líquido, a ser mezclados. Para reactores de menos de 1,8 metros de diámetro, se debe utilizar, como mejor alternativa usar un agitador de hélice (flujo axial). Intercambiador de calor: se usa para la entrada del reactor como medio de calentamiento; se escogió de tubos y coraza con funcionamiento en contraflujo, para que el área de transferencia de calor sea más pequeño que en un arreglo en paralelo. La temperatura de salida del fluido de servicio de 98°C. 3. Lavador de gases: es un sistema de depuración que se usa para eliminar algunas partículas y/o gases de escape de las corrientes de la industria. En el caso de los procesos por vía húmeda la depuración se realiza por contacto de los compuestos de interés o las partículas con solución de lavado.; estas pueden ser agua o soluciones de reactivos que ataquen ciertos compuestos. En el caso del proceso de producción del ácido fosfórico se usa un lavador de Venturi2 , de alta eficiencia de remoción, que permite una adecuada remoción del contenido de flúor en los gases antes de su emisión a la atmósfera, procurándose las condiciones de operación que permita obtener concentraciones de flúor (F), por debajo del límite permisible en las Normas Sanitarias Colombiana. El lavador funciona mediante 3 componentes: el primero es el ejector donde se cambia la presión y velocidad a los gases de combustión, para darles la suficiente velocidad para que tengan un choque con el fluido de lavado y así facilitar la reacción química entre estos. El fluido de lavado se atomiza formando un cono de pequeñas gotas de fluido. Luego pasa al tanque separador donde contiene la solución que neutraliza los gases contaminantes y que recolecta las partículas presentes en el flujo de gases. Por último está el eliminador de gotas en el que se separa el líquido presente en el flujo de gases, antes de ser emitido por la chimenea. 2 Informe para la selección de la mejor alternativa para la industrialización de la roca fosfórica en el departamento del Huila. Gobernación del Huila. Colombia. 2008
- 18. Diámetro de la torre= 0,8 m Altura del plato= 0,5 m 4. Decantador: se realiza una separación de los sólidos insolubles a través de una decantación a gravedad, con el fin de obtener el ácido fosfórico líquido, preparado para ingresar a la etapa de filtración. Esta etapa se lleva a cabo en un decantador cónico PRFV, al cual llegan las aguas de lavado de lodos para obtener una densidad de 1,10 g/ml de ácido fosfórico para volver a reacción. El dimensionamiento se realiza de acuerdo al del reactor, y es el siguiente: Volumen total: debe tener capacidad de 8500 litros distribuidos en una sección cónica de 2500 litros y un cuerpo cilíndrico de 6000 litros. Tomando una relación de H/D= ½, respecto al reactor se tiene que el diámetro debe ser de 1.86 m y la altura de 2.23 m. La agitación del decantador debe ser de 25 rpm y de acero inoxidable.3 5. Filtro: consiste en la separación de una mezcla de sólidos y fluidos, en la cual a través de un medio poroso se retienen las partículas sólidas contenidas en la mezcla, que en este caso es el sulfato de calcio o yeso. El flujo másico de entrada es el 50% de total del volumen decantado. Se usa un filtro prensa, el cual consiste en una serie de elementos vibrantes verticales, ordenados horizontalmente que cuentan con un esqueleto que soporta los platos o elementos filtrantes. Las caras de cada plato están cubiertas con un medio filtrante formando una serie de cámaras perforadas en las cuales, se introduce bajo presión el alimento, el medio filtrante retiene el material sólido, y el líquido, fluye a través de la torta formada, del medio filtrante, de la superficie de drenaje del plato y por último recolectado. Cuando se completa el ciclo de filtración, se separan los platos y la torta formada se desprende de los platos y se descarga. Las ventajas del filtro prensa son: sencillez, bajo costo de capital, flexibilidad y capacidad para operar a alta presión. Los requerimientos de área de piso y altura son pequeños y la capacidad se puede ajustar adicionando platos.4 Las especificaciones del filtro son las siguientes: Temperatura de operación= 70°C Flujo volumétrico= 1 m3 /h Porcentaje de sólidos en suspensión= 3% Composición de filtrado= ácido fosfórico y agua Composición de la torta= sulfato de calcio 6. Evaporador: su objetivo es eliminar cierta cantidad de agua, para obtener el producto deseado con mayor concentración. Asumiendo que el ácido fosfórico sale de la etapa 3 4 5 Ingeniería Básica para la obtención de ácido fosfórico a partir de roca fosfórica y ácido sulfúrico. Tesis. Universidad de América. Bogotá, Colombia. 2008
- 19. de filtración, entra al evaporador a una temperatura de 70°C.5 La concentración de entrada al evaporador es de 51,17% H3PO4 ingresando 961 Kg/h (valor tomado de una simulación hecha en Design expert 7), flujo para el cual, según un balance de materia, se obtuvo la cantidad de agua evaporada, para obtener la concentración deseada, la cual es de 321,6 Kg/h. El balance de energía es: 𝑊𝑠 ∗ 𝜆𝑠 = 𝑀𝑎𝑐 ∗ 𝐶𝑝 𝐻3 𝑃𝑂4 (𝑇2 − 𝑇1) + 𝑀𝑣 ∗ 𝜆 Donde Ws= vapor de calentamiento (lb/h) 𝜆𝑠 = Calor latente de vaporización (btu/lb) Mac= flujo de alimentación ácido fosfórico (lb/h) 𝐶𝑝 𝐻3 𝑃𝑂4 = Calor específico de alimentación 𝐻3 𝑃𝑂4 (btu/lb°F) T2= punto de ebullición de la mezcla (°F) T1= temperatura de alimentación del ácido fosfórico (°F) Mv= flujo de salida de vapor de agua (lb/h) 𝜆 = calor latente de vaporización del agua (btu/lb) 𝑊𝑠 ∗ (930,06 𝑏𝑡𝑢 𝑙𝑏 ) = (2118,61 𝑙𝑏 ℎ ) ∗ (0,6612 𝑏𝑡𝑢 𝑙𝑏°𝐹 ) ∗ (164,75 − 158)°𝐹 + (709 𝑙𝑏 ℎ ∗ 415 𝑏𝑡𝑢 𝑙𝑏 ) 𝑊𝑠 = 326,52 𝑙𝑏 ℎ 𝑄 = 𝑊𝑠 ∗ 𝜆𝑠 = 326,52 𝑙𝑏 ℎ ∗ 930,06 𝑏𝑡𝑢 𝑙𝑏 = 303690,56 𝑏𝑡𝑢/ℎ La ecuación de diseño es 𝑊𝑠 ∗ 𝜆𝑠 = 𝐴 ∗ 𝑈 ∗ Δ𝑇 Donde A = área de transferencia de calor (m2 ) U= coeficiente global de tranferencia de calor (btu/h*ft2 *°F) Δ𝑇 = Diferencia de temperatura °F Entonces: 𝐴 = 303690,56 𝑏𝑡𝑢/ℎ (500 𝑏𝑡𝑢 ℎ ∗ 𝑓𝑡2 ∗ °𝐹 ) ∗ (165,74 − 158°𝐹) = 78,47𝑓𝑡2 𝐴 = 7,3 𝑚2
- 20. 7. Tanques de almacenamiento: para el proceso de producción de ácido fosfórico, serán necesarios 3 tanques de almacenamiento, para el producto terminado, para el producto terminado, para ácido fosfórico débil a usarse en la reacción de digestión de la roca fosfórica y para el ácido sulfúrico. Los cálculos de dimensionamiento se realizaron de forma análoga a los del reactor. Característica Tanque de almacenamiento de H3PO4 Tanque de almacenamiento de producto terminado Tanque de almacenamiento H2SO4 Volumen 15 m3 20 m3 40 m3 Altura 3,07 m 3,31 m 4,2 m Diámetro 2,56 m 2,76 m 3,5 m Tipo de cabeza Elipsoidal Elipsoidal Elipsoidal Profundidad de cabeza 0,64 m 0,69 m 0,87 m Material de construcción Acero inoxidable Acero inoxidable Acero (carbono máximo 0,02%) 8. Dosificadores: como el proceso es por lotes, se necesitan 3 dosificadores para el agua, ácido sulfúrico y ácido fosfórico, para ingresar al reactor como materias primas. Característica Dosificador de agua Dosificador de H3PO4 Dosificador de H2SO4 Volumen 0,85 m3 3,28 m3 0,5 m3 Altura 1,15 m 1,82 m 0,98 m Diámetro 0,96 m 1,52 m 0,82 m Tipo de cabeza Elipsoidal Elipsoidal Elipsoidal Profundidad de cabeza 0,24 m 0,38 m 0,20 m 9. Caldera: se usa para obtener un control de temperatura en el reactor de producción de ácido fosfórico y en las demás unidades. Se requiere una con las siguientes características: Capacidad: 20 BPH Vapor/hora= 690 lbs 212°F Tipo= horizontal pirotubular Dimensiones= ancho 36 in, largo 93 in Consumo= 4,5 gph de ACPM 10. Bombas: se usan para impulsar las suspensiones y fluidos a través de las tuberías a los equipos de la planta. Se usan de acero inoxidable con tubería de entrada de 2” y de descarga de 1,5”. Las bombas a usar son: Bomba 1: se impulsa el ácido fosfórico al dosificador. Bomba 2: se impulsa el ácido sulfúrico al dosificador. Bomba 3: se impulsa el ácido fosfórico que sale del decantador al filtro. Bomba 4: se impulsa el ácido fosfórico filtrado al evaporador.
- 21. Bomba 5: se impulsa el ácido fosfórico débil del tanque de reciclo al dosificador de ácido fosfórico. f) Mano de obra Para establecer el costo de mano de obra se establecen los siguientes cargos MANO DE OBRA DIRECTA NÚMER O CARGO S A PROVE ER IDENTIFICACI ÓN DEL CARGO SALARIO BÁSICO MENSUAL PRESTACIO NES SOCIALES SUBSIDI O TRANSP ORTE TOTAL MENSUAL 1 jefe de planta $ 4.000.000 $2.080.000 $ 0,00 $ 6.080.000 1 coordinador de planta $ 2.000.000 $ 1.040.000 $ 0,00 $ 3.040.000 10 operarios de maquinas $ 700.000 $ 364.000 $ 720.000 $ 8.084.000 1 coordinador de mantenimiento $ 1.800.000 $ 936.000 $ 0,00 $ 2.736.000 2 operarios de mantenimiento $ 700.000 $ 364.000 $ 144.000 $ 1.908.000 15 TOTAL $ 9.200.000 $ 4.784.000 $ 864.000 $ 21.848.000 TOTAL MANO DE OBRA DIRECTA ANUAL $ 262.176.000 MANO DE OBRA INDIRECTA- NOMINA ADMINISTRATIVA NÚMER O CARGO S A PROVE ER IDENTIFICACI ÓN DEL CARGO SALARIO BÁSICO MENSUAL PRESTACIO NES SOCIALES SUBSIDI O TRANSP ORTE TOTAL MENSUAL 1 coordinador de calidad $ 1.800.000 $936.000 0 $ 2.736.000 1 analista de calidad $ 800.000 $416.000 $72.000 $ 1.288.000 1 coordinador de logística $ 1.200.000 $624.000 $72.000 $ 1.896.000 1 operario insumos $ 700.000 $364.000 $72.000 $ 1.136.000
- 22. 1 operario de logística $ 700.000 $364.000 $72.000 $ 1.136.000 5 TOTAL $5.200.000 $2.704.000 $288.000 $ 8.192.000 TOTAL NÓMINA ADMINISTRAT IVA ANUAL $ 98.304.000, 4. RECOLECCION DE DATOS ECONÓMICOS ESPECÍFICOS a) Estimación de costos de producción e inversión total. Para desarrollar la estimación de los costos de producción y la inversión total de la planta, se debió tener en cuenta características como lo son: Costo de materia prima MATERIA PRECIO Roca Fosfórica 82462 COP/Ton Ácido Sulfúrico 1800 COP/Kilogramo Además de esto se debe considerar los costos de la implementación y establecimiento de la plata donde se va a realizar la producción, de esta manera se evalúa el costo de los equipos que se usan: EQUIPO PRECIO Reactor 51’000.000 Molino 161’500.000 Evaporador 170’000.000 Decantador 5’100.000 Filtro 700.000 Tanque de Almacenamiento 170’000.000 Además de estos aspectos, es importante tener en cuenta los servicios adicionales de los cuales se cuenta en los procesos de producción, la mano de obre y los componente de la totalidad de la planta, se realizó el estudio con una visión de 5 años de producción, arrojando así los siguientes resultados: DESCRIPCI ÓN AÑO 1 AÑO 2 AÑO 3 AÑO 4 AÑO 5 Servicio de Agua y alcantarilla do 6.372.767,0 0 6.372.767,0 0 6.372.767,0 0 6.372.767,0 0 6.372.767,0 0 Servicio de Gas 686.556,00 686.556,00 686.556,00 686.556,00 686.556,00 Servicio de Energía 11.800.000, 00 11.800.000, 00 11.800.000, 00 11.800.000, 00 11.800.000, 00
- 23. Servicio de Internet 600.000,00 600.000,00 600.000,00 600.000,00 600.000,00 Servicio de Telefonía Fija 600.000,00 600.000,00 600.000,00 600.000,00 600.000,00 Impuestos 90.385.000, 00 90.385.000, 00 90.385.000, 00 90.385.000, 00 90.385.000, 00 Papelería 1.200.000,0 0 1.200.000,0 0 1.200.000,0 0 1.200.000,0 0 1.200.000,0 0 Depreciacio nes - 24.771.000, 00 24.771.000, 00 24.771.000, 00 24.771.000, 00 INTERESES FINANCIER OS - - - - - TOTAL 111.644.32 3,00 136.415.32 3,00 136.415.32 3,00 136.415.32 3,00 136.415.32 3,00 b) Utilidades En primer lugar es posible evaluar el precio tentativo de venta del ácido fosfórico 20.000,00 PRECIO POTENCIAL DE VENTA AÑO 1 20.618,00 PRECIO POTENCIAL DE VENTA AÑO 2 21.226,23 PRECIO POTENCIAL DE VENTA AÑO 3 22.457,35 PRECIO POTENCIAL DE VENTA AÑO 4 23.310,73 PRECIO POTENCIAL DE VENTA AÑO 5 Para conocer la utilidad del proyecto se realiza un flujo en el cual se tiene en consideración cada uno de los aspectos que influyen en el estudio. Se debe tener en cuenta Utilidad bruta en ventas Utilidad o pérdida operacional Utilidad o pérdida del periodo. DESCRIPCIÓN AÑO1 AÑO2 AÑO3 AÑO4 AÑO5
- 24. VENTAS 12.000.0 00,00 13.484.17 2,00 15.270.1 50,58 17.932.9 59,44 20.661.9 97,21 - COSTO DE VENTAS 246.767. 865,03 272.837.9 63,93 276.417. 489,41 280.240. 067,02 284.939. 160,52 = UTILIDAD BRUTA EN VENTAS - 234.767. 865,03 - 259.353.7 91,93 - 261.147. 338,83 - 262.307. 107,58 - 264.277. 163,31 - GASTOS DE ADMINISTRACIÓN 24.686.6 66,67 24.686.66 6,67 24.686.6 66,67 5.500.00 0,00 5.500.00 0,00 - GASTOS DE VENTAS 10.000.0 00,00 10.000.00 0,00 10.000.0 00,00 10.000.0 00,00 10.000.0 00,00 = UTILIDAD O PERDIDA OPERACIONAL - 269.454. 531,70 - 294.040.4 58,59 - 295.834. 005,49 - 277.807. 107,58 - 279.777. 163,31 - IMPUESTO DE RENTA - - - - - = UTILIDAD O PERDIDA DEL PERIODO - 269.454. 531,70 - 294.040.4 58,59 - 295.834. 005,49 - 277.807. 107,58 - 279.777. 163,31 c) Mercado En la industria son muy pocas las industrias dedicadas a la fabricación de sales fosfatadas, las cuales tienen bastante demanda en el sector agrícola y alimenticio de animales. De este modo, al no contar con industrias que suplan las necesidades de sales fosfatadas en el país se hace necesaria la importación de estas, desconociendo que Colombia cuenta con grandes yacimientos de roca fosfórica de buena calidad, y empresas dedicadas a la fabricación de ácidos, fuentes de calcio y sobre todo las tecnologías desarrolladas para la fabricación de dichos productos. La producción de ácido fosfórico a partir de roca fosfórica es de gran importancia dado que Cerca del 70 % de la producción mundial de fertilizantes fosfóricos (IFA,1998 ; FAO,2007 ), convencionalmente medida en términos de pentóxido de fósforo (P2O5) , utilizan AF (H3PO4) como materia prima principal . El proceso “térmico “ fue inicialmente utilizado para producir AF de mayor pureza, en aplicaciones donde la pureza era determinante, pero los avances en las tecnologías de purificación y el alto costo de la energía , han hecho obsoleta esta tecnología. La variedad de rocas fosfóricas existentes y los procesos para su beneficio o concentración, inevitablemente conlleva una gran variedad de procesos para la producción de ácido fosfórico. La reacción de acidulación es afectada principalmente, por la formación de sulfato de calcio (también conocido como “fosfogypsum ó fosfoyeso “ ) en la superficie de la RF, lo cual limita la efectividad de la reacción química. La Organización FERTIPAEZ S.A. - FOSFATOS DE COLOMBIA S.A. nació en Octubre de 1.966, dedicada a la exploración, explotación y beneficio de Rocas
- 25. fosfóricas en el Departamento del Huila (Colombia). Con este insumo se desarrollan Rocas fosfóricas finamente molida para aplicación a suelos ácidos (Fosforita Huila), superfosfatos simples, Ácido Fosfórico, Roca fosfórica y Fosfatos Bicálcico grado animal. Fosfatos del Huila: explota y comercializa roca fosfórica de la mejor calidad, cuenta con su propia mina y planta en Aipé Huila. Fosfatos del Norte S.A: Empresa de Fosfatos de Norte de Santander S.A., dedicada a la exploración y explotación con un beneficio de industrialización y comercialización de los yacimientos de Roca Fosfórica en el Norte de Santander. El ácido fosfórico tiene un uno de gran importancia y es para la producción de fertilizantes. De esta manera los posibles clientes serían6 : y además es usado en la industria de producción de bebidas gaseosas como las que siguen7 : Industria Nacional de Gaseosas S.A. Gaseosas Posada Tobón S.A. Gaseosas Lux S.A. AjeColombia S.A. Gaseosas Colombianas S.A. 6 www.ica.gov.co/getdoc/90935cf8-c4c1-4093-85ad 5ad06fbfda5d/Base_de_datos_empresas.aspx 7 http://www.factordinero.com/de-interes/246-informe-sectorial-bebidas.html
- 26. d) Competencia Somos uno de los países con mayores reservas de roca fosfórica en Latinoamérica, como se observa en el siguiente cuadro: Estas reservas se usan en la mayoría para la fabricación de fertilizantes, cerca del 80%8 , también se muele y comercializa como producto para ser aplicado directamente sobre los suelos. No existen plantas actualmente en el país que transforme esta roca en ácido fosfórico, por lo cual se tendría una gran oportunidad de negocio. e) Inversión total Teniendo en cuenta que para la instalación de la planta se necesita el terreno, la maquinaria y vehículos, la inversión inicial sería: BALANCE DE INSTALACIÓN DEL 1 DE ENERO AL 31 DE DICIEMBRE DE 2014 TERRENOS 240.000.000 COMPUTADORES 57.560.000 - DEP ACUM. COMPUTADORES EDIFICIOS 110.000.000 -DEP. ACUM. EDIFICIOS VEHICULOS 50.000.000 - DEP ACUM. VEHICULOS MAQUINARIA Y EQUIPO 247.710.000 TOTAL ACTIVO FIJO 705.270.000 TOTAL ACTIVO 705.270.000 5. TABLA DE EQUIPOS DE PROCESOS Operación Unitaria Equipo Característica Cantidad 8 Investigación de fertilizantes. Universidad Nacional de San Martín. Buenos Aires, Argentina.
- 27. Molienda Molino Molino de bolas 1 Reacción Reactor Reactor por lotes, de tanque agitado 1 Lavador de gases Tipo Venturi 1 Dosificadores 3 Decantación Decantador Cónico PRFV 1 Filtración Filtro De prensa 1 Evaporación Evaporador 1 Almacenamiento Tanques de almacenamiento Acero y acero al carbono 3 Mantenimiento Caldera Pirotubular 1 Bombas 5 6. COMERCIALIZACIÓN a) Ventas: Teniendo en cuenta que los clientes principales para la compra del ácido fosfórico son las empresas o industrias dedicada a la producción de fertilizantes como los de tipo NPK, se realizaría un trabajo de acompañamiento y asesoría técnica teniendo en cuenta un procedimiento que desarrollaríamos nosotros como industria. En primer lugar se debe tener pleno conocimiento de cada una de las empresas que se dedican a la producción de fertilizantes y que puedan llegar a requerir de nuestro producto para su proceso de producción (RECOLECCIÓN DE DATOS ECONÓMICOS NUMERAL C). Se debe contar con un departamento que se dedique a realizar las llamadas par así ofrecer el producto y además de eso que pueda llegar a establecer acuerdos de citas o visitas a las plantas de producción. El equipo técnico se debe dirigir a las plantas de los posibles compradores y dar de manera detallada una asesoría sobre el producto que se está ofreciendo, sus características principales y la garantía de que el producto que van a comprar es completamente confiable y de alta calidad. Después de llegar a un acuerdo de compra, el departamento encargado de los despachos debe encargarse de realizar y dar seguimiento a las remisiones y los carros que van a transportar el producto. b) Condiciones de envío del producto En primer lugar se debe tener conocimiento a cerca de las condiciones de almacenamiento de materias primas y producto terminado y de esta manera se puede llegar a decir que: Manipulación y almacenamiento de la Roca Fosfórica: La roca fosfórica que es adquirida no tiene ningún manejo especial o algún riesgo inminente en el proceso de almacenamiento, transado y producción, de esta manera la roca fosfórica puede ser almacenada a en una bodega cubierta pero sin ninguna otra característica en especial.
- 28. Manipulación y almacenamiento del Ácido Sulfúrico: Se debe mantener el ácido en áreas limpias, bien ventiladas, de pisos resistentes y buen drenaje. Se debe mantener alejado de la luz solar directa y mantener por debajo de 32ºC. Almacenar en áreas resistentes a la corrosión, alejadas de metales, cloratos y carburos. Los recipientes serán de vidrio o plástico. Manipulación y almacenamiento del Ácido Fosfórico: se debe mantener en un recipiente cerrado, en un lugar fresco, seco ventilado, lejos de fuentes de calor, humedad, incompatibilidades y de luz solar directa. Como el ácido corrosivo al acero de baja resistencia, se debe almacenar forrado en caucho o acero inoxidable diseñado para ácido fosfórico. No se debe lavar el recipiente y usarlo para otros propósitos. Cuando el diluido, el ácido debe ser siempre añadido lentamente al agua y en pequeñas cantidades. Nunca se debe usar agua caliente y nunca se debe añadir al ácido. Para las condiciones de envío del producto se deben tener en cuenta aspectos sencillos pero de importancia como lo puede ser: El carro que llegue a cargar el ácido debe ser revisado minuciosamente en cada una de sus secciones (los siguientes aspectos serán revisados por la persona encargada el cargue): En primer lugar el tanque debe estar completamente libre de suciedad o impurezas, el material del tanque debe ser en acero. El tanque del carro, no debe tener ningún tipo de fugas en alguna de sus partes. Debe tener los sellos de las tapas completamente habilitados para su correcto uso. En el momento del cargue se debe acordonar la zona en la cual se encuentra estacionado el carro y debe estar únicamente la persona que ha sido designada para la labor del cargue, esta persona debe tener todos sus elementos de protección personal. Casco de seguridad. Botas dieléctricas. Gafas de seguridad. Overol tipo piloto. Arnés (En caso de hacer el cargue en alturas). Guantes de cuero. Después de realizar el cargue se procede a pesar el carro y a poner los sellos de seguridad en las tapas, estos sellos deben llegar donde el destinatario tal y como salieron de la planta, es decir, no pueden ser abiertos en ningún momento durante el recorrido. Se procederá a corroborar la información de la remisión y del mismo modo hacer la entrega de los papeles para el despacho: Remisión. Factura de venta. Hoja de seguridad. Ficha técnica. Tarjeta de emergencia.
- 29. Se debe tener en cuenta las restricciones vigentes en las carreteras por las cuales va a transitar el carro con el producto, cualquier tipo de improviso por situaciones de orden público. c) Restricciones legales Ley 19 de 2012. Establece los parámetros para la expedición del certificado de carencia para el manejo de sustancias químicas. Señala el registro electrónico de los movimientos de sustancias; elimina la planilla de transporte, establece la prórroga automática por renovación oportuna. Decreto 1609 de 2002: Manejo de transporte terrestre automotor de mercancías peligrosas por carretera. Norma Técnica Colombiana NTC 3971 Transporte de mercancías peligrosas, sustancias corrosivas. Transporte terrestre por carretera. ASTM D 3933. Guía Estándar que describe los requerimientos para la preparación de ácido fosfórico. OSHA (Ocupacional Safety & Health Administration). Manejo seguro y transporte del ácido fosfórico. Normativas y regulaciones. Internacional Chemical Safety Cards. Datos de seguridad del ácido fosfórico. Síntomas, prevención, primeros auxilios, incendios, explosión e inhalación. BIBLIOGRAFÍA http://datateca.unad.edu.co/contenidos/401548/CONTENIDO_EN_LINEA/leccin_11__c ido_fosfrico__va_hmeda.html http://www.academia.edu/4948277/Proceso_de_Obtencion_del_Acido_Sulfurico_y_Fo sforico