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DISEÑO DE UNA PLANTA DE ÁCIDO FOSFÓRICO A PARTIR DE ROCA FOS

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by

Maria Alejandra Gutierrez

on 7 July 2014

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Transcript of DISEÑO DE UNA PLANTA DE ÁCIDO FOSFÓRICO A PARTIR DE ROCA FOS

Materia Prima
DATOS ESPECÍFICOS
Balance de materia
Materias primas
Cinética de reacción
DISEÑO DE UNA PLANTA DE ÁCIDO FOSFÓRICO A PARTIR DE ROCA FOSFÓRICA y ÁCIDO SULFÚRICO
1. ROCA FOSFÓRICA:
se obtendrá de 3 yacimientos aledaños en la zona de Boyacá :

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 .
Tota:

Puede tener 2 a 3 millones de toneladas probables. Contiene de 16 a 20% de P2O5.
Sogamoso:
tiene de 4 a 6 millones de toneladas, con 20% de P2O5.
2. ácido sulfúrico
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.
Características de roca fosfórica
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
• K1=5.7*10-3 (pK1= 2.2)
• K2=6.2*10-8 (pK2= 7.2)
• K3=2.2*10-13(pK3=12.7)
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)

Producción diaria
Producción anual
Equipos
1. Molino
:
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:
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).
Su material debe ser en acero inoxidable con agitador de hélice
3. Lavador de gases:
se usa para eliminar algunas partículas y/o gases de escape de las corrientes de la industria, coo el flúor. en este proceso se recomienda usar uno tipo Venturi.
3 componentes:
ejector:
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.
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.
eliminador de gotas:
se separa el líquido presente en el flujo de gases, antes de ser emitido por la chimenea
.

Equipos
4. Decantador:
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.
5. Filtro:
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.
6. Evaporador:
elimina cierta cantidad de agua, para obtener el producto deseado con mayor concentración. Asumiendo que el ácido fosfórico sale de la etapa de filtración, entra al evaporador a una temperatura de 70°C. La concentración de entrada al evaporador es de 51,17% H3PO4
Equipos
7, Tanques de almacenamiento
8. Dosificadores:
9. Caldera
: se usa para obtener un control de temperatura en el reactor de producción de ácido fosfórico y en las demás unidades. se usa una pirotubular.
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 acido fosfórico al dosificador.
• Bomba 2: se impulsa el acido sulfurico al dosificador.




• Bomba 3: se impulsa el acido fosfórico que sale del decantador al filtro.
• Bomba 4: se impulsa el acido fosfórico filtrado al evaporador.
• Bomba 5: se impulsa el acido fosfórico débil del tanque de reciclo al dosificador de ácido fosfórico.

Mano de obra
Costos de producción
Servicios
UTILIDADES
Precio roca fosfórica
Utilidades
MERCADO
El 70% de la producción de ácido fosfórico se usa para producir de fertilizantes fosfóricos.

Posibles clientes: fertilizantes y empresas gasesosas como:
• Industria Nacional de Gaseosas S.A.
• Gaseosas Posada Tobón S.A.
• Gaseosas Lux S.A.
• AjeColombia S.A
• Gaseosas Colombianas S.A.

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% , 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.


INVERSIÓN TOTAL
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