305022674 diseno-de-una-planta-ciclohexano

UNIVERSIDADMAYOR DE SAN SIMON
FACULTAD DE CIENCIASY TECNOLOGIA
CARRERA DE INGENIERIA QUIMICA
CBBA-BOLIVIA
INDICE
Diseño de una planta química de
producción de ciclohexano
Docente: Juan Rios del Prado
Estudiante: Aguilar Andia Sergio
Camacho Galarza Carmen
Flores Antezana Andrea Carla
Pérez Alcoba Noemí
Sarabia Heredia Grover
Carrera: Ingeniería Química
Fecha: 07/01/15

PRODUCCIÓN DE CICLOHEXANO
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1. RESUMEN EJECUTIVO
2. ANTECEDENTES DEL PROYECTO
3. INTRODUCCION
4. JUSTIFICACION
5. ESTUDIO DE MERCADO
5.1 Descripción del Producto
5.2 Análisis de la Demanda – Oferta
5.3 capacidad de la planta
6. MATERIA PRIMA E INSUMOS
4.1 Clasificación de materias primas
4.2 Costo de materias primas
4.3 Fuentes de materia prima
7. UBICACIÓN Y EMPLAZAMIENTO
8. INGENIERÍA DEL PROYECTO
8.1. Métodos de producción de Ciclohexano
8.2. Modelos cinéticos propuestos
8.3. Diagrama de proceso
8.4. Descripción del proceso
8.5. Criterio de selección de equipos
8.6. Ecuaciones de diseño de equipos
8.7. Balances de masa y energía.
9. PLANIFICACIÓN Y EJECUCIÓN DEL PROYECTO
10. EVALUACIÓN FINANCIERA
11. BIBLIOGRAFIA
11.1 Libros
11.2 Sitios de internet

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PROCESODEPRODUCCIONDECICLOHEXANO
1.- RESUMEN EJECUTIVO
La industria petroquímica ha tenido un importante avance en los últimos años,
favorecida en gran parte por el desarrollo de los plásticos. Ello ha animado a gran
parte de la empresas, a invertir en la producción de fibras sintéticas, que es de
importancia en el mercado, destacándose las variedades de nylon, y en concreto el
nylon 6 y nylon 6,6, cuya producción deriva de una serie de productos intermedios
obtenidos a partir del ciclohexano.
El ciclohexano es el producto estrella en la producción de nylon 6 y nylon 6,6. Gracias
a estos dos compuestos es posible disponer en la actualidad de una extensa gama de
prendas de vestir, alfombras, material para el recubrimiento de cables, gomas de
neumáticos, componentes eléctricos y electrónicos, etc. Todos estos productos han
facilitado enormemente la actividad humana y que son necesarios para el desarrollo
de la misma.
El presente trabajo está enfocado al diseño del proceso de producción de un planta de
ciclohexano, mediante la hidrogenación del benceno, en un reactor multitubular de
lecho fijo, usando como catalizador el HTC-400 (16% Ni y 84% Al2O3), que alcanza
una conversión del 98% de benceno a ciclohexano.
La reacción que se produce en la obtención de ciclohexano, es muy exotérmica AH = -
51.2 Kcal/mol, las condiciones de temperatura de 204º C y 23 bar de presión que se
producen en el reactor es la siguiente:
C6H6 + 3H2 → C6H12
La hidrogenación del benceno se realiza en fase vapor, para evitar la isomerización del
ciclohexano a metilciclopentano a altas temperaturas.
Así como también se trabajará a presión alta con un exceso de hidrógeno, de manera
que la relación alimentación hidrogeno- hidrocarburo que entra al reactor es de 6:1.
La etapa de purificación y acondicionamiento del producto se lo realiza posteriormente
a la salida del reactor, entrando a un separador de fases para que posteriormente vaya
a un intercambiador de calor.

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2.- INTRODUCCION
El crecimiento de la población mundial en las últimas décadas del siglo XX y en el siglo
XXI, así como el avance en la ciencia, medios de producción y tecnologías sitúa a la
sociedad mundial actual en una época de pleno desarrollo donde la calidad de vida se
ha extendido a un mayor número de población gracias al descubrimiento de nuevas
materias y productos rentables para la economía tanto a nivel particular como la propia
de una región.
El descubrimiento del petróleo como materia prima para la producción de combustibles
y base de la Industria Petroquímica ha supuesto un cambio en la economía mundial y
un “boom” productivo permitiendo disponer de productos, hoy imprescindibles, pero
que hace apenas unas décadas no se conocían.
El benceno, contenido en la materia prima inicial petróleo y obtenido por medio de
distintos métodos de procesado, es y sigue siendo el tercer producto base más
importante de la actual Industria Petroquímica.
El ciclohexano, a su vez, obtenido por medio del proceso de hidrogenación del
benceno se ha convertido en el producto estrella para la producción de dos de las
fibras sintéticas más relevantes dentro del campo de la petroquímica: el nylon 6,6 y el
nylon 6.
Gracias a estos dos compuestos es posible disponer en la actualidad de una extensa
gama de prendas de vestir, alfombras, material para el recubrimiento de cables,
gomas de neumáticos, componentes eléctricos y electrónicos, etc., productos todos
que han facilitado enormemente la actividad humana y que son necesarios para el
desarrollo de la misma.
3.- ANTECEDENTES
En sus origines, el ciclohexano se obtenía directamente por destilación fraccionada de
determinadas fracciones de bencina bruta, con el único inconveniente de que la
pureza del proceso obtenido era, tan solo, del 85%.
Los procesos posteriores de isomerización del metilciclopentano a ciclohexano
permitieron desarrollar patentes en industrias tales como Humble Oil, Shell y Atlantic
Richfield (Estados Unidos), mejorando la calidad del producto a casi el 98%.

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A causa de la fuertemente creciente demanda de ciclohexano como producto básico
para la obtención de nylon 6 y nylon 6,6, el ciclohexano producido por estos métodos
sólo cubría una pequeña parte de la demanda existente de ciclohexano.
Por lo que, desde principios del siglo XX hasta la actualidad la mayor parte de este
producto se obtiene por medio del proceso de hidrogenación de benceno, dando lugar
a multitud de patentes que han desarrollado su propio método para la obtención de
este producto tan necesario.
En México el consumo de ciclohexano comenzó en 1968, debido a que la producción
de hule polibutadieno iniciada en ese mismo año lo requería como solvente. Sin
embargo, las cantidades demandadas eran de poca magnitud. (1000 a 2000 ton. año).
A finales de 1972 la empresa UNIVEX S.A. arrancó su planta de caprolactama, por lo
que ya en 1973 el consumo de ciclohexano llegó a cerca de las 31000 toneladas. A
partir de ese año y hasta 1985 el crecimiento promedio anual de la demanda fue de
5.9%.
Durante 1994 hubo un ligero crecimiento, en la demanda externa de ciclohexano, lo
que nos permite suponer, que dicha demanda se incrementara razonablemente en los
próximos años, de mantenerse el ritmo de consumo actual.
Hoy en día, el principal destino de la materia ciclohexano se reserva a las grandes
empresas de producción y obtención de productos petroquímicos situadas
principalmente en Europa central, destacando Alemania como principal país productor
de compuestos derivados de la industria petroquímica.
Así pues, aunque puede destinarse a otros usos, la importancia del ciclohexano reside
en que se trata del principal precursor para la producción del nylon 6 y el nylon 6,6,
principales fibras sintéticas más importantes del siglo XX.
4.- JUSTIFICACION
El ciclohexano es de gran importancia en una gran cantidad de procesos químicos
industriales, tanto en el ámbito nacional como mundial. La producción de ciclohexano
se lleva a cabo, para satisfacer las necesidades de una serie de industrias que
dependen de él ya sea de manera directa o indirecta.
El presente trabajo tiene como finalidad poner en práctica, los conceptos teóricos de

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Ingeniería química, mediante la elaboración de un diseño de una planta industrial
como es el caso de la obtención de ciclohexano.
Ante la necesidad de conocer la capacidad de los equipos de proceso que conforman
una planta industrial para determinar el rendimiento total de la misma, se ha visto
conveniente determinar algunos parámetros para lograr este objetivo. Ya que siempre
es necesario conocer cuánto volumen puede ser procesado en un determinado equipo
y de esta forma se controla el flujo de materia prima limitado en la entrada de las
operaciones básicas.
Por lo antes mencionado es importante aplicar el diseño e Ingeniería de Plantas como
factor importante en el área de producción de una industria. Además de que es
importante en cuanto a los costos económicos involucrados para una óptima
factibilidad de una planta, antes de ser puesta en marcha y de esta forma evitar
riesgos durante el proceso productivo.
5.- ESTUDIO DE MERCADO
5.1.- Descripción del producto: Ciclohexano
Fórmula Química: C6H12
Estructura Química:
5.1.1.- Propiedades físicas y químicas
El ciclohexano es un líquido incoloro y transparente. Es altamente inflamable,
de olor penetrante similar al del petróleo, normalmente es estable aún bajo
exposiciones al fuego. Se trata de un compuesto insoluble en agua.
A continuación se destacan las propiedades más importantes del compuesto:

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PROPIEDADES VALOR
Peso molecular 84,18 g/mol
Punto de ebullición 80,7 ºC
Punto de fusión 6,47 ºC
Temperatura critica 280 ºC
Densidad a 20ºC 0,778 kg/m3
Presión critica 40,73 bar
Tabla 1: Propiedades del ciclohexano (Wittcoff, Harold A., 1996)
5.1.2.- Usos
Alrededor del 98% del ciclohexano producido es empleado para la fabricación
de intermedios de nylon: ácido adípico, caprolactama, y hexametilendiamina,
los dos primeros consumen alrededor del 95%. El primero de los intermedios
se utiliza para la elaboración de nylon 6.6, mientras que el segundo de ellos es
un monómero del nylon 6.
Además suele emplearse para remover pinturas, como solvente para lacas y
resinas y en la fabricación de materiales orgánicos. Cantidades menores de
ciclohexano son destinadas a su uso como disolvente y como agente químico
intermedio.
El ciclohexano se emplea para obtener, por oxidación catalítica con aire,
ciclohexanol y ciclohexanona, que son materias primas para la obtención,
además de Nylon, de resinas poliéster y poliuretanos.
Su consumo esta mayormente relacionado con la manufactura de nylon y
caprolactama de nylon, se utiliza también como solventes de lacas y resina,
pinturas, plastificantes y barnices, en la extracción de aceites naturales, como
insecticidas y síntesis orgánicas.

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5.2.- Análisis de la oferta y demanda
5.2.1.- Análisis de oferta
5.2.1.1.- Producción de Ciclohexano en el mundo
El crecimiento global de la industria de ciclohexano es altamente dependiente
del crecimiento total de varios de los mercados de países en desarrollo
como China, India y Arabia Saudita .
A pesar de la subida global del mercado de ciclohexano en el mundo, Europa
ha visto un crecimiento de hasta el 2% año, pero se espera que el nivel de
consumo para el material en Europa se mantenga estable en el año 2010-2012,
principalmente a nivel de la aplicación ciclohexano en Europa del Este.
(Merchant Research &ConsultingLtd)
Nuevas inversiones se centraran en Asía, particularmente en China y el medio
oriente por Arabia Saudita (Petro Rabigh company) ya que necesitan
ciclohexano para la producción de caprolactama y nylon 6,6 en el proyecto de
expansión de la segunda fase que se finalizará en 2014.
5.2.1.2.- Empresas productoras de Ciclohexano
Debido a que la demanda de ciclohexano está fundamentalmente marcada
para la producción de caprolactama, representa el 93% de consumo, el cual se
destina a la producción de fibras nylon. En la actualidad, existen cinco
empresas productoras, con una capacidad instalada total de 62870 ton/ año,
esto se muestra en la tabla 2.
Tabla 2: Principales empresas productoras de ciclohexano

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Actualmente, en España tan sólo hay dos empresas que fabrican ciclohexano:
Quality Chemicals y Cepsa. La primera de ellas lo utiliza posteriormente para la
producción de ciclohexanona y, finalmente, ácido adípico. Por el contrato
CEPSA, destina la producción al mercado, generalmente en el mercado
internacional (exportaciones).
En la Tabla: 3 se muestra la capacidad de producción de ciclohexano de
CEPSA en los últimos 20 años.
Tabla 3: Capacidad de producción de ciclohexano de CEPSA (Directorio de Empresas
y Productos Químicos)
Una gran parte del ciclohexano producido por CEPSA, es destinado a la
exportación a diversos países, tal y como se observa a raíz de los dates
foresides en la Tabla 4, donde se muestran los principales países a los que
exportan dicha empresa y la cantidad total exportada cada uno de los años.
Claramente, el país al que más ciclohexano se exporta es Bélgica.

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Tabla 4: Países a los que CEPSA exporta ciclohexano desde España (Base de Datos
de Comercio Exterior).
5.2.1.3.- Precio de comercialización de Ciclohexano a nivel mundial
Después de una evaluación de precios de ciclohexano se acordó que la
cotización del contrato delta relativo en EE.UU (2012) es 1434,89 $/Tn. En la
gráfica 1 se observa los precios de ciclohexano en diversos años $/TM.
Gráfico 1: Precio de comercialización de ciclohexano $/MT
5.2.1.4.- Producción de Ciclohexano en Bolivia
Actualmente en el mercado boliviano no se cuentan con empresas que
produzcan ciclohexano, tampoco la producción de benceno que en nuestro
caso es la materia prima, pero para el año 2014 se espera la disponibilidad de
una planta de producción de aromáticos, que se ubicara en el gran chaco en
Tarija.
5.2.1.5.- Importación de Ciclohexano en Bolivia por productos básicos en
dólares estadounidenses anuales - Hidrocarburos cíclicos
-
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1,000
1,100
1,200
1,300
1,400
1,500
1,600
1,700
1,800
1,900
Apr-12
May-12
Jun-12
Jul-12
Aug-12
Sep-12
Oct-12
Nov-12
Dec-12
Jan-13
Feb-13
Mar-13
Apr-13
$/Gal
$/MT
European & US Contract Cyclohexane Prices
US Europe

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En los últimos años Bolivia importa alrededor de $26,345 al año, donde se
podría decir que dentro del grupo de los hidrocarburos cíclicos no es el que
menos importa, pero tampoco es el que más importa.
5.2.2.- Análisis de la demanda
5.2.2.1.- Demanda mundial del ciclohexano
En la actualidad, la demanda total de ciclohexano es 5,3 millones de toneladas
P.A., el mundo el crecimiento de la demanda de ciclohexano asciende
aproximadamente 3% anualmente.
En la siguiente figura 1 muestra el consumo mundial de ciclohexano:
Gráfico 2: Consumidores de Ciclohexano 2011
A pesar de la creciente incertidumbre, se espera que la demanda mundial de
ciclohexano aumente en una tasa promedio anual del 2,8 %.
Gran parte de este crecimiento se producirá en China para la demanda de
caprolactama en nylon 6 y el ácido adípico, se utiliza tanto como materia prima
para nylon 6,6, fibras y resinas y adhesivos de fusión en caliente a base de
poliéster para suelas de zapatos y otras aplicaciones.
El Medio Oriente también puede contribuir hacia el final del período del
pronóstico, a la espera de la instalación de polímero de nylon anunciada en

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0
1000000
2000000
3000000
4000000
5000000
6000000
7000000
8000000
2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019
Producción[tm]
años
Producción de ciclohexano
PRODUCCIÓN
PRODUCCIÓN
SUD.
[Tm/AÑO]
PRODUCCIÓN
BOLIVIA
[Tm/AÑO]
Chevron Phillips en Arabia Saudita durante 2015-2016.
Se espera que Europa del Este y Central y Sur América Central y experimentar
plana con muy poco crecimiento de la demanda de ciclohexano durante el
período de pronóstico. No se conoce la demanda de ciclohexano en África u
Oceanía.
5.2.2.2.- Producción de Ciclohexano
La Producción de Ciclohexano a nivel mundial, sudamericano y en Bolivia se
muestra a continuación en la siguiente tabla 5:
Tabla 5: Producción de ciclohexano
AÑO PRODUCCIÓN
MUNDIAL
[Tm/AÑO]
PRODUCCIÓN
SUD. [Tm/AÑO]
PRODUCCIÓN
BOLIVIA
[Tm/AÑO]
2014 6251934 312597 53141
2015 6426988 321349 54629
2016 6606944 330347 56159
2017 6791938 339597 57731
2018 6982113 349106 60000

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29000
30000
31000
32000
33000
34000
35000
36000
2014 2015 2016 2017 2018
Producci{on[$/años]
Años
Producción de ciclohexano en Bolivia
Gráfica 3: Producción del Ciclohexano
5.2.2.3.- Producción Nacional del ciclohexano en Bolivia
Gráfico 4: Producción nacional del Ciclohexano en Bolivia
Para los próximos años se espera que la demanda de ciclohexano, vaya
incrementando, con nuevos proyectos como ser la construcción de la planta de
aromáticos ubicado en el Gran Chaco en Tarija.
5.3.- Capacidad de la Planta
La capacidad de planta se refiere a la capacidad de producción que puede
llegar a tener una empresa durante un cierto periodo de tiempo, en este caso
expresaremos el desarrollo de la producción durante un periodo futuro de 5
años, en el cual se tomaran las siguientes suposiciones: cubriendo el 75% de

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la producción de Bolivia nuestra capacidad de planta será 60000 Tn/año.
5.3.1 Parámetros para el cálculo de la planta
 Demanda mundial 5,3 millones de tonelada al año
 Tasa de crecimiento anual demanda mundial 2,8 %
 Demanda insatisfecha 20 %
 Producción de aromáticos de la planta de Gran chaco
- benceno 75000 tm/año (80% producción de ciclohexano)
- Tolueno 120000 tm/ año
- Xileno 61000 tm/año
En el caso de que se cubra el 100% de la producción la planta tendrá una
capacidad de 60000 Tn/año de ciclohexano. En un periodo de 5 años a partir
del año 2014 al 2018, como se muestra en la siguiente tabla 6:
AÑO Capacidad de la
planta [Tm/ AÑO]
% Incremento
de producción
2014 53141 89%
2015 54629 91%
2016 56159 94%
2017 57731 96%
2018 60000 100%
Tabla 6: Capacidad de la planta

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Gráfica 5: Capacidad de la planta para 5 años
En cuanto a la capacidad de la planta se realizara para una producción de
ciclohexano del 100%, cumpliendo con la demanda en Bolivia que es de 60000
ton/año.
6.- MATERIAS PRIMAS E INSUMOS
En esta parte se procede a la caracterización de las materias primas de la línea
de proceso de producción de ciclohexano, además se describe las
características físicas y químicas del catalizador empleado en el reactor.
Las materias primas necesarias para la fabricación de ciclohexano en la línea
de proceso diseñada son benceno e hidrógeno. Se requiere esta materia prima
tan pura como sea posible, sin embargo, estos reactivos llegan a Refinería con
un porcentaje de tolueno y metano, respectivamente.
6.1.- Benceno
Estructura Química:
Fórmula Química: C6H6
52000
53000
54000
55000
56000
57000
58000
59000
60000
61000
2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019
Produccion[tm]
año
Capacidad de la planta [Tm/años]

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El benceno es un líquido incoloro e inflamable, de amplia utilización como
disolvente y como reactivo en operaciones industriales. Es prácticamente
insoluble en agua, pero completamente soluble en alcohol, éter y numerosos
líquidos orgánicos.
El benceno es térmicamente estable y su formación está, cinética y
termodinámicamente favorecida a temperaturas de 773 K o mayores. Requiere
por lo tanto temperaturas elevadas para su descomposición térmica o para que
se lleven a cabo reacciones de condensación o deshidrogenación.A
continuación se presentan las principales propiedades del benceno:
PROPIEDAD VALOR
Peso Molecular 78,1 g/mol
Punto de Ebullición 80 °C
Punto de Fusión 5,5 °C
Temperatura Crítica 289 °C
Presión Crìtica 48,9 Bar
Densidad a 20 °C 879,4 Kg/m3
Tabla 7: Propiedades del benceno (Wittcoff, H. A, 1996)
6.1.2.- Usos
Este compuesto aromático es ampliamente utilizado como disolvente, si bien
por sus características carcinogénicas, el benceno está explícitamente
prohibido en muchas formulaciones, existiendo algunos reparos en cuanto al
tolueno y ciertas prevenciones respecto a los xilenos. De hecho, se está

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verificando una paulatina reducción de la demanda, más o menos acusada en
los sectores de las pinturas, los adhesivos, los productos fitosanitarios, que
hace unos años lo empleaban masivamente.
Se considera que la demanda del benceno tiene la siguiente estructura:
 Etilbenceno: destinado a la fabricación de estireno.
 Cumeno: producto intermedio obtenido por preparación del benceno con
propileno, que mayoritariamente termina como fenol, materia prima de
las resinas fenólicas, del bifenol y sus resinas derivadas (poliésteres,
epoxi, policarbonatos y polisulfonas), además de la caprolactama
(precursora del nylon 6) a través de la ciclohexanona y otros múltiples
productos químicos orgánicos como, por ejemplo, los alquilfenol
etoxilados, usados como agente emulgente y tensioactivos.
 Ciclohexano: obtenido por hidrogenación del benceno para dar ácido
adípico y caprolactama, ambas materias primas de las poliamidas 6,6 y
6, respectivamente.
 Otros derivados minoritarios, entre los que destacan el nitrobenceno y su
derivado la anilina, y el derivado de ésta el MDI
(difenilmetanodiisoctano), además de los dinitrobencenos, de los que
derivan la iso- y la para-fenilamina.
 Los ácidos alquilbencenosulfónicos: base de los detergentes LAS
(“linear alkylbenzene sulfonates”).
6.1.3.- Procesos de fabricación
El benceno es un componente natural del petróleo, sin embargo, no puede ser
separado del crudo por una simple destilación, ya que forma azeótropo con
otros hidrocarburos. La recuperación de benceno es más económica si la
fracción de petróleo está sujeta a un proceso catalítico o térmico que
incremente la concentración de dicho hidrocarburo.
El benceno que procede del petróleo es industrialmente producido por

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reformado y separación, y desalquilación térmica o catalítica de tolueno. La
cantidad de benceno recuperado por reformado es normalmente mayor que el
obtenido a través de las técnicas de extracción.
Otros procesos de obtención de benceno son el craqueo de nafta pesada o
hidrocarburos ligeros como el propano o butano, con los que se consigue un
producto rico en aromáticos, los cuales contienen un 65% de aromáticos, 50%
del cual es benceno.
6.2.- Hidrógeno
Fórmula química: H2
Estructura: H-H
En la naturaleza, se generó como el “gas de la gran explosión” que dio lugar al
origen del Universo.
El hidrógeno es el elemento más abundante en el Universo, formando parte del
gas interestelar, y sin embargo, en la Tierra rara vez se encuentra en estado
libre, es necesario obtenerlo empleando algún tipo de energía primaria. En este
sentido, debe de ser considerado como “un portador de energía” al igual que
sucede con la energía eléctrica: ambos proceden de una fuente de energía
primaria y son limpios en el punto de consumo.
El hidrógeno se encuentra mayoritariamente en la naturaleza en forma
molecular formando parte de gases, de la molécula de agua y de multitud de
compuestos orgánicos. Este hecho se debe fundamentalmente, a su elevada
reactividad prácticamente en cualquier entorno.
Se trata del elemento más ligero y su minúsculo tamaño le permite situarse
dentro de cualquier átomo o tipo de enlace destacando dentro de este último su

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tendencia a formar puentes de hidrógeno. Entre algunas de sus propiedades
más relevantes, se destacan las siguientes:
PROPIEDAD VALOR
Peso Molecular 2,016 g/mol
Punto de Ebullición 20,268 K
Punto de Fusion 14,025 K
Temperatura Critica 33,2 K
Presión Crítica 13,169 Bar
Tabla 8: Propiedades del Hidrógeno molecular (Wittcoff, H. A, 1996)
6.2.2.- Usos
El hidrógeno puede emplearse dentro de dos vertientes bien diferenciadas:
1. En los procesos de obtención de productos industriales tales como la
síntesis de amoniaco y fundamentalmente en las instalaciones de una refinería.
En esta última, además, hay que distinguir entre el consumo de hidrógeno en
reacciones propiamente dichas y el de aportación a las unidades como materia
prima de proceso.
2. El papel del hidrógeno como fuente de energía alternativa y renovable, tanto
por medio de una conversión directa de su energía química en electricidad a
través de la pila combustible, como la combustión directa en motores
alternativos o turbinas de gas. En este sentido, está previsto que se convierta
en uno de los posibles sustitutos de los combustibles fósiles en el sector
transporte.

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6.2.3.- Procesos de fabricación
Dentro de los procesos para la síntesis del hidrógeno, también es preciso
distinguir entre dos categorías en base a la naturaleza de la materia prima:
procesos químicos de obtención basados en combustibles fósiles y aquellos
que emplean como punto de partida alguna fuente de energía renovable.
En el primer grupo, se destacan los siguientes procesos:
Reformado del metano, obteniéndose el llamado “gas de síntesis” (CO e
H2).
Reformado con vapor de agua.
Reformado autotérmico
Oxidación parcial catalítica del metano, siendo este método más rápido
que el reformado simple.
Gasificación del carbón mineral a altas temperaturas.
Pirolisis.
En un segundo grupo, se incluyen:
Electrolisis de la molécula de agua.
Gasificación a alta temperatura de la lignina contenido en la biomasa.
Procesos de fermentación de diversa naturaleza: fermentaciones
biológicas, bacterianas procesos de descomposición por medio de la
acción de algas.
Métodos basados en la energía solar de alta temperatura que son
sistemas centralizados y de gran capacidad de producción.
Métodos basados en la energía nuclear, los cuales comparten sus
procedimientos con los de la energía solar de alta temperatura.
6.3.- Catalizador
La elección del catalizador más adecuado para el sistema de reacción descrito
en el presente proyecto, se basa tanto en consideraciones de índole técnica
como económica.
Desde el punto de vista técnico, se debe tener en cuenta que el

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comportamiento del sistema influye en las dimensiones de la partícula
catalítica, por lo que se va a considerar aquellas que tienen un diámetro de 2-5
mm, aconsejadas para trabajar en el caso de que el sistema de reacción se
comporte como un lecho inmovilizado.
Desde el punto de vista económico, se descarta el uso de catalizadores
compuestos por metales nobles, y se elige un sistema que emplea como metal
activo el Níquel, hecho que presenta dos ventajas fundamentales:
 La principal es que permite alcanzar un alto índice de efectividad en un
proceso que resultará más rentable.
 La segunda de las razones atañe a las condiciones de operación, ya
que los catalizadores de Níquel impiden la aparición de la reacción
secundaria de isomerización de ciclohexano a metilciclopentano incluso
trabajando a 250 ºC.
Siguiendo con las consideraciones económicas, la superficie disponible para la
reacción es un aspecto relevante a tener en cuenta, puesto que dicha reacción
ocurrirá en los poros del sólido.
Para el caso que se aplica, se opta por un catalizador de elevada superficie
específica, compensando el coste del producto con un consumo menor del
mismo para alcanzar el grado de conversión deseado. Además, un punto más
a favor para elegir este tipo de superficie específica reside en un mayor
beneficio operativo con respecto a superficies inferiores.
Considerando estas razones, el catalizador que se va a emplear, HTC-400,
pertenece a la familia de catalizadores denominados HTC, especialmente
recomendados para las reacciones de hidrogenación a nivel industrial, debido
principalmente a que:
 Han alcanzado un rotundo éxito en la conversión de benceno a
ciclohexano.

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 Son capaces de duplicar la vida útil del catalizador comparado con otros
usados en la misma reacción.
 Pueden operar a temperaturas superiores, reduciendo la posibilidad de
que aparezcan reacciones secundarias indeseadas, es decir, aumentan
la selectividad del sistema de reacción.
 La velocidad espacial puede llegar a ser hasta 1,5 veces mayor con
respecto a catalizadores convencionales.
El catalizador HTC-400 seleccionado presenta estructura de trílobe y las
siguientes especificaciones técnicas:
Tabla 9: Propiedades específicas del catalizador HTC-400 (Johnson Matthey
catalizadores)
PROPIEDAD VALOR
Composición (% en peso) 16% Ni, 84% Al2O3
Diámetro de Partícula 2,5 mm
Superficie específica 7000 m2/Kg
Longitud de partícula 8 mm

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Figura 2: Morfología de los principales catalizadores para hidrogenación (David
S. Jones, Peter R. Pujadó, 2006)
7. UBICACIÓN Y EMPLAZAMIENTO
7.1. UBICACION DE LA PLANTA
La localización de la planta de ciclohexano va a depender de diferentes
factores, estos tienen un peso de acuerdo a su importancia, luego mediante el
método de factores ponderados hallaremos una posible ubicación.

24
Figura 6: Factores que se consideran en la ubicación de planta
7.1.2 Factores a Considerar:
 Disponibilidad.
La disponibilidad de las materias primas como hidrogeno y benceno, en
especial el hidrogeno se usa en producción de ácido clorhídrico, combustible
para cohetes y últimamente como fuente de energía limpia para automóviles, y
del benceno se utiliza como constituyente de combustible para motores,
disolventes de grasa, aceites, pinturas, manufactura de detergentes, donde
estos van hacer considerados como el punto de partida para la disponibilidad
de materias primas.
 Mercados
Este factor va a depender del uso del ciclohexano, las principales aplicaciones
para el ciclohexano en nuestro mercado están como diluente para las pinturas,
las lacas y los esmaltes, y como componente de algunos solventes, también se

25
utiliza en los catalizadores de polimerización para fabricación de plásticos como
ser el nylon 6.6, catalizador para acrílicos y tipo resinas de poliéster, y como
materia prima para los peróxidos y los catalizadores de oxidación.
En la actualidad, la demanda total de ciclohexano es 5,3 millones de toneladas
P.A., en el mundo, el crecimiento de la demanda de ciclohexano asciende
aproximadamente 3% anualmente.
 Disponibilidad de energía
El Proceso de producción de ciclohexano, tiene como principal materia prima al
benceno y al hidrogeno, el cual se obtiene en un proceso exotérmico, aplicando
un sistema de integración energética podemos solucionar una parte de la
disponibilidad de energía, pero además al tener como disponibilidad, el uso del
gas natural podría ser una solución a esta, claro pero antes se tendría que
hacer un análisis económico de estas posibilidades.
 Suministros de mano de obra
Este factor tiene un peso importante a la hora de elegir la ubicación de una
planta, en la siguiente tabla se puede apreciar los salarios mínimos en
Latinoamérica, pero no solo es un factor importante el costo de mano de obra si
no también la calidad de mano de obra y también la disponibilidad de esta
misma.
Tabla 10: Salarios en Bolivia
Fuente: Gaceta Oficial de Bolivia Instituto Nacional de Estadística
Como ya hemos enumerado diferentes factores que afectan a la hora de elegir
la localización de una planta, a cada uno de estos se le ha dado un peso
DESCRIPCIÓN 2 0 1 2 2 0 1 3 2 0 1 4
SALARIO MÍNIMO NACIONAL (En bolivianos) 1000 1200 1440
DECRETO SUPREMO (Número) 1213 1549 1988
FECHA DE PROMULGACIÓN 01/05/12 10/04/13 01/05/14

26
respectivo de acuerdo a su importancia.
Para tal efecto se han identificado tres macro-zonas potenciales siendo las
mismas: los departamentos de Santa Cruz, Cochabamba y Tarija.
La selección de estas zonas se basa sobre todo en la disponibilidad de la
materia prima, en nuestro caso el benceno, el cual es un producto obtenido en
las plantas petroquímicas.
Para la selección de la macro-zona de localización se emplea el método
cualitativo por puntos de ponderación (Factores importantes en cada zona),
siendo los resultados los siguientes:
Los lugares involucrados en esta tabla son: Cochabamba (A), Santa Cruz (B) y
Tarija (C).
Localizacion mano de obra MP Transporte Otros Total (Cj) 1 / Cj
A 33777600 507304777,9 225000 591480000 1132787378 8,8278E-10
B 36121200 507304777,9 270000 591480000 1135175978 8,8092E-10
C 37330200 507304777,9 315000 591480000 1136429978 8,7995E-10
TOTAL 2,6436E-09
Tabla 11: Localización de la Empresa.
FOA = 0.33392 Cochabamba
FOB= 0.33322 Santa Cruz *
FOC= 0.33285 Tarija
Viendo estos factores ponderados el lugar a escoger es Tarija, que llegaría ser
el lugar más apropiado para la creación de la planta.
7.2 Ubicación exacta de la planta

27
Debido a los factores que se mostraron se eligio que nuestra empresa sera en
el parque industrial latinoamericano
Figura 7 : Parque industrial latinoamericano

28
Figura 8 : Corredor Bioceanico

29
8.- INGENIERIA DEL PROYECTO
La ingeniería del proyecto implica el estudio de los distintos procedimientos o
procesos técnicos a través de los cuales se podrían obtener los objetivos del
proyecto.
Existen siempre distintas alternativas o posibilidades tecnológicas para ejecutar
una determinada iniciativa de inversión por lo que correspondería adoptar una
decisión respecto a la cual se presenten sería el más ventajoso dada las
características del proyecto.
8.1 Métodos de Obtención de Ciclohexano
La importancia económica del ciclohexano ha ocasiona gran número de
procesos industriales para su obtención. Estos procesos difieren principalmente
en los siguientes aspectos:
 Naturaleza del catalizador.
 Condiciones de operación de bajo las cuales se lleva a cabo la reacción
en el catalizador.
 Diseño del reactor.
 Método utilizado para disipar el calor generado debido a la
exotermicidad de la reacción.
Los procesos existentes para la obtención de ciclohexano comprenden todos
aquellos desarrollados a nivel industrial para suplir las demandas del mercado.
El ciclohexano se produce en grandes cantidades para utilizarlo como materia
prima en la fabricación de fibras de Nylon. Se obtiene mediante dos procesos
principales: la hidrogenación del benceno y el reformado catalítico de la
fracción de nafta del petróleo.
8.1.1 Reformado Catalítico del Petróleo
La fracción de Nafta del petróleo contiene ciclohexano, benceno, ciclopentano,

30
metil y dimetilciclohexano, etc.
La separación del ciclohexano por destilación fraccionada es difícil, por lo que a
la fracción naftenica se la somete al reformado catalítico.
En la figura 9 se da un diagrama simplificado de este proceso, en el que la
nafta se destila para obtener una fracción de (H) rica en ciclohexano y otra (B)
rica en benceno y metilciclohexano.
La fracción de H se somete al reformado catalítico, transformándose en una
mezcla de benceno + metilciclopentano con pentano y dimetilciclopentano.
Esta mezcla se destila para separar el pentano más volátil y dimetilpentano
menos volátil.
Figura 9: Diagrama simplificado del proceso de fabricación del ciclohexano a
partir de la fracción naftenica C6 del petróleo
La fracción H reformada y rectificada se une a la fracción B y pasan juntas al
reactor de hidrogenación catalítica donde el metilpentano se isomeriza y el
benceno se hidrogena; las reacciones principales son:

31
a) Reformado
b) Hidrogenación catalítica e isomerización
En circunstancias económicas de gran consumo de aromáticos, la reacción de
reformado se utiliza para producir benceno y tolueno, como sucedió en la
segunda guerra mundial.
El ciclohexano se usa para obtener, por oxidación catalítica con aire,
ciclohexanol y ciclohexanona, que son materias primas para la obtención de
nylon, resinas de poliéster y poliuretanos.
Ambos productos se usan también, en menor escala, como disolventes.

32
8.1.2 Hidrogenación del Benceno
Éste es, por antonomasia, el método más difundido para la producción de
ciclohexano en las plantas petroquímicas a partir de derivados del crudo de
petróleo. Este método está basado en la reacción catalítica fuertemente
exotérmica de hidrogenación del benceno y, aunque usualmente es éste el
compuesto que se emplea como materia prima de partida, sólo que la
fabricación requiere entonces un paso intermedio adicional.
Independientemente de las características propias de cada proceso, todos y
cada uno de ellos presentan dos pasos fundamentales, el primero consiste en
la reacción de hidrogenación en sí, seguido de un segundo de purificación y
acondicionamiento del producto final con el fin de cumplir con las estrictas
exigencias de calidad que dicta el mercado.
Así, los métodos basados en la reacción de hidrogenación, se clasifican
atendiendo a criterios que influyen en la calidad del producto derivado:
Condiciones de operación: permiten distinguir entre los procesos que se
desarrollan en fase líquida, más obsoletos y con menor velocidad de reacción
y, los que se llevan a cabo en fase gaseosa, más actuales, con mayor registro
de temperaturas y catalizado por metales nobles.
Tipos de catalizador: dependiendo del catalizador que se utilice cambiarán las
especificaciones impuestas a la alimentación. Los más ampliamente utilizados
son los de Níquel y Platino, aunque también se emplean el Paladio, Cobre,
Rodio y sulfuros de Molibdeno, Wolframio y Níquel.
Si la reacción está catalizada por metales nobles, como el Platino, el contenido
en azufre de la alimentación debe ser menor de 1 p.p.m evitando así el
envenenamiento del catalizador. Para el resto de los compuestos

33
mencionados, las especificaciones son menos exigentes.
Disipación de calor durante la reacción: constituye el aspecto más
importante a la hora de controlar el correcto funcionamiento del sistema.
Siendo así, las opciones pasan por el uso de una serie de reactores de lecho
fijo adiabáticos provistos de intercambiadores de calor intermedios, reactor
multitubular catalítico de lecho fijo y, por último, reactor de lecho móvil donde el
contenido del interior de la unidad se emplea para disipar el calor generado
durante la reacción.
El sistema se compone de un reactor de lecho fijo con catalizador de platino
soportado sobre una base de sal de litio, catalizador capaz de tolerar
contenidos de azufre en la alimentación superior a 30 p.p.m.
El hidrógeno requerido debe someterse a un proceso de pretratamiento con
sosa caustica para eliminar el ácido sulfúrico y el dióxido de carbono presente
en la corriente, así como a un proceso de metanación para la recuperación de
monóxido de carbono.
La alimentación líquida que entra al reactor compuesta de benceno fresco y
ciclohexano recirculado se mezcla con una corriente de hidrógeno fresco y
recirculado, se precalienta y comprime hasta la temperatura y presión
requeridas respectivamente para ser introducida en una serie de dos o tres
reactores de lecho fijo donde se trabaja entre los 200-300 ºC a 30 bar de
presión.
Tras la salida del reactor, la corriente producto se somete a una destilación
flash para separar el producto de interés de la corriente gaseosa, y purgar esta
última para su consiguiente recirculación.
El control de la temperatura en la unidad de reacción se consigue recirculando
una parte de la corriente de producto ya enfriada en el interior del reactor.

34
Operando del modo descrito se alcanza una conversión prácticamente
completa.
Figura 10: Proceso para la producción de ciclohexano
8.1.3 Proceso en fase vapor
Proceso Bexano
Se trata de un método desarrollado por la empresa Stamicarbon y basado en el
empleo de dos reactores multitubulares que contienen catalizador de Platino y
de Níquel respectivamente.
La alimentación, precalentada previamente con el efluente proveniente del
primer reactor, se introduce en el sistema a 30 bar de presión y 370 ºC, y el
efluente se dirige a su vez a la segunda unidad de reacción a una temperatura
de 220 ºC donde la reacción se completa. La pureza del producto final se sitúa
en un 99,9% tras someterlo a las pertinentes operaciones de purificación y
acondicionamiento.

35
Figura 11: proceso bexano para la producción de ciclohexano
8.2 Elección del proceso de producción de ciclohexano
El método seleccionado para la producción de ciclohexano, toma como base
los principales procedimientos de operación que componen los métodos de
producción de ciclohexano en aquellos procesos que transcurren en fase
gaseosa.
A la hora de diseñar el proceso de producción más adecuado para la obtención
del ciclohexano, lo primero que debe tenerse en cuenta es la materia prima de
partida. Tal y como se ha descrito anteriormente, las alternativas más
importantes: obtener el ciclohexano a través de un proceso de separación de
las fracciones de nafta pesada o por medio de la hidrogenación del benceno.
La hidrogenación del benceno es, sin duda, el más difundido a nivel industrial,
puesto que la separación de las naftas, actualmente, está orientada en su
totalidad a los procesos de reformado de las gasolinas.
Sea cual sea el proceso elegido, las condiciones para el desarrollo de la
reacción han sido analizadas y determinadas de manera que sean las más
apropiadas para el sistema:

36
- Temperaturas comprendidas entre los 100-220 ºC; si el catalizador es de
níquel pueden alcanzarse los 250 ºC sin riesgo de que se formen productos
secundarios.
- Presiones que van desde 10-30 bar, pudiendo ser incluso superiores a los 40
bar.
- Relación de alimentación hidrógeno-hidrocarburo superiores a 6.
Como se ha mencionado con anterioridad, la clasificación de los procesos
existentes para la obtención del producto de interés puede realizarse
atendiendo a diversos criterios.
Por tanto, el método elegido para la producción de ciclohexano estará basado
en la hidrogenación del benceno. Este proceso exige que la materia prima
benceno posea una alta pureza. Hoy en día, la pureza de la materia prima no
supone un impedimento para el desarrollo de la reacción puesto que se
dispone de tecnologías suficientemente avanzadas que permiten obtener
benceno de muy alta pureza y prácticamente libre de azufre.
Este proceso de hidrogenación del benceno comprenderá dos fases
principales:
 Fase de reacción para la transformación de la materia prima en el
proceso de interés.
 Proceso de purificación y acondicionamiento del producto final obtenido.
Fase de reacción
Para seleccionar el sistema de reacción más adecuado deben contemplarse los
siguientes aspectos:
-Estado de agregación de la mezcla reaccionante.
- Diseño del sistema de reacción
- Comportamiento del lecho catalítico
- Sistema de disipación de energía

37
Estado de agregación de la mezcla reaccionante
La hidrogenación del benceno puede llevarse a cabo en fase líquida o en fase
vapor.
Dependiendo de un estado de agregación u otro, cambiarán las condiciones del
proceso. Los procesos desarrollados en fase vapor, más actuales, presentan
las siguientes ventajas frente a los que se desarrollan en fase líquida:
- Favorecen la separación de sustrato y catalizador.
- Requieren menores tiempos de residencia para alcanzar una misma
conversión. Estos tiempos menores permiten, que pese a las altas
temperaturas, se evite la isomerización del ciclohexano a metilciclopentano.
En base a estos argumentos, se opta por la elección de un proceso que
permita desarrollar la reacción partiendo de una alimentación en fase gaseosa.
Diseño del sistema de reacción
La complejidad de la reacción exige el empleo de un método de operación que
ante todo permita llegar a una situación óptima entre la conversión alcanzada
en el equilibrio y la velocidad de reacción. Se recurre para ello la disposición de
un reactor multitubular donde se trabajará a mayor temperatura y presión
favoreciendo la velocidad de reacción a costa de alcanzar una conversión
óptima.
Comportamiento del lecho catalítico
El tipo de lecho a emplear se determinará en base al tamaño de las partículas
de catalizador a emplear en el sistema así como a la capacidad del mismo para
paliar los problemas derivados de los perfiles de concentración y temperatura
desarrollados en el seno del lecho.

38
Los lechos fijos presentan un perfil de temperaturas más acusado con respecto
a los de lecho fluidizado, sin embargo, su funcionamiento es más sencillo.
Basados en este hecho y, teniendo en cuenta que el tamaño de las partículas
seleccionadas para la reacción (2,5-5 mm) se adecua a las especificaciones
para las reacciones que se desarrollan en lechos fijos, se opta por el diseño de
un reactor multitubular de lecho fijo.
Sistema de disipación de energía
Es importante pensar en el diseño del sistema más adecuado para disipar la
energía que se desprende durante el proceso. Para ello se dispondrá de un
reactor multitubular de lecho fijo, que para las mismas condiciones de
operación, presentan una mayor área de transferencia para la disipación de la
energía generada por la reacción exotérmica.
Este tipo de reactor, además, ayudará a paliar las deficiencias de los reactores
de lecho fijo frente a los de lecho fluidizado con respecto a la aparición de
perfiles de temperatura a lo largo de la unidad de reacción.
Una vez analizados todos estos aspectos, el método empleado para desarrollar
la reacción se basa en disponer un reactor multitubular de lecho fijo donde la
reacción de hidrogenación de benceno tendrá lugar en fase gaseosa y la
refrigeración se llevará a cabo por medio de agua procedente de la red de
calderas de la Refinería que circulará a través de la carcasa abandonando el
sistema como vapor de agua de baja presión.
Las razones que justifican optar por tal diseño del sistema de reacción se
basan en que:
 La disposición del reactor es el sistema actual más difundido a nivel de
la industria química para reacciones de hidrogenación de benceno.
 La disipación de calor se ve favorecida al disponer de un reactor
multitubular que incrementan el área de transmisión de calor.
 El diámetro de las partículas de catalizador seleccionadas, 2,5

39
milímetros, es apropiado para el empleo de reactores de lecho fijo frente
a los de lecho fluidizado.
 Las reacciones desarrolladas en fase gaseosa favorecen la separación
entre el sustrato y el catalizador, así como disminuyen el tiempo de
residencia, por lo que existe menor posibilidad de que aparezcan las
reacciones secundarias de isomerización.
Fase de purificación y acondicionamiento del producto
Desarrollado el proceso de reacción se obtiene una corriente de producto que
es necesario purificar con el fin de obtener las especificaciones marcadas por
el mercado para la comercialización del producto ciclohexano.
El hecho de haber agotado casi en su totalidad la corriente de benceno permite
purificar el producto final por medio de un separador de fases gas-liquido.
Donde se eliminará la mayor parte de gases ligeros que no han reaccionado y
que se encuentran contenidos en la corriente de producto. La corriente líquida
resultante de este proceso es la que se someterá a un proceso de enfriamiento
que permitirá acondicionarlo para su almacenamiento en depósitos.

40
8.3. Diagrama de proceso
8.3.1 Diagrama de proceso de HYSYS
Figura 12: diagrama del proceso de producción de Ciclohexano en Hysys
8.3.2. Diagrama de proceso esquemático.
Figura 13: Diagrama de proceso esquemático

41
8.4 Descripción del proceso
La hidrogenación del benceno es, sin duda, el más difundido a nivel industrial,
puesto que la separación de las naftas, actualmente, está orientada en su
totalidad a los procesos de reformado de las gasolinas.
Por tanto, el método elegido para la producción de ciclohexano estará basado
en la hidrogenación del benceno, este proceso exige que la materia prima
benceno posea una alta pureza.
A nivel industrial, el proceso de obtención de ciclohexano se compone de dos
etapas fundamentales:
_ Etapa de reacción.
_ Etapa de purificación y acondicionamiento del producto final.
La línea de proceso que se va a diseñar se estructura en tres partes
fundamentales que son las siguientes:
- Zona de almacenamiento de la materia prima y del producto
Comprende el sistema de tanques necesarios para depositar la materia prima
recibida y el producto y el diseño de los sistemas de impulsión desde el tanque
de las materias primas hasta la zona de reacción.
- Zona de reacción. Está formada por los equipos propios para el
pretratamiento de la materia prima reaccionante y las unidades de reacción.
- Zona de purificación y acondicionamiento del producto final. El corazón de
esta sección lo constituye un separador de fases gas – líquido, y para su
acondicionamiento depende de un intercambiador.
El proceso proyectado presenta las siguientes unidades:

42
 Tanques para el almacenamiento de benceno, hidrogeno y ciclohexano
 Equipo de impulsión: compresor
 Intercambiadores de calor
 Reactor
 Válvula Separador de fase.
8.4.1 Zona de almacenamiento e impulsión de la alimentación
Esta primera zona está formada por los depósitos de benceno e hidrogeno
contenidos en su correspondiente cubeto e independiente de los depósitos de
almacenamiento del producto ciclohexano, la corriente de benceno se cambiara
de fase para que se mezcle con hidrogeno. La corriente pasara por un
intercambiador aumentando la temperatura a 80 C.
8.4.2 Zona de reacción
Se compone de un intercambiador de calor (E-111) que permiten elevar la
temperatura de la corriente y una unidad de reacción para la transformación de
la materia prima a ciclohexano.
Antes de su entrada en el primer intercambiador de calor, la corriente de
benceno se unirá a la de hidrógeno de manera que la relación de alimentación
hidrógeno hidrocarburo que entra en la primera unidad de reacción (R-110)
será de 6.
Esta corriente se introduce en el intercambiador de carcasa y tubo construido
en acero inoxidable AISI 316L aumentando su temperatura hasta 148.9 C.
Tras abandonar el intercambiador, la alimentación se dirige al reactor (R-110),
donde la temperatura será 204.4 º C y la presión disminuirá debido a la
reducción del número de moles.
Debido a la naturaleza propia de la reacción de hidrogenación, fuertemente
exotérmica, se optará por el diseño de un reactor tubular de lecho fijo. El

43
reactor contiene en su interior el catalizador de la reacción, níquel sobre
alúmina. El producto obtenido por medio de este procedimiento se dirigirá hacia
la zona de purificación
8.4.3 Zona de purificación y acondicionamiento del producto
La purificación del producto consiste en la utilización de una válvula separador
de fases gas-líquido. El producto se dirige hacia el separador, con el fin de
disponer por un lado de la corriente líquida de producto y por otro de la
corriente de hidrogeno que no ha reaccionado.
Tras abandonar el separador la corriente se dirige a un tanque para su
almacenamiento.
8.5. Criterio de selección de equipos.
8.5.1. Intercambiador de calor
Se emplean ampliamente en la industria química y petroquímica para situar las
distintas corrientes de fluido a su nivel térmico adecuado y además para
conseguir el máximo ahorro de energía posible. Para ello se integran las
distintas corrientes de fluido entre sí enlazando corrientes a calentar con
corrientes a enfriar, de modo que el consumo de energía adicional sea mínimo.
Los factores principales a tener en cuenta en la elección de un tipo dado de
intercambiador para un servicio concreto son los siguientes:
 Temperaturas de trabajo, y estado de los fluidos.
 Presiones de las corrientes y pérdidas de presión admisibles.
 Caudales de los fluidos.
 Posibilidades de ensuciamiento del aparato.
 Acción corrosiva de los fluidos.
 Espacio disponible para la instalación.
 Factor económico.
El intercambiador de calor más utilizado en la industria es:

44
8.5.2 Intercambiadores de calor de carcasa y tubos
Este intercambiador de calor es empleado en la industria química para el
proceso de producción de ciclohexano. Este tipo de intercambiadores están
compuestos por una carcasa cilíndrica en cuyo interior se dispone un haz de
tubos de pequeño diámetro, paralelamente al eje del cilindro, un fluido se hace
circular por el interior de los tubos, mientras que el segundo fluido circula por el
interior de la carcasa bañando los tubos del haz por su parte exterior.
En los extremos del haz de tubos se disponen cabezales del intercambiador
que, mediante unas placas apropiadamente dispuestas, obligan al fluido que
circula por el interior de los tubos a recorrer un camino sinuoso por el haz de
tubos.
Asimismo, diversos tabiques deflectores colocados en la carcasa hacen que el
fluido externo circule en dirección lo más perpendicular posible al haz de tubos,
mejorándose la transmisión de calor. Es mejor encontrar intercambiadores de
calor de 2, 4,8, etc., pasos de tubos. De la misma manera existe la posibilidad
de diseñarlos con varios pasos de carcasa.
Estos intercambiadores son los más extendidos, ya que presentan una gran
facilidad de limpieza y mantenimiento, así como una gran superficie de
transferencia. Son idóneos para intercambio de calor de productos de elevado
caudal.
Por todo esto, en el presente Proyecto se diseñan intercambiadores de calor de
contracorriente del tipo carcasa y tubos, dado su facilidad de limpieza y
mantenimiento, así como por su elevada superficie de transferencia.
Esta elección está basada, además, en las condiciones y propiedades físicas
del proceso, puesto que las corrientes a enfriar y calentar presentan un caudal

45
muy alto con un calor a intercambiar elevado.
Todo esto hace de este tipo de equipos de intercambio de calor los más
adecuados para las necesidades térmicas que se requieren. Añadir que este
tipo de cambiadores son muy eficaces y frecuentísimos en la industria, por lo
que será más fácil encontrar un proveedor de este equipo.
Figura 14: Intercambiador de carcasa de tubos
8.5.3 Reactor
El diseño del sistema de reacción requerido para abordar la reacción de
hidrogenación de benceno está basado en la selección del procedimiento más
adecuado para disipar el calor generado durante la reacción.
Tal y como se ha descrito en los procedimientos para la producción de
ciclohexano, existen tres configuraciones favorables para abordar el control de
la temperatura en procesos en los cuales se llevan a cabo reacciones
exotérmicas reversibles, éstas son:
 Baterías de reactores de lecho fijo adiabáticos provistos de
intercambiadores de calor intermedios entre una y otra unidad de
reacción.
Este tipo de reactor se emplea en la mayoría de los procesos catalíticos que
tienen lugar en fase gaseosa. El empleo de un único reactor de lecho fijo es
adecuado especialmente con las reacciones que transcurren en condiciones
adiabáticas.

46
La transferencia de calor, además, es especialmente efectiva si el catalizador
está uniformemente repartido en el interior de pequeños tubos que compondrán
el sistema de reacción.
 Reactor o conjunto de reactores multitubulares catalíticos de lecho fijo.
Este tipo de reactores está especialmente indicado para reacciones
gaseosas a gran escala y en ocasiones para reacciones que transcurran
en fase líquida. Su configuración es análoga a la de un equipo de
intercambio de calor de carcasa y tubos en cuyo interior se sitúa el
catalizador empleado en la reacción.
 Reactor de lecho fluidizado donde la disipación de calor se logra
recirculando parte del catalizador empleado en la reacción al seno
interno del reactor.
La principal ventaja de estos reactores reside en el grado de uniformidad que
se registra en el control de la temperatura debido al movimiento rápido y
continuo de las partículas de catalizador en el interior del lecho, ventaja
importante en el caso de reacciones adiabáticas, eliminándose los puntos
calientes propios de los reactores de lecho fijo.
Este tipo de lecho presenta también una menor pérdida de carga a su través y
favorece el proceso de regeneración del catalizador no contemplado en el caso
de los reactores de lecho fijo.
Su principal inconveniente, si se compara con los reactores de lecho fijo, está
asociado a una menor conversión de los reactivos así como una mayor
dificultad técnica para mantener la temperatura del sistema por debajo de un
determinado nivel.
Dentro de las dos configuraciones posibles para un reactor de lecho fijo, se
opta por el empleo del reactor multitubular gracias a que:
 Su empleo está especialmente indicado para reacciones que transcurren
en fase gaseosa

47
 Dispone de una mayor superficie de intercambio de calor para un mismo
tamaño del reactor.
 En base a estos criterios, el sistema de reacción diseñado estará
formado por dos
 reactores multitubulares de lecho fijo operando en las condiciones de
trabajo más favorables que permitan realizar un control exhaustivo de
las variables temperatura, conversión y velocidad de reacción.
Figura 15: Reactor multitubular de lecho fijo (levenspiel, 2006)
8.5.4 Compresor
Los compresores son equipos que se emplean para la impulsión de gases a
presiones hasta 1000 veces superiores a las existentes en la zona de carga. La
obtención de presiones tan elevadas requiere, en muchos casos, trabajar en
varias etapas, ya que debido a cuestiones económicas la razón de compresión
obtenida en cada una de ellas no debe ser superior a 3 ó 4.
Los compresores pueden dividirse en dos familias principales:
 Compresores alternativos o de desplazamiento positivo.
 Compresores centrífugos.
Al igual que sucede con las bombas, estos equipos, también se han
seleccionado gráficamente en base al caudal a impulsar y la presión que se
desea que la corriente alcance en el punto de descarga, siendo necesario

48
recurrir al empleo de compresores centrífugos de única etapa. Estos últimos
son los compresores centrífugos más sencillos. Los hay disponibles para flujos
desde 84,95 m3·s-1 hasta 4.247,53 m3·s-1. El impulsor puede ser cerrado con
placas o abierto con álabes radiales.
Para aplicaciones aeroespaciales, motores de combustión o compresores de
carga se emplea este tipo de diseño construido con materiales más resistentes
y trabajando a grandes velocidades.
Este tipo de compresor es el más empleado en la industria de procesos
químicos porque su construcción sencilla, libre de mantenimiento, permite un
funcionamiento continuo durante largos periodos.
Figura 16: Funcionamiento interno de un compresor centrífugo
8.6 Ecuaciones de diseño de equipos
8.6.2 Reactor
Se empleara el diseño de un reactor tubular de lecho fijo para convertir el
benceno en ciclohexano, empleando como catalizador el HTC-400. El tipo de
reactor empleado es un reactor de lecho fijo catalítico cilíndrico empacado.

49
La relación que tiene en el convertidor es:
C6H6 + 3H2 → C6H12
Cálculo de las propiedades termodinámicas del sistema
Determinación de la capacidad calorífica del sistema
Tabla 12: Constantes para el cálculo de la capacidad calorífica (Perry et al. 2001)
ΔCp se calcula gráficamente conociendo los valores de Pr y Tr de los
compuestos afectados.
Tabla 13: Propiedades criticas del hidrógeno y el metano (Perry et, 2001)
Conocidas las propiedades reducidas para el hidrógeno y el metano, ΔCp se
obtiene gráficamente:

50
Figura 17: Corrección de Cp a altas presiones (Universidad colombiana)
Determinación de la entalpía de reacción
Para poder conocer la entalpía de reacción del sistema hay que tener en
cuenta la forma en que transcurre el ciclo de reacción, es decir, los cambios
que sufren los reactivos a una presión y temperatura dadas hasta convertirse
en los productos a su correspondiente presión y temperatura.
Este ciclo que define el transcurso de la reacción desde el estado inicial al final
se conoce como el Ciclo de Born-Haber, y para la reacción de hidrogenación
de benceno adquiere la siguiente forma:

51
En esta correlación, μi se refiere a los coeficientes estequiométricos de las
especies y ΔHF
O a la entalpía de formación de cada uno de los compuestos. Para los
elementos en estado puro el valor de esta entalpía es nulo. Así pues los
valores correspondientes de esta propiedad para cada compuesto son los
siguientes:
Tabla 14: Entalpia de los compuestos (carrera-mantilla, J. llano- Restrepo M..2004)

52
Cinética de la reacción de hidrogenación
Admitiendo que se cumple la Ley de Raoult, se puede expresar:
Y las fracciones molares se obtienen como:
Determinación de la velocidad de reacción

53
Balance de materia y energía a la unidad de reacción
Para la resolución conjunta de estos balances se utilizó el método de Runge
Kutta
𝑑𝑃
𝑑𝑚𝑝
= −
𝛽0
𝜌 𝑝 ∗ 𝐴𝑡
∗
𝑇
𝑇0
∗
𝑃0
𝑃
∗ (1
+ 𝜖 ∗ 𝑋 𝐵)
𝛽0 =
𝑀̇
𝜌0 ∗ 𝐴𝑡 ∗ 𝐷 𝑝
∗
(1 − ∅)
∅3
∗ (
150 ∗ (1 − ∅) ∗ 𝜇 𝑓
𝐷 𝑝
+ 1,75
∗
𝑀̇
𝐴𝑡
)
𝑑𝑋𝐵
𝑑𝑚𝑝
=
(−𝑅 𝐵)′
𝑁𝐵0 ∗̇ (1 − ∅)
𝑑𝑇
𝑑𝑚𝑝
=
(−𝑅 𝐵)′
∗ (−∆𝐻) 𝑟
NB0 ∗ XA ∗ (CpC-3CpH-CpB) + NB0 ∗ CpB+NH0 ∗ CpH

54
mp [Kgcat] XB T [K] P [Bar]
0 0 422,05 6,37858637
289,453 0,04 424,022782 6,30348637
583,234 0,08 424,17715 6,22838637
825,765 0,115 426,154852 6,15328637
1023,657 0,134 426,473554 6,07818637
1234,798 0,157 428,46987 6,00308637
1432,695 0,176 428,965146 5,92798637
1630,592 0,197 430,996582 5,85288637
1828,489 0,218 431,683545 5,77778637
2026,386 0,254 433,77014 5,70268637
2224,283 0,298 434,667524 5,62758637
2422,18 0,345 436,833732 5,55248637
2620,077 0,402 437,964731 5,47738637
2817,974 0,467 440,240364 5,40228637
3015,871 0,547 441,633389 5,32718637
3213,768 0,634 444,054271 5,25208637
3411,665 0,713 445,74291 5,17698637
3609,562 0,812 448,350002 5,10188637
3807,459 0,878 450,369931 5,02678637
4005,356 0,912 453,20294 4,95168637
4203,253 0,939 455,578384 4,87658637
4401,15 0,956 458,650357 4,80148637
4599,097 0,967 461,344377 4,72638637
4796,944 0,978 464,548006 4,65128637
4994,841 0,98 467,277394 4,57618637
5192,738 0,982 470,019673 4,50108637
5390,675 0,984 472,763 4,42656668
5589,532 0,986 475,5056 4,35167989
5786,429 0,988 478,249 4,27678766

55
8.6.3 Intercambiador de calor carcasa y tubos
Para las corrientes:
𝜇 𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑜 𝑐𝑎𝑙𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 = 0.014 𝑐𝑝
𝜇 𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑜 𝑓𝑟𝑖𝑜 = 0.543 𝑐𝑝
Debido a que ambas viscosidades son menores a 1 cp, se define por tanto que
las propiedades de los fluidos involucrados están determinadas a temperatura
promedio:
Para el fluido Caliente:
𝑇𝑃 =
𝑇1 + 𝑇2
2
= ˚𝐹
Para el fluido Frío: 132.116 300.02
𝑡 𝑃 =
𝑡1 + 𝑡2
2
= ˚𝐹
Características del intercambiador
Debido a que los flujos de las corrientes son muy grandes, se usará un
intercambiador de tubo y coraza. Según la referencia [Kern], el coeficiente
global de transferencia de calor para este tipo de intercambiador, debe
encontrarse entre 40 y 75 W/m2ºC, es decir 5.28 y 52.82 Btu/h-ft2-ºF.
El factor de obstrucción para el lado de los tubos, es decir para los gases
orgánicos debe ser de 0.001 h-ft2-ºF/Btu y para la fase vapor es de 0.0005 h-ft2-
ºF/Btu, por lo tanto:
𝑅 𝑟𝑒𝑞𝑢𝑒𝑟𝑖𝑑𝑜 = 0.001 + 0.0005 = 0.0015
𝐵𝑡𝑢
𝑓𝑡2℉ ℎ
La caída de presión permisible en el tubo y la coraza tendrá un valor máximo
de 10
𝑙𝑏𝑓
𝑝𝑢𝑙𝑔2 .
Cálculo del área de transferencia de calor

56
Cálculo del calor desprendido en la coraza:
Teniendo valores de Cp:
Cp fluido frio: 36.182 Kj/ Kgmol ºC
Cp fluido caliente: 39.812 Kj/ Kgmol ºC
𝑄𝑐 = 𝑊 ∗ 𝐶𝑝 ∗ ∆𝑇
𝑄𝑐 =
𝐵𝑡𝑢
ℎ
Cálculo de la temperatura media logarítmica:
𝑀𝐿𝐷𝑇 =
( 𝑇1 − 𝑡2) − (𝑇2 − 𝑡1)
ln
𝑇1 − 𝑡2
𝑇2 − 𝑡1
= ℉
Para 3 pasos en la coraza, 6 o más pasos en los tubos: R 1.28 S 0.63
𝑅 =
𝑇1 − 𝑇2
𝑡2 − 𝑡1
𝑆 =
𝑡2 − 𝑡1
𝑇1 − 𝑡1
De la figura 20 del Kern se calcula FT
De acuerdo a lo expuesto en el anterior punto, se debe asumir un coeficiente
de diseño igual a 60 Btu/h-ft2-ºF
Calculamos el área de transferencia:
𝐴 𝑇 =
𝑄𝑐
𝐹𝑐 ∗ 𝑀𝐿𝐷𝑇 ∗ 𝑈 𝐷
Cálculo del número de tubos
Para el cálculo de número de tubos, asumiremos una longitud de 16 pies, con
tubos de
3/4 plg DE, 18 BWG, por lo tanto el área específica será de 0.3925
𝑝𝑖𝑒2
𝑝𝑖𝑒 𝑙𝑖𝑛𝑒𝑎𝑙

57
𝑛𝑡𝑢𝑏𝑜𝑠 =
𝐴 𝑇
𝑎" ∗ 𝐿
Características del intercambiador
Según las tablas 9 y 10 del apéndice del Kern, se asumirá:
 Arreglo triangular para los tubos
 DE de 3/4 plg, 18BWG
 6 pasos en los tubos
 3 pasos en la coraza
 Pt de 1 plg
 Diámetro interno de la coraza de 33 plg
 Distancia entre bafles máxima, es decir el diámetro de la coraza, 23.25
plg.
 Número de tubos igual a 760 (asumimos por encima del número
calculado 752)
Calculo de UD corregido
Calculamos el área corregida:
𝐴 𝑇 = 𝑎"
∗ 𝐿 ∗ 𝑛𝑡𝑢𝑏𝑜𝑠 = 𝑝𝑖𝑒𝑠2
Calculamos el UD corregido:
𝑈 𝐷 =
𝑄𝑐
𝐹𝑐 ∗ 𝑀𝐿𝐷𝑇 ∗ 𝐴 𝑇
= Btu/hft2ºF
Calculo para la coraza (fluido caliente)
Cálculo del as:
𝐶′
= 𝑃 𝑇 − 𝑑𝑜 = 𝑝𝑢𝑙𝑔.
𝑎 𝑠 =
𝐷𝑖 ∗ 𝐶′
∗ 𝐵
𝑃 𝑇 ∗ 144
= 𝑝𝑖𝑒2
𝐺 =
𝑊
𝑎𝑠
=
𝑙𝑏
𝑝𝑖𝑒2 ∗ ℎ
Calculo del diámetro equivalente para la coraza (con arreglo triangular de los

58
tubos):
𝐷 𝑒𝑞 =
4 ∗ (1
2⁄ 𝑃 𝑇 ∗ 0.86 ∗ 𝑃 𝑇 −
1
2
∗ 𝜋 ∗
𝑑 𝑜
2
4
)
1
2
𝜋 ∗ 𝑑 𝑜
𝐷 𝑒𝑞 = 𝑝𝑖𝑒𝑠
Coeficiente de película en la coraza
ℎ 𝑜 ∗ 𝐷𝑒
𝑘
= 0,36 ∗ (
𝐷𝑒 ∗ 𝐺
𝜇
)
0,55
∗ (
𝐶𝑝 ∗ 𝜇
𝑘
)
1
3
∗ (
𝜇
𝜇𝑝
)
0,14
(
𝜇
𝜇𝑝
)
0,14
= 1
ℎ 𝑜 =
𝐵𝑇𝑈
ℎ 𝑝𝑖𝑒2 °𝐹
Cálculos en los tubos (corriente fría)
ℎ𝑖 ∗ 𝐷𝑒
𝑘
= 0,027 ∗ (
𝐷𝑒 ∗ 𝐺
𝜇
)
0,8
∗ (
𝐶𝑝 ∗ 𝜇
𝑘
)
1
3
∗ (
𝜇
𝜇𝑝
)
0,14
Área específica de la tubería de 3/4 18 BWG
𝑑𝑖 = 0.652𝑝𝑢𝑙𝑔 = 0.0543 𝑝𝑖𝑒𝑠
𝑎 𝑇 =
𝑎 ∗ #𝑡𝑢𝑏𝑜𝑠
#𝑝𝑎𝑠𝑜𝑠
= 𝑝𝑖𝑒2
𝑎 =
𝜋 𝑑𝑖2
4
𝐺 =
𝑤
𝑎 𝑇
=
𝑙𝑏
𝑝𝑖𝑒2 ∗ ℎ

59
(
𝜇
𝜇𝑝
)
0,14
= 1
Y se calcula ℎ𝑖 =
𝐵𝑇𝑈
con:
ℎ𝑖 ∗ 𝐷𝑒
𝑘
= 0,027 ∗ (
𝐷𝑒 ∗ 𝐺
𝜇
)
0,8
∗ (
𝐶𝑝 ∗ 𝜇
𝑘
)
1
3
∗ (
𝜇
𝜇𝑝
)
0,14
Posteriormente calculamos:
ℎ𝑖𝑜 = ℎ𝑖
𝑑𝑖
𝑑𝑜
Cálculo del coeficiente limpio
𝑈𝑐 =
ℎ𝑖𝑜 ∗ ℎ 𝑜
ℎ𝑖𝑜 + ℎ 𝑜
=
𝐵𝑇𝑈
Cálculo del factor de obstrucción
𝑅𝑑 =
1
𝑈 𝐷
−
1
𝑈𝑐
=
ℎ 𝑝𝑖𝑒2
°𝐹
𝐵𝑇𝑈
El cuál sale mayor al Rd requerido ( 0.002
𝐵𝑡𝑢
𝑓𝑡2℉ ℎ
), por lo tanto hasta el
momento nuestro intercambiador, es adecuado, sin embargo debemos validarlo
con las caídas de presión en el tubo y la coraza, las cuales no deben ser
superiores a 10
𝑙𝑏𝑓
𝑝𝑢𝑙𝑔2.
Calculo de la caída de presión en la coraza
Para la caída de presión en la coraza
∆𝑃 =
𝑓 ∗ 𝐺𝑠
2
∗ 𝐷𝑠 ∗ ( 𝑁 + 1)
2𝑔𝑐 ∗ 𝜌 ∗ 𝐷𝑒 ∗ 𝜑𝑠
Se calcula Re,y de la figura 29 del Kern f =
pie2
pulg2
𝜌 𝑐𝑎𝑙𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 = 0.269𝑙𝑏𝑚/𝑝𝑖𝑒3
𝐷𝑖 = 33𝑝𝑢𝑙𝑔 = 2.75𝑝𝑖𝑒

60
𝐷𝑒 = 0.71 𝑝𝑖𝑒𝑠
𝜑𝑠 = 1
𝑁 + 1 =
12
23.25
16
= 8.26
Cálculo de la caída de presión en los tubos:
∆𝐹𝑎 =
𝑓 ∗ 𝐺𝑠
2
∗ 𝐿 ∗ 𝑛
2 ∗ 𝑔𝑐 ∗ 𝜌 ∗ 𝐷𝑖 ∗ 𝜑𝑠
𝐶𝑜𝑛 𝑒𝑙 𝑐𝑎𝑙𝑐𝑢𝑙𝑜 𝑑𝑒 𝑅𝑒, 𝑒𝑛 𝑙𝑎 𝑓𝑖𝑔𝑢𝑟𝑎 26 𝑑𝑒𝑙 𝐾𝑒𝑟𝑛 𝑒𝑛𝑐𝑜𝑛𝑡𝑟𝑎𝑚𝑜𝑠 𝑓 =
𝑝𝑖𝑒2
𝑝𝑢𝑙𝑔2
𝐷𝑖 = 0.652 𝑝𝑢𝑙𝑔 = 0,0543 𝑝𝑖𝑒
𝐿 = 16𝑝𝑖𝑒𝑠
𝑛 = 6 𝑝𝑎𝑠𝑜𝑠
𝑔𝑐 = 32,2
𝑙𝑏𝑚 𝑝𝑖𝑒
𝑙𝑏𝑓 𝑠2
= 4.17𝑒8
𝑙𝑏𝑓 ℎ2
𝜌 = 0.378 𝑙𝑏𝑚/𝑝𝑖𝑒3
𝜑𝑠 = 1
∆𝐹𝑎 =
𝑓 ∗ 𝐺𝑠
2
∗ 𝐿 ∗ 𝑛
2 ∗ 𝑔𝑐 ∗ 𝜌 ∗ 𝐷𝑖 ∗ 𝜑𝑠
=
𝑙𝑏𝑓
𝑝𝑖𝑒2
∗
𝑝𝑖𝑒2
𝑝𝑙𝑔2
= 𝑝𝑠𝑖
Caída de presión debida a los pasos de tubo:
∆𝐹𝑙 =
𝑣2
2 ∗ 𝑔
=
𝐺𝑡𝑢𝑏𝑜
𝜌 𝑡𝑢𝑏𝑜
2 ∗ 𝑔
𝑔𝑐 = 32,2
𝑙𝑏𝑓 𝑠2
= 4.17𝑒8
𝑙𝑏𝑓 ℎ2
𝜌 = 0.04266 𝑙𝑏𝑚/𝑝𝑖𝑒3
Reemplazando:

61
∆𝐹𝑙 =
𝑣2
2 ∗ 𝑔
= 𝑝𝑖𝑒𝑠
∆𝑃𝑙 = ∆𝐹𝑙 ∗ 𝜌 =
𝑙𝑏𝑓
𝑝𝑖𝑒2
∗
1 𝑝𝑖𝑒2
144 𝑝𝑙𝑔2
= 𝑝𝑠𝑖
Por lo tanto la caída total en el tubo se determina:
∆𝐹𝑡 = ∆𝑃𝑙 + ∆𝐹𝑎
8.7 Balances de masa y energía
8.7.1 Intercambiador de calor
Figura18: Intercambiador E-103 del proceso
Nombre Benceno 1 Energía int.
Fracción Vapor 0 1 0
Temperatura [°C] 37,78 100,00 0
Presión [Bar] 1,03 1,50 0
Flujo molar [Kmol/h] 98,58 98,58 0
Flujo másico [Kg/h] 7700,00 7700,00 0
Flujo LiqVol [m3/h] 8,73 8,73 0
Entalpia molar [kcal/kmol] 12358,51 21434,87 0
Flujo de calor [kcal/h] 1218288.51 2113026,05 894737,54

62
Tabla 15: Datos de corriente de entrada y salida del intercambiador
8.7.2 Tanque mezclador
Figura 19: Mezcladora MIX-100 del proceso de ciclohexano
Tabla 16: Datos de corriente de entrada y salida de la mezcladora

63
8.7.3 Compresor
Figura 20: Compresor K-100 para la recirculación de gases
Nombre 8 10 Energía de
compresor
Vapor 1 0,963 0
Temperatura [°C] 84,504 57,222 0
Presión [Bar] 21,029 22,750 0
Flujo molar [Kmol/h] 5532,370 5532,370 0
Flujo másico [Kg/h] 38116,403 38116,403 0
Flujo LiqVol [m3/h] 185,515 185,515 0
Entalpia molar
[kcal/kmol]
-1270,673 -1761,696 0
Flujo de calor [kcal/h] -
7029835,227
-
9746352,152
-
2716516,837
Tabla 17: Datos de corriente de entrada y salida del compresor

64
Figura 21: intercambiador E-132 para calentar la materia prima
Nombre 3 4 Energía int.2
Vapor 1 1
Temperatura [°C] 61,62 148,90
Presión [Bar] 1,5 7,00
Flujo molar [Kmol/h] 489,99 489,99
Flujo másico [Kg/h] 8489,08 8489,08
Flujo LiqVol [m3/h] 20,02 20,02
Entalpia molar [kcal/kmol] 4339.43 5257,96
Flujo de calor [kcal/h] 2126268.79 2576336,69 450067,90
Tabla 18: Datos de entrada y salida del intercambiador

65
8.7.5 Reactor
Figura 22: Reactor GBR-100 para la obtención de ciclohexano
Nombre 4 6 5 Energía del
reactor
Vapor 1 0 1 0
Temperatura [°C] 148,90 204,4 204,4 0
Presión [Bar] 6,380 4,409 4,409 0
Flujo molar [Kmol/h] 489,99 0 194,25 0
Flujo másico [Kg/h] 8489,08 0 8489,28 0
Flujo LiqVol [m3/h] 20,02 0 13,37 0
Entalpia molar [kcal/kmol] 5257,96 - 11220 -11220 0
Flujo de calor [kcal/h] 2576336,69 0 -2188228,23 -4757564.92

66
Tabla 19: Datos de corriente de entrada y salida del reactor
Figura 23: Condensador E-102 para enfriar el producto
Nombre 5 7 Energía int.3
Vapor 1 0,5646
Temperatura [°C] 204,4 78,00
Presión [Bar] 8,034 7,50
Flujo molar [Kmol/h] 194,25 194,25
Flujo másico [Kg/h] 8489,28 8489.28
Flujo LiqVol [m3/h] 13,37 13.37
Entalpia molar [kcal/kmol] -11264,82 -17121,01
Flujo de calor [kcal/h] -2188228,23 -3325813.17 1137584.94
Tabla 20: Datos de entrada y salida del condensador

67
8.7.7 válvula de separación
Figura 24: Separador gas-liquido vertical V-100
Nombre 7 9 8
Vapor 0,5646 0,00 1
Temperatura [°C] 78,00 77,33 77,33
Presión [Bar] 7,50 7,16 7,16
Flujo molar [Kmol/h] 194,25 84,13 110,12
Flujo másico [Kg/h] 8489.28 7055,57 1433,71
Flujo LiqVol [m3/h] 13.37 9.03 4,34
Entalpia molar [kcal/kmol] -17121,01 -35017,83 -3447,96
Flujo de calor [kcal/h] -3325813.17 -2946119.00 -379694,17
Tabla 21: Corrientes de entrada y salida del separador gas-liquido vertical
Composiciones a la salida del separador de fases
Nombre 7 9 8

68
9. PLANIFICACION Y EJECUCION
L a planificación de proyectos es obtener una distribución de las actividades en
el tiempo y una utilización de los recursos que minimice el coste del proyecto
cumpliendo con los condicionantes exigidos de: plazo de ejecución, tecnología
a utilizar, recursos disponibles, nivel máximo de ocupación de dichos recursos,
etc.
La distribución en el tiempo de dichas actividades y la consideración de los
recursos necesarios son las funciones a desarrollar en la planificación de
proyectos,
La distribución en el tiempo de dichas actividades se dividen en tres etapas:
Estudio de factibilidad del proyecto, Diseño de proyecto e inicio de
operaciones.
Benceno 0 0 0
Hidrógeno 0,4925 0,0036 0,8660
Ciclohexano 0,5075 0,9964 0,1340

69
MESES
ACTIVIDADES 1 2 3 4 5 6 7
1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4
1. ETAPA1: Estudio de factibilidad del
proyecto
1.1. Preinversión
1.2. Estudio de viabilidad técnico y
economico comercial
1.4. Organización y constitución de la
empresa
1.5. Negociación de contratos con los
financiadores
1.6. Firma de contratos con los construtores
de máquinas y equipos
2. ETAPA2: Diseño del proyecto
2.1. Estudio de mercado del producto
2.2. Analisis de materiales e insumos
1.3. Ubicación y emplazamiento de la planta
1.4. Ingenieria del proyecto
1.5. Descripción del proyecto
1.6. Organización de la planta y gastos
generales
1.7. Mano de obra
1.8. Planificación y ejecucción del proyecto
1.8 Evaluación financier
1.9 Impacto ambiental
3. ETAPA3: Inicio de operaciones

70
3.1. Firma de contrato con los financiadores
con los constructores
de maquina y equipos
3.2. Firma de contrato con los financiadores
de los materiales,
Insumos y otros
3.3 Construcción de obras civiles
3.4 Compra, montaje e instación de
productos
3.5 Compra de materiales primas e insumos
3.6 Contrataión y capacitación del personal
3.7 Inicio de prueba de funcionamiento y
producción
3.8 Verificación y ajustes
3.9 Puesta en marcha

71
10 EVALUACION FINANCIERA
10.1 Introducción
La evaluación financiera mide los méritos internos y externos del proyecto.
Tiene como propósito mostrar la capacidad del proyecto para hacer frente a las
obligaciones contraídas con terceros y estudiar la rentabilidad del capital
propio, se usara indicadores como la tasa interna de retorno (TIR).
10.2 Inversiones
Para la realización de la evaluación del proyecto es importante conocer las
inversiones que se requieren para el proyecto.
Las inversiones se descomponen en:
 Inversión fija
 Inversión diferida
 Costos de operaciones
 Ventas anuales
 Utilidad bruta
 Utilidad neta
 Evaluación económica
Inversión fija
La inversión fija son bienes materiales que están sujetos a la depreciación
como ser:
 Terrenos
 Maquinarias, equipos y vehículos
 Muebles y enseres
 Obras civiles e instalaciones
 Otros
Todos los activos que componen esta inversión están valorizados mediante
cotizaciones entregados por los proveedores de equipos, maquinarias,
muebles, enseres, vehículos, etc. En cuanto se refiere a los edificios, obras
civiles e instalaciones se realizó la cotización mediante un arquitecto, a
continuación se muestra en el resumen de los costos que se obtuvieron
mediante dichas cotizaciones.
Con los datos obtenidos en la sección anterior, sobre dimensiones y
condiciones de operación, se evalúan las inversiones fijas:

72
10.3 Valor actual neto (V.A.N.)
El valor actual neto generado por un proyecto es el valor actualizado de las
diferencias entre las entradas y salidas de efectivo que suceden durante la
vida útil de un proyecto a una tasa de interés predefinida.
 El V.A.N. > 0 se acepta el proyecto.
 El V.A.N. = 0 indiferencia.
 El V.A.N. < 0 se rechaza el proyecto.
La tasa de descuento a utilizarse en el proyecto es del 16% de acuerdo a la
tasa de interés del sector productor de alimento balanceado.
10.4 Tasa interna de retorno (T.I.R)
Es la tasa a la cual el valor actualizado de los ingresos en efectivo es igual al
valor actualizado de la salida de efectivo; la inversión se debe efectuar si la
T.I.R. es mayor que la tasa de rechazo o de mínima aceptabilidad. Se
considera una T.M.A. (tasa de mínima aceptabilidad) es de 16 %.
10.5 Determinación de costos de Inversión
La determinación de los costos de equipos se realiza según el método de
Guthrie presentado en la recopilación de Jiménez (2003) sobre análisis de
costos de inversión, para aquellos equipos que no se hallen en dicha
recopilación.
Mediante la siguiente ecuación:
𝐶 𝑚𝑑 = 𝐶 𝑏 ∗ 𝑓𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟
𝐶𝑓𝑜𝑏 = 𝐶 𝑏 ∗ 𝐹𝑚( 𝐹𝑑 + 𝐹𝑝)
𝐹𝑑 = 𝑓𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑡𝑖𝑝𝑜 𝑑𝑒 𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑐𝑎𝑚𝑏𝑖𝑎𝑑𝑜𝑟
𝐹𝑝 = 𝑓𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑝𝑟𝑒𝑠𝑖𝑜𝑛
𝐹𝑚 = 𝑓𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑚𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡𝑟𝑢𝑐𝑐𝑖𝑜𝑛
𝐶 𝑚𝑑𝑎 = 𝐶 𝑚𝑑 + (𝐶𝑓𝑜𝑏 − 𝐶 𝑏)
Donde:
𝐶 𝑚𝑑𝑎=costo de modulo desnudo ajustado
𝐶 𝑚𝑑 = 𝑐𝑜𝑠𝑡𝑜 𝑑𝑒 𝑚𝑜𝑑𝑢𝑙𝑜 𝑑𝑒𝑠𝑛𝑢𝑑𝑜
𝐶𝑓𝑜𝑏 = 𝑐𝑜𝑠𝑡𝑜 𝑎𝑗𝑢𝑠𝑡𝑎𝑑𝑜
𝐶 𝑏 = 𝑐𝑜𝑠𝑡𝑜 𝑏𝑎𝑠𝑒

73
Y
𝐶 𝑚𝑜𝑑𝑢𝑙𝑜 = 1.15 𝑥 𝐶 𝑚𝑑𝑎
Donde Cmódulo nos indica el costo real del equipo en la actualidad y Cmda modulo
corregido en base al módulo desnudo.
Fig. Valores de índice de construcción de plantas
10.6 DISEÑO DE EQUIPOS
DETERMINACION DEL COSTO DE INTERCAMBIADOR DE CALOR
Datos
Área de transferencia: 107,64 ft2
Costo base de intercambiadores de calor
𝐶 𝑏 = 1000 $
Factor modulo

74
𝐶 𝑚𝑑 = 1000 ∗ 3.39 = 3390
Factor de material de la coraza
Fd = 1
Fp = 0
Fm = 1.05
𝐶𝑓𝑜𝑏 = 1000 ∗ 1.05(0+ 1)
𝐶𝑓𝑜𝑏 = 1050

75
𝐶 𝑚𝑑𝑎 = 3390 + (1050− 1000)
𝐶 𝑚𝑑𝑎 = 3440(𝑒𝑛 𝑒𝑙 𝑎ñ𝑜 1968)
𝐶 𝑚𝑑𝑎( 𝑎𝑐𝑡𝑢𝑎𝑙) = 3440 ∗
394.1
113.7
𝐶 𝑚𝑑𝑎 ( 𝑎𝑐𝑡𝑢𝑎𝑙) = 11923 $
𝐶 𝑚𝑜𝑑𝑢𝑙𝑜 = 11923 ∗ 1.15
𝐶 𝑚𝑜𝑑𝑢𝑙𝑜 = 13712 $
Datos
Área de transferencia: 129 ft2
𝐶 𝑏 = 1000 $
Factor modulo

76
𝐶 𝑚𝑑 = 1000 ∗ 3.39 = 3390
Fd = 1
Fp = 0
Fm = 1.05
𝐶𝑓𝑜𝑏 = 1000 ∗ 1.05(0+ 1)
𝐶𝑓𝑜𝑏 = 1050

77
𝐶 𝑚𝑑𝑎 = 3390 + (1050− 1000)
𝐶 𝑚𝑑𝑎 = 3440(𝑒𝑛 𝑒𝑙 𝑎ñ𝑜 1968)
394.1
113.7
𝐶 𝑚𝑜𝑑𝑢𝑙𝑜 = 11923 ∗ 1.15
𝐶 𝑚𝑜𝑑𝑢𝑙𝑜 = 13712 $
DETERMINACION DEL COSTO DEL REACTOR
Volumen del reactor = 3,89 m3

79
Para determinar el costo del reactor se lo considera como un recipiente de
proceso de características especiales. Según Jiménez tenemos:
Grafica se determinó un costo aproximado
De la gráfica encontramos un costo base: Costo base = 1100 $𝑢𝑠
De la tabla de ajuste se determina:
Fp = 1.01 Fm = 3.67
De esta forma se determina que el costo de sin ajuste:
𝐶𝑜𝑠𝑡𝑜 = 𝐶𝑜𝑠𝑡𝑜𝐵𝑎𝑠𝑒 𝑥 𝐹𝑝 𝑥 𝐹𝑚

80
𝐶𝑜𝑠𝑡𝑜𝑆𝑖𝑛𝐴𝑗𝑢𝑠𝑡𝑎𝑟 = 1100 ∗ 3.67 ∗ 1.01 = 4077,37 $𝒖𝒔
Obteniendo el valor Normalizado suponiendo un factor de módulo de igual a 1:
𝐶𝑜𝑠𝑡𝑜 = 4077,37 𝑥 1 = 4077,37 $𝑢𝑠
El valor real del equipo se determina por:
𝐶𝑜𝑠𝑡𝑜𝑅𝑒𝑎𝑙 = 4077,37 + (4077,37 − 1100) = 7054,74 $𝑢𝑠
Corrigiendo el valor para el año en curso e introduciendo un margen del 15%
para contingencias:
𝑪𝒐𝒔𝒕𝒐 𝑹𝒆𝒂𝒍 𝑻𝒐𝒕𝒂𝒍 𝑨𝒄𝒕𝒖𝒂𝒍 = 𝟕𝟎𝟓𝟒, 𝟕𝟒 𝒙 𝟑. 𝟒𝟕 𝒙 𝟏.𝟏𝟓 = 𝟐𝟖𝟏𝟓𝟐 $𝒖𝒔
Datos
Área de transferencia: 150 ft2
𝐶 𝑏 = 1000 $
Factor modulo

81
𝐶 𝑚𝑑 = 1000 ∗ 3.39 = 3390
Fd = 1
Fp = 0
Fm = 1.05
𝐶𝑓𝑜𝑏 = 1000 ∗ 1.06(0+ 1)
𝐶𝑓𝑜𝑏 = 1060

82
𝐶 𝑚𝑑𝑎 = 3390 + (1060− 1000)
𝐶 𝑚𝑑𝑎 = 3450(𝑒𝑛 𝑒𝑙 𝑎ñ𝑜 1968)
394.1
113.7
𝐶 𝑚𝑜𝑑𝑢𝑙𝑜 = 11958 ∗ 1.15
𝐶 𝑚𝑜𝑑𝑢𝑙𝑜 = 13752 $
10.7 RESUMEN DE COSTOS DE MAQUINARIA Y EQUIPOS:
Equipos Costo ($)
Reactor 28152
Intercambiador 41176
Mezcladores 500
Válvula de separación 16604
Total 86432
Para el cálculo de la inversión fija (IF)
IF = IE + IA
10.8 Capital de Trabajo (IW):
El capital circulante se relaciona con la inversión inicial debido a que es
necesario realizar una primera inversión en diferentes costes de materiales
como materias primas y servicios para comenzar la producción. Este dinero es
destinado a diferentes pagos para poder hacer el ciclo productivo y finalmente
vender el producto, después de empezar la actividad económica, también es
necesario este capital para poder hacer frente a los pagos de carácter
inmediato.
Para poder establecer un valor del capital en circulación, este se aproxima a un

83
rango de entre el 10-30% de las ventas. En una primera aproximación este
valor de las ventas puede ser desconocido, se acaba aplicando que el capital
circulante es del 10-30% del inmovilizado, el valor estándar es del 20%.
10.9 CALCULO DEL COSTO DE INVERSION:
I = IF + IW
Costo administrativo CA:
CANTIDAD SUELDO Bs/mes TOTAL
( $ /año)
Gerente general 1 10000 18150
Gerente producción 1 7000 12710
Gerente comercialización 1 7000 12710
Ingenieros 3 4000 21780
Técnicos 2 2500 9088
Obreros 20 1500 54471
Limpieza 2 1140 5230
Seguridad 2 1140 5230
Chofer 1 1140 1140
Otros 3 800 2400
Total 36 142909
Utilidad Bruta:
La utilidad bruta se obtiene restando el costo de equipos auxiliares,
costos de producción a las ventas.

84
R = IV – CA – CP = $ / año
Impuestos:
I = R * 0.13 = $ / año
Utilidad Neta:
P = R – i = $ / año
10.10 TASA INTERNA DE RETORNO (TIR):
Finalmente, la tasa interna de retorno se evalúa como el cociente entre la
utilidad neta y la inversión:
TIR = (P / I)*100
Las cantidades de inversión quedan fijadas de acuerdo al análisis económico
en el apéndice de evaluación financiera con ayuda de las hojas de cálculo de
EXCEL que se encuentran a continuación.
COSTO DE FABRICA EN US$ CAP.:100%
DESCRIPCION TIPO DE COSTO AÑO 5
1.- MATERIAS PRIMAS, MAT. E INS. 157.038,7
Benceno CV 85.338,0
Hidrogeno CV 49.991,0
Catalizador HTC-400 CV 15.907,0
Barril CV 4.210,0
Etiquetas CV 1.592,7
2.- MANO DE OBRA 142.904,0
Gerente de produccion CF 12.705,0
Operarios de planta CF 54.471,0
Personal eventual CV 75.728,0
3.- GASTOS GENERALES DE FABRICA 5.303,4
Energia electrica CV 223,4
Agua CV 430,0
Deshechos CV 3.400,0
Otros gastos CF 1.250,0
TOTAL COSTO DE FABRICA 305.246,1

85
INVERSIONES FIJAS en US$
DESCRIPCION VIDA UTIL Año 0
terreno 0 15.800
obras civiles 40 47.400
equipos de produccion 10 86.432
equipo auxiliar 5 5.000
muebles de oficina 10 3.000
equipo computacional 3 500
TOTAL 158.132
INVERSIONES FIJAS Y REPOSICIONES
DESCRIPCION VIDA UTIL Año 0 1(20%) 2(60%) 3(100%) 4(100%) 5(100%)
terreno 0 15.800 0 0 0 0 0
obras civiles 40 47.400 0 0 0 0 0
equipos de produccion 10 86.432 0 0 0 0 0
equipo auxiliar 5 5.000 0 0 0 0 0
muebles de oficina 10 3.000 0 0 0 0 0
equipo computacional 3 500 0 0 500 0 0
TOTAL 158.132 0 0 500 0 0
DEPRECIACIONES Y CASTIGOS
DESCRIPCION VIDA UTIL Año 0
1(20%) 2(60%) 3(100%) 4(100%) 5(100%)
Valor Resid.
terreno 0 15.800 0 0 0 0 0 15800
obras civ iles 40 47.400 1185 1185 1185 1185 1185 41475
equipos de producción 10 86.432 8643,2 8643,2 8643,2 8643,2 8643,2 43216
equipo auxiliar 5 5.000 1000 1000 1000 1000 1000 0
muebles de of icina 10 3.000 300 300 300 300 300 1500
equipo computacional 3 500 167 167 167 167 167 -333
GKPP 5 5.000 1000 1000 1000 1000 1000 0
TOTAL 163.132 12295 12295 12295 12295 12295 101658
RESUMEN DE INVERSIONES
DESCRIPCION Año 0 1(20%) 2(60%) 3(100%) 4(100%) 5(100%)
Inversiones Fijas 121500 0 0 500 0 0
GKPP 5000
Incremento de K trabajo 4000 8000 8000
TOTAL 126500 4000 8000 8500 0 0

86
COSTO DE FABRICACION DE CICLOHEXANO TM POR AÑO EN US$
DESCRIPCION
TIPO DE
COSTO 1 (20%) 2 (60%) 3 (100%) 4 (100%) 5 (100%)
1.- MATERIAS PRIMAS, MAT. E INS. 21410 64229 157039 107048 107048
Materia prima CV 17068 51203 85338 85338 85338
Catalizador CV 3181,4 9544,2 15907 15907 15907
Barril CV 842 2526 4210 4210 4210
Etiquetas CV
318,5483
8
955,6451
4
1592,741
9
1592,741
9
1592,741
9
2.- MANO DE OBRA 82321,6 112612,8 142904 142904 142904
Gerente de produccion CF 12705 12705 12705 12705 12705
Operarios de planta CF 54471 54471 54471 54471 54471
Personal eventual CV 15145,6 45436,8 75728 75728 75728
3.- GASTOS GENERALES DE
FABRICA 2061 3682 5303 5303 5303
energia electrica CV 45 134 223 223 223
agua CV 86 258 430 430 430
deshechos CV 680 2040 3400 3400 3400
otros gastos CF 1250 1250 1250 1250 1250
TOTAL COSTO DE FABRICA 105792 180523 305246 255255 255255
Total COSTO FIJO 68426 68426 68426 68426 68426
Total COSTO VARIABLE 37366 112097 186829 186829 186829
105792 180523 255255 255255 255255
RESUMEN DE COSTOS DE PRODUCCION EN US$
DESCRIPCION 1(20%) 2(60%) 3(100%) 4(100%) 5(100%)
costos de fabrica 105792 180523 305246 255255 255255
costos de administracion 30000 30000 30000 30000 30000
costos de comercializacion 76251 78387 80582 82838 86093
COSTO DE OPERACIÓN 212043 288910 415828 368093 371348
depreciaciones 12295 12295 12295 12295 12295
COSTOS DE PRODUCCION 224338 301205 428123 380388 383643
VOLUMEN DE PRODUCCION 53.141 54.629 56.159 57.731 60.000
COSTO UNITARIO 4,2 5,5 7,6 6,6 6,4

87
Total COSTO FIJO 110.721 110.721 110.721 110.721 110.721
Total COSTO VARIABLE 113.617 190.484 267.411 269.667 272.922
224.338 301.205 378.132 380.388 383.643
COSTO UNITARIO VARIABLE 2,1 3,5 4,8 4,7 4,5
INGRESOS DEL PROYECTO EN US$ PVu = 8,5
DESCRIPCION 1(20%) 2(60%) 3(100%) 4(100%) 5(100%)
volumen de produccion 53.141 54.629 56.159 57.731 60.000
ingreso por ventas 451.699 464.347 477.352 490.714 510.000
PUNTO DE EQUILIBRIO 17.404 17.404 17.404 17.404 17.404
ESTADO DE RESULTADOS EN US$
DESCRIPCION 1(20%) 2(60%) 3(100%) 4(100%) 5(100%)
INGRESOS 451699 464347 477352 490714 811658
ventas 451699 464347 477352 490714 510000
valor residual 0 0 0 0 101658
valor de rescate de trabajo 0 0 0 0 200000
EGRESOS 232252 309119 436037 388302 391557
costo de operación 212043 288910 415828 368093 371348
intereses 3000 2509 1968 1373 719
amortizacion 4914 5405 5946 6540 7194
depreciacion 12295 12295 12295 12295 12295
UTILIDAD BRUTA 219446 155228 41315 102412 420100
impuesto IVA 0 12407 -2467 30628 18025
impuesto IT 13551 13930 14321 14721 15300
base disponible 205895 128891 29461 57062 386776
IUE 51474 32223 7365 14266 96694
UTILIDAD NETA (PERDIDA) 154422 96668 22096 42797 290082
CALCULODEL IMPUESTO IVA EN US$
0 1(20%) 2(60%) 3(100%) 4(100%) 5(100%)
compras IVA 163132 252043 368910 496328 368093 371348
ventas IVA 0 451699 464347 477352 490714 510000
V-C(Base Imponible) -163132 199655 95436 -18977 122621 138652
13% de V-C -21207 25955 12407 -2467 15941 18025

88
ACUMULADO -21207 4748 17155 14688 30628 48653
IVA 0 4748 12407 -2467 30628 18025
CALCULO DE IMPUESTOS TOTALES
DESCRIPCION 0 1(20%) 2(60%) 3(100%) 4(100%) 5(100%)
IVA 0 4748 12407 -2467 30628 18025
IT 0 13551 13930 14321 14721 15300
IUE 0 51474 32223 7365 14266 96694
TOTAL 0 69773 58560 19219 59615 130019
RENTABILIDAD A LA INVERSION
1(20%) 2(60%) 3(100%) 4(100%) 5(100%)
DESCRIPCION 0 1 2 3 4 5
INGRESOS 0 451699 464347 477352 490714 811658
ventas 0 451699 464347 477352 490714 510000
valor residual 0 0 0 0 0 101658
recuperacion de K trabajo 0 0 0 0 0 200000
EGRESOS 163132 321816 427470 515547 427708 501367
inversiones totales 163132 40000 80000 80500 0 0
costo de operación 0 212043 288910 415828 368093 371348
impuestos 0 69773 58560 19219 59615 130019
FLUJO NETO -163132 129882 36877 -38195 63005 310291
factor (1/(1+i)^n)= 1 0,90909 0,82645 0,75131 0,68301 0,62092
COSTO 163132 292560 353281 387338 292130 311310
BENEFICIO 0 410635 383757 358641 335164 503976
INVERSION: VAN(10%) = 192422 C= 1799751,0
B/C = 1,11 B= 1992173,2
TIR = 42,9%
SERVICO A LA DEUDA CUOTA FIJA Interes anual de = 10%
SALDO 30.000 25.086 19.681 13.735 7.194 0
INTERESES 0 3.000 2.509 1.968 1.373 719
AMORTIZACIONES 0 4.914 5.405 5.946 6.540 7.194
CUOTA 0 7.914 7.914 7.914 7.914 7.914

89
CORRIENTES DE LIQUIDEZ PARA LA PLANIFICACION FINANCIERA EN US$
DESCRIPCION 0 1(20%) 2(60%) 3(100%) 4(100%) 5(100%)
FUENTES 130000 451699 464347 477352 490714 811658
capital social 100000 0 0 0 0 0
credito 30000 0 0 0 0 0
ventas 0 451699 464347 477352 490714 510000
recuperacion de K de trabajo 0 0 0 0 0 200000
EGRESOS 163132 329730 435384 523461 435622 509281
inversiones totales 163132 40000 80000 80500 0 0
intereses 0 3000 2509 1968 1373 719
amortizaciones 0 4914 5405 5946 6540 7194
impuestos 0 69773 58560 19219 59615 130019
FLUJO(EXCEDENTE/DEFICIT) -33132 121968 28963 -46109 55091 302377
FLUJO ACUMULADO -33132 88836 117799 71690 126781 429158
CORRIENTES DE LIQUIDEZ - SIN CREDITO
FLUJO(EXCEDENTE/DEFICIT) -63132 121968 28963 -46109 55091 302377
FLUJO ACUMULADO -63132 58836 87799 41690 96781 399158
RENTABILIDAD AL CAPITAL SOCIAL
1(20%) 2(60%) 3(100%) 4(100%) 5(100%)
INGRESOS 0 451699 464347 477352 490714 811658
ventas 0 451699 464347 477352 490714 510000
recuperacion de K trabajo 0 0 0 0 0 200000
EGRESOS 100000 219957 296824 423742 376007 379262
capital social 100000 0 0 0 0 0
intereses 0 3000 2509 1968 1373 719
amortizaciones 0 4914 5405 5946 6540 7194
impuestos 0 69773 58560 19219 59615 130019
FLUJO NETO -100000 231741 167523 53609 114707 432395

90
factor (1/(1+i)^n)= 1 0,909090909 0,826446281 0,751314801 0,683013455 0,620921323
COSTO 100000 199961 245309 318364 256818 235492
BENEFICIO 0 410635 383757 358641 335164 503976
INVERSION: VAN(10%) = 636230 C= 1355944
B/C = 1,4692 B= 1992173
TIR = 202,3%
TIR = 42,9%
Del estudio económico realizado, utilizando el criterio de la tasa interna de
retorno se puede concluir que la construcción de la planta indica la viabilidad ya
que un TIR de casi 1% indica que del 100% invertido solo un 1% es recuperado
solo en el primer año, de ello podemos concluir que recuperaremos lo
invertido.
11. BIBLIOGRAFÍA
11.1 Libros
 Procesos de transferencia de calor; Donald Kern; Mc Graw Hill, USA
 Procesos de transporte y operaciones unitarias Christie J. GEANKOPLIS
tercera edición MEXICO, 1998
 Fogler, H Scott. Elementos de ingeniería de las reacciones químicas.
Editorial Prentice Hall 4º edición
11.2 Sitios de internet
 http://rodin.uca.es/xmlui/handle/10498/6780/browse?value=Ciclohexano
&type=subject
 www.bnamericas.com/.../planta-de-produccion-de-aromaticos-benceno
 http://mcgroup.co.uk/researches/cyclohexane-cx
 http://www.reuters.com/article/2012/01/17/idUS118406+17-Jan-

91
2012+BW20120117
 http://www.smartexport.com/es/Ciclohexano.290211.html
 http://www.plastemart.com/upload/literature/steady-expansion-global-
benzene
 capacity-Asia-Middle-East-world-consumption-benzene.asp
 http://www.elconfidencialquimico.com/2/0/0/866/el-precio-del-benceno-
se-mantiene-por-la-senda-alcista-en-2013-y-sube-69-eurotm
 catarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/documentos/lpro/...e.../capitulo4.pdf
 www.diquima.upm.es/old_diquima/docencia/.../docs/ciclohexano2.pdf
 “Datos Económicos-Industriales”, Artículo publicado por el INE en
Febrero del 2010, ref. 258-CB.
 Experiencias de Bolivia sobre la Industrialización de los Recursos
Naturales
 Bolivia: Decreto Supremo Nº 23177, 12 de junio de 1992

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