Diseño del proceso de producción de ácido acrílico e impacto económico del diseño del reactor

Abstract

La ingeniería química ha realizado una labor muy importante en la sociedad contemporánea durante décadas y es, sin duda, una de las bases de su desarrollo. Hoy en día, una gran variedad de bienes que son consumidos por la sociedad, y que sin ellos la vida sería más difícil, provienen de la industria química. Ejemplos de estos bienes son los medicamentos o fertilizantes agrícolas que tienen su origen en un proceso químico. Éstos se desarrollan gracias a la ingeniería química, que es la rama ingenieril que estudia la transformación de materias primas en productos químicos mediante reacciones químicas. Por otra parte, es necesario afirmar que la industria química, además de resolver problemas que conciernen a la sociedad, tiene el objetivo de obtener el máximo beneficio económico ofreciendo productos que se adecuan a la calidad que el consumidor demanda, y, por supuesto, teniendo en cuenta el impacto medioambiental que pueden causar. En cuanto a la finalidad del presente trabajo, el objetivo principal es el diseño del proceso de obtención de ácido acrílico vía oxidación parcial catalítica del propileno utilizando la herramienta informática Aspen Plus que permite el diseño y la simulación de procesos. Concretamente, el diseño del proceso descrito en Turton et al. (Turton, et al., 2003) se emplea como base para la elaboración del presente trabajo. Además, otros objetivos del trabajo son el análisis económico del proceso y la evaluación del impacto económico del diseño del reactor. El ácido acrílico sirve de materia prima para la producción de acrilatos, que combinados con determinados compuestos químicos dan lugar a polímeros utilizados en la fabricación de plásticos (polimetilmetacrilato, PMMA), adhesivos, pinturas (pintura acrílica), fibras textiles (acrilonitrilo) o polímeros superabsorbentes como el poliacrilato de sodio. Éstos, los polímeros superabsorbentes, son capaces de absorber y retener enormes cantidades de un líquido en relación a su propia masa. Los polímeros superabsorbentes se utilizan principalmente en pañales y toallas higiénicas, y constituyen un tercio del consumo de ácido acrílico y se estima un crecimiento del 5% al año en el periodo 2016-21 (IHS Markit, 2017). Para la realización del trabajo se sigue la metodología de Douglas (Douglas, 1988) que se sirve de una descomposición jerárquica para realizar el diseño conceptual del proceso. El procedimiento jerárquico está constituido de diferentes niveles, siendo el primero donde se establecen las bases del diseño, seguido del estudio de la química y la termodinámica, y así sucesivamente hasta completar todos los niveles y obtener el diseño del proceso completo con su correspondiente diagrama de flujo.