T abajo Fin de G ado
Ingenie ía
Química
Ingenie ía Básica de una Plan a de P oducción de
Policlo u o de Vinilo (PVC) G anula
Au o :
C is óbal Bel án Domínguez
Tu o :
Manuel Campoy Na anjo
Dep.
Escuela Técnica Supe io de Ingenie ía
Equa ion Chap e 1 Sec ion 1
T abajo Fin de G ado
Química
Ingenie ía Básica de una Plan a de P oducción de
Policlo u o de Vinilo (PVC) G anula
C is óbal Bel án Domínguez
Manuel Campoy Na anjo
Dep.
Ingenie ía Química y Ambien al
Escuela Técnica Supe io de Ingenie ía
Uni e sidad de Se illa
Se illa, 2016
Equa ion Chap e 1 Sec ion 1
Ingenie ía Básica de una Plan a de P oducción de
Policlo u o de Vinilo (PVC) G anula
T abajo Fin de G ado
Ingenie ía Química
Ingenie ía básica de una Plan a de P oducción
de PVC g anula
Au o :
C is óbal Bel án Domínguez
Tu o :
Manuel Campoy Na anjo
Depa amen o de Ingenie ía Química y Ambien al
Escuela Técnica Supe io de Ingenie ía
Uni e sidad de Se illa
Se illa, 2016
T abajo Fin de G ado
Ingenie ía básica de una Plan a de P oducción de PVC g anula
Au o :
C is óbal Bel án Domínguez
Tu o :
Manuel Campoy Na anjo
El ibunal nomb ado pa a juzga el P oyec o a iba indicado, compues o po
los siguien es miemb os:
P esiden e:
Vocales:
Sec e a io:
Acue dan o o ga le la cali icación de:
Se illa, 2016
El Sec e a io del T ibunal
AGRADECIMIENTOS
En p ime luga quie o ag adece a mi amilia odo el apoyo ecibido, no sólo
du an e la ealización de es e abajo, sino a lo la go de odos es os años de
es udio.
También me gus a ía mos a mi ag adecimien o a odos los compañe os y
p o eso es que me han ayudado a lo la go de la ca e a.
En especial, quie o exp esa mi más since a g a i ud al p o eso D. Manuel
Campoy Na anjo, po su dedicación y supe isión du an e oda la ealización
del p esen e p oyec o.

RESUMEN
En el p esen e p oyec o se lle a a cabo la ingenie ía básica de una plan a de
p oducción de policlo u o de inilo (PVC) g anula a pa i de clo o y e ileno
como ma e ias p imas. Es a plan a posee una capacidad de p oducción anual
de 55.000 oneladas al año.
El complejo indus ial en el cual anscu e es e p oceso cons a de dos
plan as de ab icación dis in as: la de clo u o de inilo (CVM) y
pos e io men e la del p opio policlo u o de inilo.
En la p ime a de ellas iene luga la o mación de diclo oe ano (DCE), que es
un p oduc o in e medio en la ob ención del clo u o de inilo y que se p oduce
median e dos ope aciones dis in as, como son la clo ación di ec a del e ileno
y la oxiclo ación.
El siguien e paso es la pu i icación de dicho diclo oe ano, p oceden e de
ambas ías y que se ealiza en una unidad o mada po dos columnas de
des ilación.
Pos e io men e, el DCE depu ado se alimen a a un eac o de c aqueo o
pi ólisis pa a p oduci el clo u o de inilo monóme o y ambién se gene a
ácido clo híd ico. A la salida del eac o el p oduc o compues o po CVM, HCl
y diclo oe ano no con e ido en a en una nue a e apa depu ación. En ella se
sepa an el ácido clo híd ico y el DCE (que se eci culan al eac o de
oxiclo ación y a la ase de pu i icación de diclo oe ano, espec i amen e) del
clo u o de inilo, que se á empleado en la siguien e plan a como ma e ia
p ima pa a ab ica el PVC.
A con inuación, se encuen a la plan a de policlo u o. El CVM ob enido en el
p oceso an e io se in oduce como alimen ación a un eac o de
polime ización, jun o con agua desmine alizada y una se ie de adi i os, pa a
p oduci la esina de PVC en suspensión.
El p oduc o esul an e del eac o , que es un “slu y” o mado básicamen e
po PVC, agua y CVM no polime izado, pasa po una ase de desgasado y po
una columna de s ipping pa a e i a odo el po cen aje de monóme o que
con iene y se en ía a una unidad de cen i ugado en la cual se sepa an el
agua po un lado y el PVC húmedo po o o.
Finalmen e, dicho PVC húmedo se alimen a a un secado jun o con ai e seco
p ecalen ado y de es e equipo salen dos co ien es: una con ai e húmedo y
o a con PVC seco, el cual se en ía, as pasa po una e apa de amizado
pa a cumpli con las especi icaciones de p oduc o eque idas, a unos silos de
almacenamien o desde los cuales se dis ibui á la esina de policlo u o de
inilo p oducida.
ABSTRACT
In he p esen p ojec i is ca ied ou he basic enginee ing o a p oduc ion
plan o g anula poly inylchlo ide (PVC) om chlo ine and e hylene as aw
ma e ials. This plan has an annual p oduc ion capaci y o 55,000 ons pe
yea .
The indus ial complex in which his p ocess akes place has go wo di e en
plan s o manu ac u e: inyl chlo ide (CVM) and poly inylchlo ide.
In he i s o hese akes place he o ma ion o dichlo oe hane (DCE), which
is an in e media e p oduc in he p epa a ion o inyl chlo ide and i is
p oduced by wo di e en ope a ions, such as di ec chlo ina ion o e hylene
and oxychlo ina ion.
The nex s ep is he pu i ica ion o he dichlo oe hane, om bo h ope a ions
and i is pe o med in a uni consis ing o wo dis illa ion columns.
Subsequen ly, he pu i ied DCE is ed in o a c acking o py olysis eac o o
p oduce inyl chlo ide monome and hyd ochlo ic acid oo. On lea ing he
eac o he p oduc composed o CVM, HCl and dichlo oe hane no
ans o med en e in o a new s age o pu i ica ion. In his s age, hyd ochlo ic
acid and DCE (which a e eci cula ed o he oxychlo ina ion eac o and he
pu i ica ion s age dichlo oe hane, espec i ely) a e sepa a ed o inyl
chlo ide, which will be used in he nex plan as aw ma e ial o making PVC.
In he poly inyl chlo ide plan , he CVM ob ained in he p e ious p ocess is
ed o a polyme iza ion eac o , oge he wi h demine alized wa e and
addi i es o p oduce PVC esin in suspension.
The p oduc om he eac o , which is a "slu y" basically o med by PVC,
wa e and CVM unpolyme ized, goes h ough a phase o degassing and
column s ipping o emo e all pe cen monome con aining and sen o a
uni o cen i uge in which he wa e on one side and we PVC on he o he
a e sepa a ed.
Finally, he we PVC is ed in o a d ye wi h p ehea ed d y ai and he e a e
wo s eams ha go ou om his equipmen : one wi h humid ai and o he
wi h d y PVC, which is sen , a e passing h ough a sc eening s ep o mee
speci ica ions p oduc equi ed, o some s o age silos om which he
poly inylchlo ide esin p oduced is dis ibu ed.
ÍNDICE
1. In oducción 15
1.1. De inición del P oyec o 15
1.1.1. Bases del p oyec o 15
1.1.2. Alcance del p oyec o 15
1.1.3. Localización de la ins alación 16
1.2. El PVC y sus ca ac e ís icas 20
1.3. P ocesos de ob ención de PVC 22
2. Memo ia Desc ip i a y Jus i ica i a 29
2.1. P oceso de P oducción del clo u o de inilo 29
2.1.1. An eceden es 31
2.1.2. Ma e ias p imas 32
2.1.2.1. Ca ac e ís icas de las ma e ias p imas 32
2.1.2.2. P oceso de ob ención de las ma e ias p imas 32
2.1.3. Clo ación di ec a 34
2.1.4. Oxiclo ación 38
2.1.5. Depu ación de diclo oe ano 41
2.1.6. Pi ólisis (c acking) del diclo oe ano 43
2.1.7. Depu ación del clo u o de inilo monóme o 45
Figu a 20. Esquema unidad de depu ación de DCE 64
Figu a 21. Esquema unidad de depu ación de clo u o de inilo 68
Figu a 22. P oceso de p oducción de diclo oe ano 78
Figu a 23. P ecalen ado del ai e de secado 82
Figu a 24. Secado del PVC húmedo 83
Figu a 25. Unidad de depu ación de DCE 90
Figu a 26. Unidad de depu ación de CVM 102

Ingenie ía básica de una Plan a de P oducción de PVC g anula
C is óbal Bel án Domínguez Página 15
1. INTRODUCCIÓN
1.1. De inición del P oyec o
1.1.1. Bases del p oyec o
El obje i o del p esen e p oyec o es ealiza la ingenie ía básica de una
plan a de p oducción de policlo u o de inilo (PVC) g anula . Dicho p oyec o
aba ca desde la ecepción de las ma e ias p imas necesa ias, que son el clo o
y el e ileno, has a la p oducción de la esina de PVC po el mé odo de
suspensión, con el consiguien e p oceso de acabado que sa is aga los
equisi os y su co espondien e p epa ación pa a se dis ibuida o
come cializada.
La plan a se encuen a ubicada en Palos de la F on e a (Huel a) y posee una
capacidad de p oducción de 55.000 oneladas de PVC al año.
1.1.2. Alcance del p oyec o
El abajo se cen a en:
- Una in oducción sob e el policlo u o de inilo y sus ca ac e ís icas, que
pe mi en su empleo en mul i ud de aplicaciones, así como los dis in os
p ocesos que exis en pa a su ob ención.
- Una desc ipción comple a del p oceso lle ado a cabo pa a p oduci esina
de policlo u o de inilo a pa i de las ma e ias p imas, indicando da os y
condiciones de ope ación de los di e en es equipos o unidades que
cons i uyen el p oceso global.
- Una memo ia de cálculo que incluye el desa ollo de los balances de
ma e ia y ene gía de las dos plan as de ab icación en las cuales iene luga
el p oceso, jun o con el diseño de los equipos p incipales que con o man las
sucesi as e apas de p oducción.
- Una se ie de mediciones pa a e ec ua la es imación del cos e indi idual de
cada ase del p oceso y del p esupues o global del p oyec o.
- Un conjun o de planos y diag amas (de bloques y de lujos) de las dos
plan as de p oducción que cons i uyen la ingenie ía básica del p esen e
p oyec o.
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C is óbal Bel án Domínguez Página 16
1.1.3. Localización del emplazamien o
La áb ica de p oducción de PVC se encuen a ubicada geog á icamen e en
Palos de la F on e a (Huel a), conc e amen e en el Polígono Indus ial Nue o
Pue o de su é mino municipal y p óxima a las plan as ya exis en es de
clo o-sosa y diclo oe ano (DCE).
En la igu a 1 es posible isualiza un plano de su ubicación exac a.
Figu a 1. Localización geog á ica del complejo indus ial de p oducción de
esina de policlo u o de inilo.
[44]
Es a ac o ía de p oducción de esina de PVC cons a de dos plan as: la plan a
de ob ención de clo u o de inilo monóme o (CVM) y la del policlo u o de
inilo.
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Las azones que han lle ado a ubica el complejo indus ial en es e luga de
España son las siguien es:
• En p ime luga , en esa zona exis e una plan a de clo o-sosa y o a de
1,2 diclo oe ano, pe enecien es a la compañía E c os y que ue on
pues as en ma cha en 1973 y 1998, espec i amen e.
La Plan a de clo o-sosa p oduce clo o, sosa cáus ica (NaOH) e
hid ógeno (H
2
). La sosa es u ilizada pa a ob ene hipoclo i o sódico o
pa a su en a.
El clo o, po su pa e, se emplea como ma e ia p ima en la ab icación
de hipoclo i o, ácido clo híd ico (jun o con el hid ógeno) y ambién
pa a o igina el DCE.
La plan a de 1,2 diclo oe ano p oduce el DCE a pa i del clo o
p oceden e de la plan a de clo o-sosa y de e ileno. Pos e io men e,
es e diclo oe ano se á en iado como ma e ia de base a la plan a de
CVM pa a da luga al clo u o de inilo y es e úl imo se á a ado en la
plan a de PVC pa a ab ica la esina de policlo u o de inilo.
Asimismo, E c os dispone de la concesión de la Salina de Huel a
(si uada en Isla Bacu a No e y Caja ías, Alja aque), que abas ece a la
plan a de clo o-sosa, ya que el clo o se ob iene median e elec ólisis
de la sa.l
[44]
• El o o g an mo i o que jus i ica la ins alación de es as dos plan as de
p oducción en es a localidad se debe a que las demás emp esas
p oduc o as de esina de policlo u o se encuen an odas en el no e
de la península (como se puede obse a en la igu a 2). De es a
o ma se consigue sa is ace la demanda de países ecinos como son
Po ugal y Ma uecos, así como de o os es ados del No e de Á ica.
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C is óbal Bel án Domínguez Página 18
Figu a 2. Plan as p oduc o as de esina de PVC en España.
[14]
Po ugal es un país de ici a io de PVC, debido a que su capacidad de
p oducción de es e políme o supone únicamen e en o no al 2,4-2,5%
del o al de la ab icación de es e p oduc o en Eu opa Occiden al (da o
que se mues a en la igu a 3 adjun a). Como consecuencia de ello,
equie e un g an núme o de impo aciones pa a su consumo p opio.
Figu a 3. Dis ibución de las capacidades eu opeas de p oducción de
PVC.
[10]
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Las elaciones diplomá icas en e España y Ma uecos son excelen es,
p ueba de ello es que España se ha consolidado como el p ime
p o eedo de Ma uecos (e incluso se ha aumen ado la en aja
espec o de F ancia).
El p oduc o español es conside ado ecnológicamen e más a anzado y
de mejo calidad que el nacional ma oquí. Además, la ce canía
geog á ica de ambos países (y conc e amen e en e Huel a y
Ma uecos) o ece una en aja logís ica que epe cu e ambién en el
p ecio inal. En es e sen ido, el hecho de que Huel a cuen e con
adecuadas ins alaciones po ua ias acili a las expo aciones de
policlo u o de inilo de un país a o o.
La igu a 4 ecoge los p incipales países p o eedo es de Ma uecos.
Figu a 4. P incipales países expo ado es a Ma uecos.
[5]
El sec o de en ase y embalaje a pa i de PVC y o os ma e iales
plás icos ha egis ado un no able desa ollo en los úl imos años y ello
ha p o ocado que el olumen de las impo aciones de es os p oduc os
haya c ecido conside ablemen e y que España ocupe los p ime os
pues os como suminis ado .
Cabe des aca ambién el sec o de la cons ucción, en el cual las
mayo es impo aciones ma oquíes de ube ías, pe iles, acceso ios…
de PVC p oceden igualmen e de España.
[5]

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1.2. El PVC y sus ca ac e ís icas
El policlo u o de inilo o PVC es uno de los plás icos más usados en el
mundo, jun o con el polie ileno y el polip opileno, debido a las múl iples
cualidades que posee, así como a su g an e sa ilidad y a su p ecio,
ela i amen e económico pa a las nume osas p es aciones que o ece.
Se a a de un p oduc o lige o, impe meable, aislan e, química y
biológicamen e ine e, esis en e al uego y a la in empe ie, de la ga du ación
y de ele ada anspa encia.
Además se ca ac e iza po se un ma e ial comple amen e inocuo, que no
conlle a iesgos pa a la salud ni en su p oducción ni en su u ilización, po lo
que se conside a idóneo pa a aplicaciones médicas. Es ambién una buena
ba e a pa a el oxígeno, la humedad y los olo es y iene p opiedades
an ibac e ianas, que lo hacen muy adecuado pa a en ases y embalajes
alimen a ios.
Asimismo, el con enido en clo o de su molécula con ie e al PVC un buen
compo amien o en caso de incendio, siendo un ma e ial au o-ex inguible
que no a de sal o en caso de es a en p esencia de llama con inuada.
Po úl imo cabe ecalca su composición cuali a i a, ca en e de oda
p esencia de me ales pesados, que pe mi e con enien emen e la
ecupe ación po alo ización ene gé ica (incine ación), además de su
eciclado.
Como consecuencia de es a amplia a iedad de p opiedades de las que
dispone, su uso es á ex endido en nume osos y di e sos sec o es, an o
indus iales como domés icos, en e los que des acan:
- La cons ucción
- En ase y embalaje
- Indus ia del au omó il
- Aplicaciones médicas
- Elec icidad y elec ónica
- Ag icul u a
- Mobilia io
- A ículos de papele ía
- Aplicaciones domés icas y de ocio
- E c.
[10]
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En la igu a 5 se puede e una dis ibución de es as u ilidades del PVC po
sec o es en Eu opa.
Figu a 5. P incipales usos del PVC en Eu opa.
[10]
La inco po ación de adi i os (es abilizan es, lub ican es, plas i ican es,
modi icado es de impac o, ca gas y pigmen os) pe mi e ans o ma la esina
en un p oduc o acabado y posibili an su u ilización en mul i ud de
aplicaciones: ígidas o lexibles, anspa en es u opacas, compac as o
espumadas, dependiendo de las necesidades del p oduc o. Como ejemplo se
puede ci a su empleo pa a suelos en hospi ales, colegios, e c, (po su
acilidad pa a limpieza y desin ección, ya que la con inuidad de su supe icie
pe mi e e i a zonas mal desin ec adas como las jun as de baldosas).
Ap oximadamen e el 60% del PVC p oducido iene una ida de se icio en
sus aplicaciones en e 15 y 100 años. También posee bene icios
medioambien ales pa a los usos de co a ida, po ejemplo es u ilizado en
equipos médicos como es el caso de bolsas pa a sang e (conse ándose la
misma has a cua o eces más iempo que con o os ma e iales). Consume
menos ene gía en compa ación con la ab icación de id io, es más lige o
pa a el anspo e y po an o emi e en su ciclo de ida menos anhíd ido
ca bónico (CO
2
). Es o mismo ocu e en el uso del PVC pa a el caso de
componen es del au omó il.
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1.3. P ocesos de ob ención de PVC
El policlo u o de inilo o PVC es un ma e ial e moplás ico (políme o sin é ico
de adición) ob enido po la polime ización del clo u o de inilo monóme o
(CH
2
=CHCl), median e el p oceso de polime ización en cadena po ape u a
de dobles enlaces (“chain-g ow h polyme iza ion”).
[1]
En la igu a 6 se puede obse a la es uc u a de ambas sus ancias.
Figu a 6. Es uc u a molecula del policlo u o de inilo (PVC).
[1]
Exis en dos clases de eacciones de polime ización cla amen e di e enciadas
an o po los mecanismos de las eacciones como po la na u aleza de los
monóme os:
1. Polime ización en cadena po ape u a de dobles enlaces (“chain-
g ow h polyme iza ion”): se p oduce como consecuencia de la
ac i ación de monóme os que cuen an en su es uc u a molecula con
un doble enlace en e dos de sus á omos de ca bono, en p esencia de
pequeñas concen aciones de iniciado es, de mane a que sus dobles
enlaces se ab en y los monóme os eaccionan ápidamen e en e sí,
encadenándose unos con o os:
De es a o ma se es ablecen nue os enlaces coo dinados y se gene an
nue as moléculas, cuya masa molecula es múl iplo de la
co espondien e al monóme o. A ales e ec os, el doble enlace puede
conside a se como un g upo di uncional que no gene a ningún ipo de
esiduo. An iguamen e, a es e ipo de polime izaciones se las conocía
como poliadiciones.
El mecanismo de es e ipo de polime izaciones consis e en una se ie de
eacciones en cadena consecu i as y simul áneas que de e minan las
es e apas undamen ales del c ecimien o de la cadena
mac omolecula .
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C is óbal Bel án Domínguez Página 23
Las es e apas son:
- Iniciación: se da median e la ac i ación o ape u a del doble enlace
en una molécula aislada de monóme o, que queda elec ónicamen e
desequilib ada.
- P opagación: ocu e al choca las moléculas ac i adas con o as
moléculas de monóme o y uni se a ellas po ambos lados de los dobles
enlaces abie os.
- Te minación: se basa en la desac i ación del g upo molecula al
desapa ece el desequilib io elec ónico y las mac omoléculas quedan
de nue o es abilizadas.
Es a clase de eacciones son muy ápidas. Den o de ellas hay que
des aca la polime ización adicala ia o po adicales lib es, en la cual
la ac i ación del doble enlace puede ealiza se no sólo median e
de e minados iniciado es químicos (que es lo más ecuen e en la
p ác ica), sino ambién po la acción de ele adas empe a u as o de
cie as adiaciones.
2. Polime ización escalonada o paso a paso (“s ep-g ow h
polyme iza ion”): iene luga en monóme os que ca ecen de dobles
enlaces pe o disponen de a ios g upos uncionales eac i os, los
cuales eaccionan in e molecula men e gene ando moléculas mayo es
con g upos uncionales nue os que, pos e io men e, pueden c ece a
su ez al eacciona en e sí o con o as moléculas monomé icas. Los
g upos uncionales eac i os pueden gene a como esiduos de
eacción de e minadas moléculas sencillas, como po ejemplo agua. En
un p incipio es as eacciones ue on denominadas como
policondensaciones.
En es e caso, como se ha indicado an e io men e, la polime ización del
clo u o de inilo monóme o (CVM) a policlo u o de inilo co esponde al
p ime o de los dos ipos ci ados.
[2]
Ingenie ía básica de una Plan a de P oducción de PVC g anula
C is óbal Bel án Domínguez Página 30
Figu a 8. P oceso de P oducción de DCE y Clo u o de inilo monóme o.
[20]
Figu a 9. Esquema de p oducción equilib ada de DCE y de clo u o de inilo.
[10]

Ingenie ía básica de una Plan a de P oducción de PVC g anula
C is óbal Bel án Domínguez Página 31
2.1.1. An eceden es
La ab icación del clo u o de inilo monóme o empezó a lle a se a cabo en la
década de los 30 y has a el año 1960 e a ob enido po hid oclo ación en ase
gaseosa del ace ileno. Según c eció la demanda de es e p oduc o y dada la
g an disponibilidad de e ileno desde el p incipio de los años 50, apa ecie on
nue os p ocesos de ab icación basados en e ileno y clo o, los cuales incluían
la clo ación di ec a de e ileno pa a o ma DCE (1,2-diclo oe ano) y
pos e io men e se e ec uaba la pi ólisis del mismo pa a p oduci el CVM.
Sin emba go, en sus inicios la indus ia no u o un g an c ecimien o pues el
c aqueo (o pi ólisis) del DCE p oduce ácido clo híd ico como cop oduc o, el
cual no enía an a salida come cial en aquella época. A inales de los años
50, el desa ollo de la oxiclo ación solucionó es e p oblema del HCl,
pe mi iendo una expansión de la indus ia del clo u o de inilo.
Ac ualmen e son es os dos p ocesos (la clo ación di ec a del e ileno y la
oxiclo ación con clo u o de hid ógeno y oxígeno), seguidos de la pi ólisis
(c acking) del diclo oe ano, los habi ualmen e u ilizados pa a la ob ención del
CVM (ya no se usa en Eu opa el p ocedimien o de hid oclo ación en ase
gaseosa del ace ileno).
[16]
En la pi ólisis del diclo oe ano se p oduce clo u o de hid ógeno, que puede
se come cializado o bien eu ilizado en el p oceso de oxiclo ación, y lo
mismo sucede con el DCE no ans o mado en la eacción. Cuando una
unidad eu iliza la o alidad del diclo oe ano y del clo u o de hid ógeno en la
ob ención del clo u o de inilo (y po an o no ende al ex e io ninguno de
es os dos compues os) se dice que la unidad es á equilib ada y al
p ocedimien o se lo conoce como p oceso balanceado de p oducción de CVM.
Habida cuen a que no se con ie e la o alidad del diclo oe ano, la pa e no
ans o mada es eci culada al p oceso de depu ación, donde en a jun o con
el DCE p oceden e de la clo ación di ec a y el de la oxiclo ación. Es o hace
que la can idad de es e p oduc o a depu a sea supe io al
es equiomé icamen e necesa io pa a ob ene una onelada de clo u o de
inilo monóme o. La capacidad de depu ación de diclo oe ano de una plan a
es uno de los pa áme os que se oma como e e encia pa a la e aluación de
los alo es de emisión de las plan as.
Asimismo, pa a cie o ipo de con aminan es ales como el cob e y
PCDD’s/F’s, es la capacidad de p oducción de DCE po ía oxiclo ación la
e e encia pa a la e aluación de las ci adas emisiones.
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C is óbal Bel án Domínguez Página 32
2.1.2. Ma e ias p imas
2.1.2.1. Ca ac e ís icas de las ma e ias p imas
El policlo u o de inilo es un políme o e moplás ico que se ob iene de dos
ma e ias p imas como son el clo o y el e ileno. El p ime o cons i uye un 57%
en peso de su composición y se p oduce a pa i de la sal común o clo u o
sódico (NaCl) y elec icidad, median e elec ólisis. Po o a pa e, el e ileno
ep esen a el 43% en peso es an e y p o iene del pe óleo a a és de un
c acking con apo .
La unidad de p oducción del clo u o de inilo monóme o es equilib ada y en
ella el clo o y el e ileno (que son las ma e ias p imas necesa ias pa a lle a a
cabo es e p oceso) son suminis ados po ube ía, p oceden e de
ins alaciones p óximas. El clo o p o iene de la plan a de clo o-sosa si uada
en el mismo polígono indus ial Nue o Pue o de Palos de la F on e a
(Huel a, y que ue mencionada en la In oducción). El e ileno, po su pa e,
es apo ado po la Re ine ía de La Rábida, pe enecien e a la compañía
CEPSA y que se encuen a ambién localizada en dicho complejo indus ial.
De ello se deduce que las dis ancias de anspo e a eco e pa a el
ap o isionamien o de las ma e ias p imas a la Plan a de CVM son
ela i amen e pequeñas.
Dado que el clo o se ob iene a pa i de la sal jun o con elec icidad y el
e ileno p ocede del pe óleo, es posible a i ma que és as (sal y pe óleo) son
las ma e ias base pa a la ab icación del policlo u o de inilo.
2.1.2.2. P oceso de ob ención de las ma e ias p imas
En es e apa ado se desc ibe b e emen e el p ocedimien o que se sigue pa a
p oduci el clo o y el e ileno que, pos e io men e, supond án el comienzo del
p oceso global de ab icación del policlo u o de inilo g anula . También se
menciona el oxígeno, compues o que ambién desempeña un papel
impo an e en es e p oceso.
1) El clo u o de sodio o sal común es una uen e na u al inago able. El modo
en que se ex ae el clo o de la sal es median e la ope ación de elec ólisis,
que se ealiza en la plan a de clo o-sosa.
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C is óbal Bel án Domínguez Página 33
En es e p oceso se gene an como p oduc os inales, además de clo o, sosa
cáus ica o hid óxido de sodio (NaOH) e hid ógeno, a pa i de la elec ólisis
de una salmue a p epa ada con la sal disuel a en agua pa a luego se
disociada. Esa sal empleada p ocede de la Salina de Huel a (que se
encuen a en el é mino municipal de Alja aque, ela i amen e p óxima al
complejo), la cual abas ece a la plan a de clo o-sosa y cuya concesión
pe enece ambién a la compañía E c os.
La pa e cen al de la elec ólisis la cons i uye la “célula elec olí ica”. En ella,
po e ec o de la ene gía eléc ica, la salmue a se descompone: en el ánodo
se desp ende clo o que a con inuación se seca, se comp ime y se en ía a la
plan a de clo u o de inilo; mien as que en el cá odo el sodio se amalgama
con el me cu io y es a amalgama se descompone con agua en la “pila”,
dando H
2
(que se il a, se comp ime y se en ía igualmen e a la plan a de
CVM donde se u iliza como combus ible “limpio”) y NaOH, que después de
il a se se en ía a los anques de almacén de donde es expedida a los
clien es ex e nos.
El clo o sale de la elec ólisis como gas húmedo a baja p esión, pe o debe se
seco, po lo que se p ocede a su secado pa a luego se en iado di ec amen e
a la unidad de p oducción de clo u o de inilo monóme o.
Asimismo, el clo o iene que se además lib e de ine es (O
2
, N
2
y CO
2
), en
caso con a io es necesa ia una licue acción y ee apo ación pos e io pa a la
educción de su con enido en dichas sus ancias. Si no equie e licuado ni
almacenaje in e medio y puede se suminis ado di ec amen e en onces se
simpli ica el p oceso, pe mi e una educción del consumo de ene gía y e i a
el hecho de ene que ins ala complejos sis emas de almacenamien o,
manipulación y con ol del clo o líquido.
Pa a disminui aún más si cabe la posibilidad de que exis an pé didas de
clo o a la a mós e a, la mayo pa e de los equipos que lo con ienen se
encuen an ligados a un sis ema de abso ción de es e p oduc o en sosa
cáus ica, ans o mándolo en hipoclo i o sódico, que ambién se p oduce en
es a plan a pa a su en a (ya que es ampliamen e u ilizado en la desin ección
y en p ocesos de blanqueo).
[9]
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C is óbal Bel án Domínguez Página 34
2) Po o o lado, el e ileno se de i a del pe óleo. El PVC es el plás ico con
meno dependencia de es a uen e no eno able (de la que hay disponibilidad
limi ada) de odos los que exis en, ya que solamen e un 4% del consumo
o al de pe óleo se emplea pa a ab ica ma e iales plás icos y, de ese
po cen aje, únicamen e una oc a a pa e co esponde al PVC.
P o iene de un c acke con apo , siendo el p oceso que iene luga en es a
unidad un c acking é mico en ase apo (s eam c acking) del p opio
pe óleo, en el cual se equie e que la p esencia de p opano y de p openo
sea mínima al obje o de e i a la o mación de clo op opanos y
clo op openos.
Debido a que el e ileno es un gas que se almacena y anspo a con di icul ad
en condiciones c iogénicas, su p oducción y consumo se ealizan den o de
g andes complejos indus iales en los que se encuen a in eg ada la e ine ía
de ipo pe oquímico y las plan as de p oducción de de i ados (como es el
caso de es e p oyec o y que se ha comen ado p e iamen e). Es un p oduc o
al amen e eac i o pa icipando en una g an can idad de eacciones como
son oxidación, polime ización, halogenación, alquilación,…
[17]
3) O a ma e ia p ima a ene en cuen a en el p oceso de p oducción de CVM
es el oxígeno (O
2
), necesa io pa a pode lle a a cabo la eacción de
oxiclo ación del e ileno. El oxígeno puede se u ilizado di ec amen e, o bien
puede se eemplazado po ai e , en cuyo caso el con enido en ni ógeno
aumen a conside ablemen e el olumen de gases esiduales a a a .
2.1.3. Clo ación di ec a
En es a unidad de la plan a de p oducción de CVM iene luga la eacción de
clo ación di ec a, que es aquella eacción en la cual el clo o gaseoso ob enido
en la elec ólisis se combina con el e ileno, ambién gas y que p ocede de la
e ine ía de La Rábida (si uada en el é mino municipal de Palos de la
F on e a, a escasa dis ancia de es a ins alación), dando luga al 1,2-
diclo oe ano ó DCE, que es un p oduc o in e medio que pos e io men e se á
empleado pa a ab ica el clo u o de inilo.
La clo ación del e ileno es una eacción ue emen e exo é mica, en la que se
desp enden 180 kJ/mol de calo y iene la siguien e es uc u a:
C
2
H
4
+ Cl
2
C
2
H
4
Cl
2
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Sin emba go, en es e p oceso se p oduce a su ez una eacción secunda ia,
que compi e con la p incipal de clo ación, y es la siguien e:
CH
2
=CH
2
+ 2Cl
2
Cl
2
CH - CH
2
Cl + HCl,
donde se o ma el 1,1,2- iclo oe ano jun o con ácido clo híd ico.
La p incipal en aja de es a ope ación es que pe mi e al as asas de
con e sión, ya que el DCE que se ob iene posee una pu eza del 99,9%; una
baja gene ación de esiduos, e i ando po an o el gas o de insumos pa a su
a amien o. Los p oduc os esul an es de es a e apa ( eniendo en cuen a
ambas eacciones) son ap oximadamen e un 99% de diclo oe ano y en
gene al menos de un 1% de o os p oduc os ales como clo u o de e ilo y
1,1,2 iclo oe ano, que se ob iene en la eacción secunda ia (como se ha
indicado p e iamen e). La o mación de es os subp oduc os se puede educi
u ilizando cie os inhibido es (los más empleados suelen se oxígeno o
dime il o mamida).
El p oceso iene luga en ase líquida, conc e amen e u iliza la ase líquida del
diclo oe ano como medio de eacción y se lle a a cabo en un eac o
ca alí ico de lecho ijo.
Dado que se a a de un eac o ca alí ico, equie e el uso de un ca alizado .
No malmen e se emplean clo u os me álicos, siendo el clo u o é ico (FeCl
3
)
el más ampliamen e u ilizado (aunque ambién pueden usa se o os como
clo u os de aluminio, cob e, an imonio…).
[10]
El clo u o é ico o iclo u o de hie o es un compues o químico
pe enecien e al g upo de los halu os me álicos (que se p esen a en o ma de
colo ca é oscu o). Es un sólido, bas an e olá il pues su enlace es
p incipalmen e co alen e, con una p esión de apo al a (po lo que sus
pun os de usión, ebullición y sublimación son ela i amen e bajos, ya que
sólo hay que ompe ue zas de Van de Waals pa a pode pasa de un
es ado a o o). Debido a dicho ca ác e co alen e, es soluble en disol en es
o gánicos.
El FeCl
3
es un p oduc o al amen e e sá il y con p opiedades únicas. P ueba
de ello es la g an a iedad de aplicaciones con las que cuen a y en e las que
des acan:

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- Posee un al o pode de o mación de lóculos, ca ac e ís ica que hace
que sea un e icien e coagulan e pa a el a amien o de aguas
esiduales, aguas indus iales y po abilización de agua. Además, el
clo u o de hie o (III) ha sido u ilizado du an e muchos años como un
acondicionado de lodos, e apa p e ia a la il ación.
- También es ampliamen e u ilizado como agen e lixi ian e, pa a la
ob ención y pu i icación de molibdeno, pa a el aba imien o de me ales
pesados como a sénico, pa a el g abado y a amien o de supe icies
me álicas, e c.
- Asimismo, se u iliza en el labo a o io como ácido de Lewis pa a
eacciones de ca álisis como clo ación y eacción de F iedel-C a s de
compues os a omá icos.
- Po úl imo, una de sus más impo an es aplicaciones es en la
elec ónica pa a p oduci placas de ci cui o imp eso.
[18]
En la ac ualidad, exis en nue os p ocesos que emplean ca alizado es
complejos ino gánicos que p opo cionan una mayo selec i idad y
disminuyen po an o la o mación de p oduc os secunda ios. Es os nue os
ca alizado es no son co osi os, lo que pe mi e emplea como ma e ial de
cons ucción de los equipos ace o al ca bono.
Las condiciones de ope ación a ían en e 50 ºC y 120 ºC de empe a u a y
de 1 a 5 ba es (absolu os) de p esión. Den o de es e ango de empe a u a,
la clo ación se puede ealiza a baja empe a u a o a al a empe a u a:
• A baja empe a u a (menos de 70 ºC), es deci , la eacción se da po
debajo del pun o de ebullición del diclo oe ano (que es á en o no a los
83,44 ºC ap oximadamen e), el cual debe se la ado pa a elimina el
a as e del ca alizado y pos e io men e secado, lo que implica un
mayo consumo de ene gía. Po el con a io, es a opción iene la
en aja de que el p oceso es más selec i o y gene a menos
subp oduc os.
• A al a empe a u a, la eacción se desa olla a una empe a u a
supe io al pun o de ebullición del diclo oe ano, e incluso mayo de 90
ºC. El DCE se ob iene en ase gaseosa y se puede u iliza di ec amen e
en la unidad de c acking o pi ólisis, es o conlle a meno consumo
ene gé ico aunque se gene an más subp oduc os que en la a ian e
p eceden e. En es e caso, es posible ecupe a la ene gía del lujo de
diclo oe ano en ase apo .
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En es e p oceso la clo ación di ec a sucede a una empe a u a de 100 ºC
(al a empe a u a), po que de es a mane a el gas o ene gé ico disminuye
conside ablemen e. La p esión de ope ación es de 5 ba ap oximadamen e.
La eacción iene luga con un pequeño exceso de e ileno (un 3% en peso) y
la con e sión del eac i o limi an e (clo o) se puede conside a comple a,
siendo la selec i idad de la ope ación del 99%. En es a eacción de clo ación
no se p oduce agua.
Es a e apa se ca ac e iza po que se gene an pequeñas can idades de
esiduos y los en eos de gases esiduales (p incipalmen e e ileno, clo o,
clo u o de hid ógeno e ine es) deben se a ados an es de su emisión a la
a mós e a.
[10]
La igu a 10 mues a el diag ama de p oceso de es a sección.
Figu a 10. P oceso de clo ación di ec a.
[17]
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2.1.4. Oxiclo ación
En es a e apa del p oceso de p oducción del clo u o de inilo monóme o se
p oduce la eacción de oxiclo ación, en la que in e ienen como eac i os el
e ileno gas (p oceden e de la misma e ine ía de La Rábida que suminis aba
al p oceso de clo ación di ec a), el ácido clo híd ico o HCl seco (el cual se
ap o echa eci culando el ob enido en la ope ación de pi ólisis pos e io ) y el
oxígeno, ob eniéndose como p oduc o, al igual que en la unidad p eceden e,
el 1,2-diclo oe ano o DCE.
La uen e de suminis o de oxígeno puede se el ai e u oxígeno pu o. Los
p ocesos que abajan con ai e equie en un lige o exceso del mismo y de
e ileno pa a asegu a la con e sión del clo u o de hid ógeno. Es o p esen a el
incon enien e de que se inc emen a la o mación de subp oduc os y el
olumen de gases esiduales. Po el con a io, en los p ocesos que ope an
di ec amen e con oxígeno pu o, se p ecisa un mayo exceso de e ileno en la
alimen ación que en la al e na i a an e io , pe o la empe a u a de abajo es
más baja y se educen la can idad de subp oduc os y el olumen de gases
esiduales conside ablemen e. Sin emba go, es as en ajas deben se
ponde adas en e al cos e del oxígeno, que es mayo que en el caso de usa
ai e.
No obs an e, es a ins alación a a unciona con O
2
pu o como eac i o
(como odas las nue as plan as, desde hace más de una década). La azón
es que el empleo de dicho componen e disminuye la can idad de gas de
en eo has a en un 99% y el consiguien e aho o de las unidades asociadas a
es e en eo (unidades de a amien o, comp eso es,…) compensa el gas o
que supone ob ene el oxígeno pu o.
La eacción de oxiclo ación es al amen e exo é mica, libe ándose unos 238,5
kJ/mol de ene gía y ese calo de eacción es ecupe ado po in e cambio
é mico p oduciéndose apo , que op imiza el endimien o ene gé ico de la
plan a. Es a eacción es de la o ma:
C
2
H
4
+ 2 HCl + 1/2 O
2
C
2
H
4
Cl
2
+ H
2
O
Del mismo modo que ocu ía en la unidad de clo ación, en es e caso ambién
se da una eacción secunda ia como es la o mación de clo al
( iclo oace aldehido):
CH
2
= CH
2
+ 3 HCl + 2 O
2
Cl
3
C−CHO + 3 H
2
O
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La oxiclo ación es un p oceso que necesi a una in e sión mayo de capi al,
unos mayo es cos es de ope ación y que p opo ciona un DCE algo menos
pu o y de meno iqueza que la clo ación di ec a, pe o iene la g an en aja
de que es un sumide o del clo u o de hid ógeno (cop oducido en la ob ención
del clo u o de inilo), po lo que su p esencia se hace necesa ia pa a pode
ce a el ciclo del HCl (y que el p oceso sea de es a o ma equilib ado).
La selec i idad de la o mación de diclo oe ano es del 96%, siendo la
con e sión que se alcanza de ácido clo híd ico del 99%.
[16]
El clo u o de hid ógeno, el e ileno y el oxígeno eaccionan en ase gaseosa y
la eacción se lle a a cabo en un eac o ca alí ico que puede se de lecho ijo
o de lecho luido:
• Lecho ijo: el eac o iene el aspec o de un in e cambiado
mul i ubula en el cual el ca alizado es á en asado en ubos e icales
suje os po una en ol u a en la pa e supe io e in e io . Es impo an e
que ese en asado den o de los ubos sea uni o me pa a que la caída
de p esión, el lujo y el iempo de esidencia sean iguales en cada
ubo. El calo de la eacción es eliminado gene ando apo en el lado
de la cubie a del eac o o haciendo pasa algún o o luido de
ans e encia de calo a a és de él.
La oxiclo ación po lecho ijo se ealiza a empe a u as de 230-300°C)
y p esiones manomé icas de 150-1.400 kPa (22–203 psig). Es
impo an e con ola la empe a u a.
• Lecho luido: consis e en un ecipien e con ubos cilínd icos e icales
equipados con una ejilla de sopo e y un sis ema de aspe sión del
ma e ial de alimen ación concebido pa a p opo ciona una buena
luidización del ca alizado y dis ibución de esa alimen ación. Como
consecuencia de ello, se ga an iza un con ac o ín imo en e los apo es
del ma e ial de alimen ación y el p oduc o, el ca alizado y la supe icie
de ans e encia de calo y la empe a u a se man iene cons an e.
Con iene en su in e io a los dis ibuido es de alimen ación y
se pen ines de en iamien o pa a elimina el calo y u iliza ciclones
in e nos o ex e nos pa a educi el a as e del ca alizado .
Las condiciones de abajo (p esión y empe a u a) son más bajas que
en el caso de lecho ijo, con unos alo es de 220 a 250 ºC y de 2 a 6
ba s de p esión ela i a.
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C is óbal Bel án Domínguez Página 46
La igu a 14 mues a el en de des ilación pa a ob ene el CVM p oduc o.
En es a sección del p oceso no hay emisiones al ai e y la neu alización del
clo u o de inilo se suele ealiza con cal i a.
Figu a 14. Sección de des ilación del CVM.
[17]

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2.2. P oceso de P oducción del Policlo u o de Vinilo (PVC)
2.2.1. Esquemas del p oceso de p oducción de esina de PVC
Los dos esquemas que se mues an a con inuación (en las igu as 15 y 16)
ep esen an el p oceso global que se p oduce en la plan a de policlo u o de
inilo. En p ime luga se desc iben las dis in as ope aciones que se suceden
pa a ob ene PVC g anula a pa i del clo u o de inilo y se pueden obse a
los p incipales equipos en los cuales ocu en dichas ope aciones. La segunda
imagen hace e e encia a las ases de es e p oceso, con las co ien es de
en ada y salida que cons i uyen el balance de la plan a y las dis in as
eacciones que se dan en ellas.
Figu a 15. P oceso de P oducción de PVC.
[20]
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C is óbal Bel án Domínguez Página 48
Figu a 16. Esquema de ab icación de PVC en suspensión.
[10]
2.2.2. Ma e ias p imas
La esina de policlo u o de inilo se ob iene median e la polime ización del
clo u o de inilo monóme o.
Una ez inalizado odo el p ocedimien o
an e io pa a la p oducción de es e monóme o (lle ado a cabo en la plan a de
p oducción de clo u o de inilo), se pasa a la plan a de p oducción de
policlo u o de inilo. El CVM se alimen a al eac o de polime ización jun o
con agua y los ac i ado es y adi i os necesa ios, siendo po an o sus
p incipales ma e ias p imas las siguien es:
• Clo u o de inilo.
• Agua desmine alizada.
• Iniciado es o ac i ado es de la eacción de polime ización.
• Dispe san es, si el obje i o es p oduci esina de PVC en suspensión, o
emulsionan es (aniónicos y no aniónicos) en el caso de la esina de
emulsión.
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El clo u o de inilo monóme o es, e iden emen e, la ma e ia p ima po
excelencia de es e p oceso. La e icacia en el uso de CVM depende en e o os
ac o es de:
- La o mación de g umos y cos as en los eac o es.
- La espuma que puede sali de los eac o es du an e el en eo y
s ipping.
- El uncionamien o de la ins alación de ecupe ación.
El agua desmine alizada se alimen a al eac o en la e apa de polime ización
(en ocasiones se emplea agua calien e) y es pos e io men e eliminada po
e apo ación en la ase de secado. También se u iliza es e agua en las
ope aciones de limpieza de apa a os y equipos.
Pa a es e p oceso en suspensión el iniciado de la eacción es soluble en el
monóme o, es deci , en el clo u o de inilo y suele a a se de pe és e es,
pe ca bona os o pe óxidos. O os adi i os impo an es que se usan son:
coloides p o ec o es, agen es su ac an es solubles en agua, con olado es de
acidez, an iespuman es, e c.
El CVM es dispe sado en el agua con la ayuda de dispe san es (que pueden
se ace a o de poli inilo hid olizado o de i ados celulósicos) y agi ación.
[10]
2.2.3. Polime ización en suspensión
El policlo u o de inilo se ob iene median e la polime ización en cadena po
ape u a de dobles enlaces del clo u o de inilo monóme o: los monóme os,
que cuen an en su es uc u a molecula con un doble enlace en e dos de sus
á omos de ca bono, se ac i an en p esencia de pequeñas concen aciones de
iniciado es, de mane a que esos dobles enlaces se ab en y los monóme os
eaccionan ápidamen e en e sí, asociándose unos con o os y o mando
cadenas de mac omoléculas.
La polime ización del clo u o de inilo es una eacción ue emen e
exo é mica en la cual se desp ende una ele ada can idad de calo (1525
kJ/kg) y que iene la siguien e es uc u a:
nC
2
H
3
Cl (-C
2
H
3
Cl-)n
Como se puede obse a en la eacción an e io , el único p oduc o que se
o ma en es a e apa es la esina de PVC en suspensión, cuyo amaño medio
de g ano ob enido a ía en e 50 y 200 mic as.
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C is óbal Bel án Domínguez Página 50
El p oceso de polime ización en suspensión del CVM se ealiza en medio
acuoso en un eac o discon inuo, agi ado, de ipo au ocla e y que dispone
de un sis ema de e ige ación con agua en se pen ines pa a e acua el calo
de eacción. Se a a de un p oceso semicon inuo en el cual la esina es
p oducida po lo es (ba ch) y se in oducen en el eac o el clo u o de inilo,
agua desmine alizada y los iniciado es y o os adi i os necesa ios. El CVM es
dispe sado en el agua po medio de agen es dispe san es y agi ación. Como
el iniciado de la eacción es soluble en el monóme o, la polime ización se
ealiza en cada go a de clo u o de inilo y el p oduc o ob enido es una
suspensión de policlo u o de inilo.
La eacción puede ene luga en “closed p ocess” (sin ape u a del eac o
as cada polime ización) o en “open p ocess”, siendo el p ime o de los dos el
más adecuado pa a p oduci esina de suspensión ó s-PVC, po lo que se a a
emplea es a modalidad (el open p ocess puede se ap opiado pa a la
ab icación de esina de emulsión cuando se a a de aplicaciones especiales,
ensayos de in es igación,…).
Du an e el p oceso se p oducen inc us aciones en las pa edes del eac o que
pod ían eque i su limpieza y po an o la ape u a del eac o as cada
polime ización. En la ac ualidad, g acias al desa ollo de los sis emas de
la ado a eac o ce ado y de los adi i os an i-inc us an es, es e p oblema ha
sido minimizado, po lo que cada ez se emplea más el closed p ocess.
También hay que ene en cuen a que en es a ase el sis ema de aciado y
pu ga de apo o gas de clo u o de inilo debe es a equipado de o ma que
el eac o es é ce ado du an e su ealización, y po ello es as ope aciones
ienen luga an es de p ocede a la ape u a del eac o .
Las condiciones de abajo en es a e apa son una empe a u a de 50 ºC (el
ango puede a ia en e 35 y 70 ºC) y una p esión de en e 4 y 12 ba . El
g ado de con e sión del CVM a policlo u o de inilo oscila en e el 75 y el
95%, siendo en es e p oyec o del 85%.
[10]
Ingenie ía básica de una Plan a de P oducción de PVC g anula
C is óbal Bel án Domínguez Página 51
La igu a 17 adjun a ecoge cómo es la ope ación de polime ización
ap oximadamen e.
Figu a 17. P oceso de Polime ización en suspensión.
[11]
2.2.4. Desgasado
Finalizada la polime ización iene la sección de desgasi icación, en la cual el
clo u o de inilo monóme o no ans o mado es desgasado hacia un
gasóme o y/o en iado di ec amen e hacia una unidad de ecupe ación de
clo u o de inilo pa a su pos e io eu ilización.
El desgasi icado es un equipo que elimina, g acias al aumen o de la
empe a u a del agua, los gases disuel os que pueda con ene (en es e
p oceso el gas de CVM no polime izado) ap o echando la solubilidad in e sa
de los gases, según la cual és os son menos solubles en agua a al a
empe a u a. Es a desgasi icación se ealiza é micamen e, apo ando
ene gía é mica (median e el uso de apo ) al agua, po lo que a medida que
la amos calen ando en el desgasi icado se i án desp endiendo los gases
disuel os de clo u o de inilo.
[24]

Ingenie ía básica de una Plan a de P oducción de PVC g anula
C is óbal Bel án Domínguez Página 52
El p oceso lle ado a cabo en la sección de desgasi icación se e leja en la
igu a 18.
Figu a 18. Sección de desgasado.
[11]
Del desgasi icado salen po an o dos co ien es: una co ien e pa a sepa a
el clo u o de inilo que no se ha ans o mado (CVM esidual), el cual se
en ía a la unidad de ecupe ación de dicha sus ancia; mien as que la o a
con iene una suspensión o slu y, que es una mezcla compues a po el
policlo u o de inilo que se ha o mado en la polime ización, agua y el es o
de CVM que no se haya ex aído en la p ime a co ien e.
2.2.5. S ipping
La siguien e ase en el p oceso de p oducción de PVC es la de s ipping: el
clo u o de inilo esidual que aún queda en el slu y es sepa ado de la esina
de policlo u o de inilo median e s ipping con apo ( ambién puede hace se
a acío) y en iado asimismo a la unidad de ecupe ación de CVM.
Es a ope ación iene luga en una columna de s ipping (s ippe ex e no) en
con inuo (aunque ambién pod ía ealiza se en el p opio eac o , en cuyo
caso la capacidad de p oducción de la ins alación disminuye, o en un depósi o
in e medio, pe o es as opciones son menos habi uales).
Ingenie ía básica de una Plan a de P oducción de PVC g anula
C is óbal Bel án Domínguez Página 53
En el p oceso el apo empleado es condensado y se ecupe a el agua pa a la
p opia ope ación de la ado del s ipping, o bien se mezcla con o as aguas
del p oceso (nue o s ipping) an es de su a amien o inal p e io a su
e acuación. Po el ondo del s ippe sale una co ien e con el slu y
esul an e, que es una combinación de policlo u o de inilo y agua y se
almacena en un depósi o in e medio.
Si el con enido en clo u o de inilo del agua ex aída es supe io a 1 mg/L,
és a es a ada po s ipping con apo has a alcanza un con enido en CVM
igual o in e io al ci ado alo .
Po o a pa e, como el CVM iene p opiedades óxicas, es impo an e que no
se libe e a la a mós e a ni pe manezca en el p oduc o, de ahí que los equipos
posean cie as ca ac e ís icas pa a e i a ales pé didas y asegu en que el
con enido en clo u o de inilo esidual en el agua del p opio slu y sea meno
que 20 mg/kg de esina de PVC en suspensión. Si no se alcanza an es os
alo es se ía necesa io una p olongación del a amien o de s ipping o un
nue o s ippe ex e io .
[10]
2.2.6. Cen i ugado
An es de p ocede al secado, la suspensión o mada po agua y PVC que ha
sido almacenada en el depósi o in e medio p oceden e de la columna de
s ipping puede se concen ada o deshid a ada haciendo uso de una
cen i ugado a. En ella la esina de políme o se sepa a del agua y se p oduce
una o a húmeda de PVC, con un con enido de humedad del 20 al 33% (la
cual depende del g ado de la esina). Es e policlo u o de inilo húmedo pasa
a la sección de secado, mien as que el agua e i ada se ecicla o se a a en
la unidad de a amien o de e luen es.
[10]
2.2.7. Secado
En es a e apa se pueden aplica di e sas écnicas de secado, odas basadas
en la u ilización de ai e y calo . Pa a la p oducción de esina en suspensión se
emplea una ins alación de secado en lecho luido (es lo más común), que usa
g andes can idades de ai e (de 20.000 a 50.000 Nm³/h).
La ope ación de secado del policlo u o de inilo húmedo se lle a a cabo en un
ciclón con ai e calien e: po un lado se alimen a la o a húmeda de PVC
p oceden e de la cen i ugación y po el o o en a ai e, que se p ecalien a
p e iamen e en un in e cambiado con apo . Ambos ing esan en la cáma a
de secado que iene dicho ciclón secado en su pa e in e io (como se puede
obse a en la igu a 19).
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Figu a 19. Diag ama de lujo del p oceso de secado.
[11]
Del ciclón de secado pasa a un sepa ado . El PVC sale ya seco (con una
humedad de apenas un 0,2-0,3%) y su con enido en clo u o de inilo debe
se in e io a 5 mg/kg de esina (y en las calidades pa a usos médicos y pa a
alimen ación meno de 1 mg/kg).
El ai e sale del ciclón secado a una empe a u a que a ía en e 50 y 70ºC
(dependiendo del g ado del p oduc o) y el PVC posee la misma empe a u a,
siendo el iempo de esidencia de 10 a 20 minu os.
[10]
2.2.8. C ibado y molienda
Una ez secada la esina, es amizada y los g anos de policlo u o de inilo
son molidos, ope ación pa a la cual se emplea un amiz.
El p oduc o esul an e pasa median e anspo e neumá ico a la unidad de
en asado y es en iado a los silos almacén pa a su pos e io embalaje y
expedición. Una pa e de la esina ab icada se embala en sacos y big-bag’s,
mien as que el es o se come cializa a g anel.
No se p oducen emisiones signi ica i as en es a á ea y aquéllas de pol o
pueden se minimizadas po medio de la u ilización de il os de mangas
(aunque es os il os se ob u an ácilmen e y po ello equie en e isiones
pe iódicas, como igu a en su manual de ope ación).
[10]
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2.2.9. Recupe ación del clo u o de inilo
En la Plan a de Policlo u o de inilo exis e una unidad pa a la ecupe ación
del clo u o de inilo que no se ans o ma a esina de PVC (CVM esidual).
Es a unidad ecibe los siguien es lujos de gases:
- Gases p oceden es de los en eos del eac o de polime ización.
- El clo u o de inilo no polime izado que ha sido desgasado en el
desgasi icado .
- Gases que p o ienen de la columna de s ipping del slu y (y del lá ex, si
ambién se ab ica a e-PVC).
- Gases p oceden es de los desgases del depósi o de slu y anexo a la
columna de s ipping (de agua y policlo u o de inilo).
- Gases p o enien es del s ipping adicional de las aguas de p oceso y
esiduales (debido a que odas las aguas esiduales que con engan CVM
deben su i un a amien o de s ipping an es de su e ido, como ya se
explicó con an e io idad).
Con la inalidad de modula odas es as luc uaciones de las di e en es
co ien es gaseosas se u iliza un gasóme o (que apa ece ep esen ado en el
diag ama de lujo de la Plan a).
En es a ase de ecupe ación de clo u o de inilo iene luga la condensación
del mismo pa a su pos e io eu ilización y la e icacia de es e p oceso de
condensación es á ligada al núme o de e apas empleadas y a las condiciones
de empe a u a y p esión alcanzadas.
Los gases esiduales de es a unidad pueden se some idos a un nue o
a amien o po cualquie a de las mode nas ecnologías de memb ana que
exis en en la ac ualidad (selec i as al CVM, bien man enidas y con unidades
en se ie pa a log a una al a e iciencia en la educción de emisiones de es e
con aminan e): abso ción, amizado molecula , oxidación a al a empe a u a,
oxidación ca alí ica, adso ción o dis in as combinaciones en e ellas.
[10]
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0
0
002
002
3
4
2 2 2 2
E O
HCl
E O
HCl
1 1
C H + HCl + O C HOCl + H O
3
1 1 1
- x F - x F - x x
2 4 2
1 2 1
- y - y - y + y + y
3 3 3
1 1 1 2 1 1
- x - y F - x - y F - x - y y x + y
2 3 4 3 3 2
2
3 3
F
F
−
→
En es e caso apa ece y, que se e ie e a los kmoles/año de HCl que se
con ie en en la segunda eacción (can idad dis in a a los que se con e ían
en la eacción p ima ia).
Es p eciso de e mina los alo es de las incógni as x e y pa a pode esol e
el balance de ma e ia comple o de es a e apa. Po es a azón, se u ilizan las
ecuaciones de con e sión po paso de HCl y la de selec i idad de o mación
de diclo oe ano:
0
HCl
HCl
Loque eaccionadeHClen o al x+y
Con e siónpo pasodeHCl= => x =
HClqueen aal eac o F
(3.1.2.a)
Lo que eaccionadeHCl enla eacciónp incipal
Selec i idadde o macióndelDCE= =>
Lo que eaccionadeHCl en o al
DCE
x
=>S =
x+y
(3.1.2.b)
Se sabe además que
DCE
1
F = x
2
(3.1.2.c)
Como se ha indicado an e io men e, se p oducen 50000 oneladas de
diclo oe ano al año po la ía de oxiclo ación:
DCE
DCE 1000 kg DCE 1kmol DCE kmol DCE
50000 · · =505.050,5 =F
año 1 DCE 99 kgDCE año
6
1
505.050,5 = x => x = 1,01 · 10 .
2

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Sus i uyendo el alo de x en la ecuación (3.1.2.b) y despejando y queda:
6
6
1,01 ·10
0,96 = => y = 42083,3
1,01 · 10 + y
Y ya po úl imo se ob iene F
HCl0
de la exp esión (3.1.2.a):
0
0
66
HCl
HCl
1,01 · 10 + 42083,3 kmol HCl
0,99 = => F = 1,06 · 10
F año
0
6
HCl
kmol HCl 35 kg HCl HCl
1,06 ·10 · =38800 =m
año 1 kmol HCl año .
El paso siguien e es de e mina odos los demás caudales mola es y másicos:
6
1kmol E
kmol HCl kmol E 28 kg E
2
1,06 ·10 · · = 531.500 ·
año 1 kmol HCl año 1 kmol E
=
0
E
E
= 14822 = m
año
Como se ope a con un exceso de e ileno del 10% (m):
0
E
E E
14882 · 1,1 = 16370, 2 = m
año año
0
6
22 2
2
2O2
1kmol O kmol O 32 kg O
kmol HCl 4
1,06 ·10 · · = 265.750 · =
año 1 kmol HCl año 1 kmol O
O
= 8504 = m
año
2
H O
62 2
2
2
kmol H O 18 kg H O
1 1
F = x + y = · 1,01 · 10 + 42083,3 = 547.083,3 · =
2 2 año 1 kmol H O
H O
= 9847,5 año
Clo al
1 1 kmol Clo al
F = y = · 42083,3 = 14027,8
3 3 año
El PM
Clo al
es =
kg C lo al
147,5
1 k m o l C lo al
Clo al
km ol Clo al kg Clo al Clo al
14027, 8 · 147, 5 = 2069 = m
año 1 km ol Clo al año
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ENTRADAS SALIDAS
Componen es Caudales
másicos ( /año)
Componen es Caudales
másicos ( /año)
E ileno 16370,2 DCE 50000
HCl 38800 Clo al 2069
O
2
8504 H
2
O 9847,5
E ileno no
con e ido 1837,4
HCl no
con e ido 398,5
O
2
no
con e ido
TOTAL 63674 TOTAL 63674
Tabla 3. En adas y salidas del eac o de oxiclo ación
Fuen e: Elabo ación p opia
3.1.3. Depu ación de DCE
Figu a 20. Esquema unidad de depu ación de DCE.
Fuen e: Elabo ación p opia.
DCE
(clo ación+oxiclo ación),
Agua, Lige os y Pesados
DCE eci culado
del ho no de
pi ólisis
Agua y Lige os
97% de DCE y
Pesados
DCE pu o y
seco
Pesados
C-1 C-2
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El en de des ilación empleado en es a unidad de la plan a pa a lle a a cabo
la pu i icación del diclo oe ano se alimen a:
- En p ime luga po una mezcla cons i uida po el DCE, o mado an o en el
p oceso de clo ación di ec a como en el de oxiclo ación, además de agua y
o as sus ancias cali icadas como lige os y pesados en unción de su
empe a u a de ebullición. En e los p ime os se hallan el clo o o mo, clo u o
de e ilo y e aclo u o de ca bono, mien as que den o de los pesados
des acan el 1,1,2- iclo oe ano y los compues os C4.
- Po o o lado, con la co ien e de diclo oe ano no ans o mado a clo u o de
inilo que se eci cula desde el ho no eac o de c aqueo de la ase pos e io .
Los caudales másicos co espondien es a la p ime a co ien e de alimen ación
mencionada son los que se indican a con inuación:
m
DCE
= 100000 /año (50000 ob enidos median e clo ación + 50000
p oducidos po oxiclo ación).
2
H O
T iclo oe ano
m = 9847,5 / año
m = 340,5 / año
Mien as que la can idad de diclo oe ano que en a en el sis ema p oceden e
de la unidad de pi ólisis es m
DCE eci c
= 70191 /año.
En la p ime a columna de des ilación se ex aen po cabeza los 9847,5 /año
de agua y odos los lige os que lle aba la mezcla inicial; y po el ondo de la
o e se sepa an el 97% de odo el DCE que en ó (97% de 170191, es deci
unas 165085 /año), que iene una pu eza del 99,5%, más odos los
pesados, que en es e caso se ían las 340,53 /año de 1,1,2- iclo oe ano.
Es e ondo se in oduce en la segunda columna de des ilación, de la cual sale
po la pa e supe io odo el diclo oe ano pu o y seco (o sea 164260 /año) y
po la pa e in e io el pequeño po cen aje de impu ezas que lle aba el DCE y
odo el iclo oe ano (340,53 /año).
El DCE pu o y seco es á ya p epa ado pa a pasa a la siguien e e apa de
c acking.
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3.1.4. Pi ólisis o C aqueo
DCE
0
0
4
2 2 2 3
DCE
DCE
C H Cl C H Cl + HCl
F - -
-x + x + x
F - x x x
→
0
DCE
F
es el caudal mola de diclo oe ano que se alimen a al eac o de
c aqueo (kmol/año) y x son los kmoles/año que eaccionan del mismo.
Usando la ecuación de la con e sión po paso de DCE y sabiendo que és a es
del 60%:
0
DCE
DCE
x
x = F
(3.1.4.a)
Como x es la can idad mola de ácido clo híd ico que se o ma =>
=> F
HCl
= x (3.1.4.b)
Y, como el p oceso de p oducción es equilib ado, el HCl que se c ea en es a
unidad se eci cula ín eg amen e a la e apa de oxiclo ación. Po an o, el
caudal de HCl que sale del eac o de pi olisis es exac amen e el mismo que
el que se alimen ó al eac o de oxiclo ación, es deci
HCl
38880
año
. El caudal
mola equi alen e a és e es de
6
HCl
kmol HCl
1,06 ·10 = F
año
Sus i uyendo en la ecuación (3.1.4.b) an e io :
6
kmol
x = 1,06 · 10
año
REACTOR DE
CRAQUEO
CVM
HCl
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El caudal de CVM que se o ma as la eacción de c aqueo ambién es x =>
=>
6
CVM
CVM
kmol CVM
F = 1,06 ·10 año
PM = 62,5
Sus i uyendo a con inuación x en la ecuación (3.1.1.a) y despejando F
DCE
se
ob iene:
0
0
66
DCE
DCE
DCE
1,06 · 10 kmol DCE
0,6 = => F = 1,77 · 10
F año
PM = 99
El caudal de diclo oe ano que no se con ie e a clo u o de inilo es la
di e encia en e la alimen ación de DCE y lo que eacciona del mismo:
0
6 6
DCE
DCE
kmol DCE no ans o mado
F - x = 1,77 · 10 - 1,06 · 10 = 709.000 =
año
DCE no ans o mado
= 70191 = m
año
ENTRADAS SALIDAS
Componen es Caudales
másicos ( /año)
Componen es Caudales
másicos ( /año)
DCE 175.395 CVM 66437,5
HCl 38800
DCE no
ans o mado 70191
TOTAL 175.395 TOTAL 175.395
Tabla 4. En adas y salidas de la unidad de pi ólisis.
Fuen e: Elabo ación p opia.
CVM
CVM
m = 66437,5
año
0
DCE
DCE
m = 175.395
año


ñ

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3.1.5. Depu ación de CVM
Figu a 21. Esquema unidad de depu ación de clo u o de inilo.
Fuen e: Elabo ación p opia.
En el eac o de c aqueo o pi ólisis de la ase an e io el diclo oe ano pu o
eaccionaba pa a da clo u o de inilo monóme o y ácido clo híd ico. Po
an o, la co ien e que se alimen a a la p ime a columna de des ilación de
es a unidad es á o mada po los p opios CVM y HCl, más el DCE no
con e ido.
Los caudales másicos de es os es compues os son espec i amen e:
m
CVM
= 66437,5 /año; m
HCl
= 38800 /año
m
DCE no ans o mado
= 70191 /año
En la p ime a o e se sepa a po la pa e supe io odo el HCl (las 38800
/año), que se eci culan a la en ada del eac o de oxiclo ación; y po el
ondo salen la o alidad del clo u o de inilo y del diclo oe ano no
ans o mado, en una co ien e que cons i uye la alimen ación de la segunda
columna de des ilación. Po la cabeza de la misma se ex ae el CVM, que se á
la ma e ia p ima a emplea en la plan a de PVC pos e io pa a p oduci
policlo u o de inilo; mien as que po la pa e in e io de es a segunda o e
se sepa a el DCE no con e ido a CVM y se eap o echa haciéndolo eci cula
has a la unidad de pu i icación de es a sus ancia (como se comen ó con
an e io idad en dicha e apa de depu ación).
CVM + HCl + DCE
no ans o mado
HCl a oxiclo ación
CVM
DCE no ans o mado
CVM + DCE no
ans o mado
C-3 C-4
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3.2. Balances de Ma e ia en la Plan a de PVC
3.2.1. Polime ización en suspensión
Clo u o de inilo PVC
Agua CVM no polime izado
Adi i os Agua
La eacción que iene luga en es a e apa del p oceso es la siguien e:
0
0
2 3 2 3
CVM
CVM
F -
-x + x
F - x x
nC H Cl ( C H Cl-)n
→ −
Siendo
0
CVM
F
el lujo mola inicial de clo u o de inilo monóme o que se
alimen a al eac o de polime ización, p oceden e de la plan a an e io de
p oducción del mismo; y x es la can idad de kmol/año de CVM que
eaccionan.
Sabiendo que un 85% del clo u o de inilo que en a se con ie e a
policlo u o de inilo
0
CVM 6
CVM
x x kmol
x = => 0,85 = => x = 903.550
F año
1,06 · 10
PVC PVC
PVC
kmol PVC
F = x => F = 903.550 año
PM = 62,5
REACTOR DE
POLIMERIZACIÓN
PVC
PVC
m = 56472
año
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El caudal de clo u o de inilo monóme o no polime izado es F
CVM
:
6
CVM CVM0
CVM
kmol CVM no polime izado
F = F - x = 1,06 · 10 - 903.550 = 159.450 =
año
CVM no polime izado
= 9965,6 = m
año
Po o a pa e, se sabe que se in oducen 130 m3 de agua pa a p oduci 1
onelada de CVM:
3 3
6 6
m agua 66.437,5 CVM m agua agua
130 · = 8, 64 · 10 = 8, 64 · 10
1 CVM año año año
ENTRADAS SALIDAS
Componen es Caudales
másicos ( /año)
Componen es Caudales
másicos ( /año)
CVM 66437,5 PVC 56472
Agua 8,64 ·10
6
CVM no
polime izado 9965,6
Agua 8,64 ·10
6
TOTAL 8,7 ·10
6
TOTAL 8,7 ·10
6
Tabla 5. En adas y salidas de la unidad de polime ización.
Fuen e: Elabo ación p opia
3.2.2. Desgasado
CVM no polime iz. CVM no polime iz.
Agua Slu y Agua
PVC PVC
El caudal de PVC que en a al desgasi icado es odo el que se o mó en el
eac o de polime ización de la unidad an e io , es deci las 56.472 oneladas
al año y lo mismo sucede con el agua p o enien e de dicha ase.
DESGASIFICADOR
CVM esidual a ecupe ación de
CVM
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Del clo u o de inilo no ans o mado que sale del eac o , ap oximadamen e
la mi ad se sepa a en es e equipo y se en ía a la unidad de ecupe ación de
CVM, p e io paso po un gasóme o.
La co ien e de salida del desgasi icado consis e en un slu y o suspensión,
o mada po agua, policlo u o de inilo (que sale comple amen e) y el 50%
del clo u o es an e que no ha sido ex aído.
Po an o, la can idad de CVM que sale de es a ase y pasa a la columna de
s ipping es:
Desg
esidual
CVM
CVM
CVMno polime izado CVMno polime iz
que a a
ado
F =50% de 9965,6 = 4982,8 =
año
launidad de ecupe ación de
a
ño
=F , CVM.
3.2.3. S ipping
CVM no polime iz.
Slu y Agua Agua + PVC
PVC
La alimen ación al s ipping es el slu y que p ocede de la e apa an e io de
desgasado y, as pasa po es a columna, se sepa a el clo u o de inilo
esidual (no polime izado) que quedaba aún en la suspensión esul an e de la
ase de desgasado y sale únicamen e una co ien e que cons a de agua y
policlo u o de inilo. Los caudales másicos de PVC y de agua son los mismos
de odo el p oceso (56472 de PVC/año)
COLUMNA
DE
STRIPPING
CVM esidual a ecupe ación de
CVM
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3.3.3. Depósi o de DCE sucio
Figu a 22. P oceso de p oducción de diclo oe ano
Fuen e: Elabo ación p opia
Co ien e 1
Co ien e 2
Co ien e 3
T
1
= 100ºC
T
2
= 40ºC
T
3
= ?
DCE
DCE
DCE
1,1,2
-
T iclo oe ano
Clo al
1,1,2
-
T iclo oe ano
HCl
Agua
Clo al
E ileno no con e ido
E ileno no con e ido
Agua
HCl no con e ido
HCl
O
2
no con e ido
E ileno no con e ido
O
2
no con e ido
Tabla 10. Tempe a u a y composición de cada co ien e.
Fuen e: Elabo ación p opia.
REACTOR
DE
CLORACIÓN
REACTOR
DE OXI -
CLORACIÓN
DEPÓSITO
DE DCE
SUCIO
I-1
2
3
1
225ºC
100ºC
40º
C

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El balance de ene gía en es e equipo se ía el siguien e:
Balance de Ene gía:
i i i i
e s
m·cp ·ΔT m·cp ·ΔT
∑ ∑
= =>
i i 1 i i i i
2 3
e e e
1 2 3
m·cp ·(T - T ) + m ·cp ·(T - T ) = m ·cp ·(T - T )
=>
∑ ∑ ∑
En la abla 11 se mues an los caudales de odas es as sus ancias, que han
sido p e iamen e hallados en los balances de ma e ia desa ollados a lo la go
de la memo ia de cálculo, y los cp de las mismas:
Componen es
Caudales (kmol/año)
C
p
(J/mol K)
Co ien e 1
Co ien e 2
Co ien e 3
DCE
505050,5
505050,5
1.06·10
6
131
T iclo oe ano
2550,
8
-
2550,
8
85
,3
HCl
2550,
8
10916,7
13466,
8
29
,1
E ileno
2550,
8
65622
68172,
8
43
,1
Clo al
-
14027,8
14027,8
9
0
Agua
-
547
.
083,3
547
.
083,3
75,2
O
2
-
14805,
6
14805,6
29
,4
Tabla 11. Caudales y Cp de cada componen e
Fuen e: Elabo ación p opia
Tomando la empe a u a de e e encia T e = 0 ºC = 273 K y sus i uyendo
odos los caudales y Cp de la abla en el balance an e io , se puede despeja
la empe a u a de la co ien e 3 ( empe a u a a la que sale la mezcla del
depósi o de DCE sucio):
T
3
= 62,6 ºC.
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3.3.4. Reac o de Pi ólisis o C acking
Co ien e 1
Co ien e 2
T
1
= 147,7
ºC
T
2
= 500
ºC
DCE
CVM
HCl
DCE no con e ido
Tabla 12. Tempe a u a y composición de cada co ien e.
Fuen e: Elabo ación p opia.
Se asume que la empe a u a pe manece cons an e en el eac o de
c acking, po lo que se a a calcula el calo de eacción necesa io. Ese calo
de eacción se puede ob ene aplicando un balance de ene gía a es e equipo:
Balance de Ene gía:
i i R i i
e s
m·cp·ΔT + ΔH = m·cp·ΔT Q
∑ ∑
+ =>
i i 1 R i i 2
e e
1 2
m ·cp ·(T - T )
ΔH = m ·cp ·(T - T ) Q
=> +
∑ ∑
+
e e
6
R ,T ,T
kJ kmol
ΔH ΔH · x; ΔH = 71 ; x = 1,06 · 10
mol año
( ) (- )
−
= −
Siendo x los kmoles/año que eaccionan de diclo oe ano en la única eacción
que se p oduce en es a e apa, como se de inió en el balance de ma e ia del
eac o de pi ólisis.
REACTOR DE
CRAQUEO
1
2
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En la abla 13 se mues an los caudales de los componen es de es e p oceso,
cuyos alo es ue on hallados en los balances de ma e ia, y los cp de los
mismos:
Componen es
Caudales (kmol/año)
C
p (
J/mol
K)
Co ien e 1
Co ien e 2
DCE
1,77·10
6
709.000
131
CVM
-
1,06·10
6
53,6
HCl
-
1,06·10
6
29,1
Tabla 13. Caudales y Cp de cada componen e
Fuen e: Elabo ación p opia
Tomando la empe a u a de e e encia T
e
= 0ºC = 273 K y sus i uyendo los
caudales y Cp de la abla, jun o con
R
ΔH
, en el balance an e io , se
de e mina el calo de eacción:
11
kJ
= 1,31·10 = - 5210,7 kW
año
Q
−
En es e caso, se puede obse a que el calo de eacción es nega i o (a
di e encia de lo que sucedía en los p ocesos de clo ación di ec a y
oxiclo ación, debido a que las eacciones de es as dos ases e an exo é micas
mien as que la de la pi ólisis es endo é mica), lo cual implica que hay que
apo a le al eac o de c acking 5210,7 kW pa a que su empe a u a se
man enga cons an e.
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3.4. Balances de Ene gía en la Plan a de PVC
3.4.1. Unidad de secado
La ealización del balance de ene gía en es a ase de la Plan a de PVC se
debe a que se p oduce una a iación de la empe a u a de la co ien e de
esina de policlo u o en la misma.
Como se ha indicado en la memo ia desc ip i a y ambién en el desa ollo del
balance de ma e ia de es a unidad, al ciclón secado en an dos co ien es de
p oduc o, una con ai e seco y o a con el PVC que p o iene de la
cen i ugado a:
1) La p ime a de ellas p ocede de un in e cambiado en el cual se ha
p ecalen ado el ai e seco (que se alimen a a p esión a mos é ica y
empe a u a ambien e) median e el uso de apo .
2) La segunda co ien e con iene el policlo u o de inilo húmedo que, as su
paso po el equipo de secado y es a en con ac o con el ai e calien e que
iene del in e cambiado , sale en o ma de PVC seco. Po su pa e, el ai e
sale como ai e húmedo con un pequeño con enido de esina en suspensión.
En las igu as 23 y 24 se ep esen an es as dos ope aciones, jun o con las
empe a u as de las dis in as co ien es de ma e ia:
1)
Figu a 23. P ecalen ado del ai e de secado
Fuen e: Elabo ación p opia
I-1
Ai e calien e, T1
Vapo
Vapo
Ai e ambien e
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2)
Figu a 24. Secado del PVC húmedo
Fuen e: Elabo ación p opia
seco 2
ap
1
PVC PVC 2 H O
Q = m · cp · ( - ) + m · λ (3.4.1.a)
Donde:
húmedo
2 húmedo
PVC PVCseco
ap
H O PVC PVCseco
m 56.472 m = 55.907,2
año año
kJ
m = m m = 564,8 λ
año kg
; ;
; 2257
=
− =
Sus i uyendo es os alo es en la ecuación (3.4.1.a), se ob iene que
9
kJ
= 1,75·10 = 69,6 kW
año
Q
.
seco seco
ai e 1 ai e
2
Q = m · (H - H ); m = 281.875
año
(3.4.1.b)
A con inuación se ob iene la humedad del ai e:
2
húmedo seco
seco
HO 2
ai e ai e ai e ai e
mgHO
W =W W
m kgai eseco
0 2,08− = − =
y se emplea el diag ama
psic omé ico pa a saca la en alpía H
2
:
2
kJ
H = 7 1
kg ai e seco
.
Sus i uyendo en (3.4.1.b) los alo es de Q y H
2
hallados, se despeja H
1
:
1
kJ
H = 64,6
kg ai e seco
T
1
= 79ºC.
Secado
PVC húmedo
1
= 60ºC
PVC seco
2
= 70ºC
Ai e húmedo,
T
2
= 70 ºC
Ai e seco,
T
1
Psic omé ico

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3.5. Diseño de Equipos en la Plan a de CVM
3.5.1. Reac o de Clo ación Di ec a
En el apa ado 3.1.1, donde se desa olló el balance de ma e ia de la e apa
de clo ación di ec a, la eacción p incipal que enía luga en dicha sección e a
la siguien e:
C
2
H
4
+ Cl
2
C
2
H
4
Cl
2
La ciné ica de es a eacción es de o den uno con espec o a cada uno de los
dos eac i os y esponde a la siguien e o ma:
2 2
p
E
CD CD Cl Cl
(- ) = k · c · c = (- )
;
El subíndice “p” indica que se a a de la elocidad de eacción de la pa ícula
y la cons an e ciné ica de la eacción de clo ación di ec a es
k
CD
= 0,123
3
m
mol · s
.
Dado que el eac o de clo ación di ec a es un eac o ca alí ico de lecho ijo,
el modelo de eac o que se emplea á pa a el diseño del mismo se á el de
lujo en pis ón (FP), an o pa a las pa ículas sólidas de clo u o é ico que
ca alizan la eacción, como pa a la mezcla luida (gaseosa) de e ileno y clo o
que se alimen a a la unidad. De es a mane a, la ecuación de diseño del
eac o se ía la que sigue:
2
Cl
R
Cl
dF
= - (- )
dV
(3.5.1.a)
Aquí el subíndice “R” hace e e encia a la elocidad de eacción en el eac o .
00
2 0 2 0 2 0
0
2 0 0 2 2 0
4 4
2 2 2 2
E Cl
Cl Cl Cl Cl Cl Cl
E
Cl Cl Cl Cl Cl Cl
C H + Cl C H Cl
F F
-x F - x F x F
F - x F F ·(1- x ) x F
+
→
−
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Po an o, el lujo o al F
queda:
0 0
0 0 0 0 0
2 2 2 2
i E E
Cl Cl Cl Cl Cl Cl Cl Cl Cl
F F (x) = F - x ·F + F - x ·F + x ·F = F + F ·(1 - x )
=∑
.
Po o o lado, se e que
0 0 0
2 2
Cl Cl Cl Cl Cl Cl Cl
F = F ·(1 - x ) => dFCl = F F - x F
- = ·
, y
sus i uyéndolo en la ecuación de diseño an e io se ob iene que:
0
2 2 2
2
0 2 0 2
Cl Cl Cl Cl
R
Cl p
R
Cl Cl Cl Cl
d - x F dx dx
dV dV
- (- ) =
dV F (- ) F (- ) · (1 - ε)
( · ) = => =
=> =>
2
02
Cl
E
CD
Cl Cl
dx
dV =
F k · c · c · (1 -
ε)
(3.5.1.b)
A con inuación, se exp esan las concen aciones de e ileno y clo o en unción
de la con e sión y se sus i uyen en la ecuación (3.5.1.b):
00
2
E
Cl Cl
E
E o al
o al
F - x F
F
c = =
Q Q
·
.
02
Cl
Cl2
Cl Cl
o al
o al
F (1 - x )
F
c = =
Q Q
·
.
La ecuación (3.5.1.b) queda ía así:
2
00 0
02 2
Cl
E Cl Cl Cl Cl
Cl
CD o al o al
dx
dV =F - x F F (1 - x )
Fk · · · (1 -
ε)
Q Q
· ·
. (3.5.1.c)
Pa a pode esol e es a ecuación di e encial, p ime o de e minamos Q o al,
en unción de la con e sión:
002
E Cl Cl
o al o al
[F + F ·(1 - x )] · R · T
F · R · T
p · Q = F · R · T => Q = =
p p
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Sus i uyendo en (3.5.1.c) queda:
2
00 0
02 2
0 0
0 0
2 2
Cl
E Cl Cl Cl Cl
Cl
CD E E
Cl Cl Cl Cl
dx
dV =F - x F F (1 - x )
Fk · · · (1 -
ε)
[F + F ·(1 - x )] · R · T [F + F ·(1 - x )] · R · T
p p
· ·
,
desa ollando y ag upando é minos:
002 2
00 0
0 0 0
2 2 2
2
2 2 2
E Cl Cl Cl
2
Cl E E
CD Cl Cl Cl Cl Cl Cl
[F + F ·(1 - x )] · R · T dx
dV =
Fk · F F - x F - x F x F · p · (1 -
ε)
·( · · + · )
.
In eg ando es a ecuación:
2
20
Cl
Cl
V x =0,999 002
0 x =0
2
0 0
0 0
2 2 2
2
2 2 E Cl Cl
Cl
2 2
E E
CD Cl Cl Cl Cl Cl
[F + F ·(1 - x )]
R · T
dV = · dx
k · p · (1 - ε) F - x · F - x ·F + x ·F
∫ ∫
Se conocen:
- La empe a u a del eac o , que se man iene cons an e en 100ºC (373 K),
como se explicó en el balance de ene gía.
- La p esión en el eac o es de 5 a m ap oximadamen e.
- La po osidad del lecho ijo del eac o , que iene un alo de 0,4.
- Y los lujos mola es de e ileno y clo o son espec i amen e:
0
0
E
Cl
kmol 1 año 1 h mol
F = 525.456,4 · · = 20,85
año 7000 h 3600 s s
kmol mol
F = 510.152 = 20,24
año s
Sus i uyendo odos es os alo es en la ecuación de la in eg al se llega a:
V = 2,1 m
3
.
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3.5.2. Reac o de Oxiclo ación
La eacción p incipal que gobie na la ase de oxiclo ación (como se de inió en
el apa ado 3.1.2) es la siguien e:
C
2
H
4
+ 2 HCl + 1/2 O
2
C
2
H
4
Cl
2
+ H
2
O
La ciné ica pa a es a eacción de oxiclo ación es de la o ma:
p
E
OX OX OX
(- ) = k · c = (- )
La cons an e ciné ica k
OX
sigue una exp esión exponencial del ipo:
4
OX
- E
k = 1,58 ·10 · exp( )
R · T
La empe a u a a la que se lle a a cabo el p oceso de oxiclo ación en el
eac o es de 225 ºC (498 K) y la ene gía de ac i ación E posee un alo de
40100
kJ
mol
.
Po an o, empleando es os alo es en la ecuación an e io se ob iene que k
OX
= 0,986 (s
-1
).
En es e caso, se emplea un eac o ca alí ico de lecho luido pa a lle a a
cabo es a eacción, po lo que el modelo de eac o que se emplea pa a
diseña lo es el de mezcla pe ec a (MP) pa a las pa ículas sólidas de
ca alizado de clo u o cúp ico. Pa a el luido gaseoso, que es á cons i uido
po la mezcla de e ileno, ácido clo híd ico y oxígeno que se alimen a al
eac o , se a a adop a igualmen e el modelo de mezcla pe ec a con obje o
de simpli ica los cálculos (ya que en ealidad el modelo de pa ícula pa a el
gas en lecho luidizado es más complejo y no esponde exac amen e ni al
caso de FP ni al de MP).
Po es e mo i o, la ecuación de diseño de dicho eac o de oxiclo ación,
según el modelo de mezcla pe ec a, es del ipo:
HCl
R
OX
ΔF
= - (- )
ΔV
(3.5.2.a)
Nó ese que se u ilizan nue amen e los subíndices “p” y “R” pa a di e encia
la elocidad de eacción e e ida a la pa ícula o al eac o .
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- En la pes aña S eams:
Columna RadF ac
Pla o de alimen ación 8
E apa po la que sale la co ien e
de des ilado 1
E apa po la que sale la co ien e
de ondo 18
Tabla 19. Especi icaciones columna C-1
Fuen e: Elabo ación p opia
- En la pes aña P essu e: p esión del condensado = 5 a m
Una ez de inidas odas las especi icaciones necesa ias, se p ocede a simula
el p oceso y se ob ienen es os esul ados:
Tabla 20. Resul ados diseño igu oso de C-1.
[47]

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Tabla 21. Resul ados diseño igu oso de C-1.
[47]
2) Columna de des ilación C-2
La segunda o e de depu ación de diclo oe ano ecibe como alimen ación la
co ien e de ondos que sale po la pa e in e io de la p ime a columna y que
es á cons i uida po ap oximadamen e un 97% del DCE que se in odujo
inicialmen e, más los compues os pesados, en e los que des aca
p incipalmen e el iclo oe ano.
El p ocedimien o pa a lle a a cabo el diseño de la columna C-2 es el mismo
que el empleado pa a diseña la columna C-1.
Diseño P elimina
Los componen es a in oduci en es e caso en la alimen ación a la o e son
el DCE y el 1,1,2- iclo oe ano y la empe a u a y p esión son las de la
co ien e de ondo an e io . Se uel e a selecciona el mé odo e modinámico
de Chao-Seade y el modelo de columna DSTWU pa a es e diseño p elimina .
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Co ien e de alimen ación=Co ien e de ondos de columna C-1
Tempe a u a (ºC) 147,7
P esión (a m) 5,1
Caudales mola es (kmol/h)
DCE 139,98
T iclo oe ano 0,361
Tabla 22. Especi icaciones de la alimen ación de C-2
Fuen e: Elabo ación p opia
Columna DSTWU
Relación de e lujo 1,2 · e lujo mínimo
Cla e lige o DCE
Recupe ación del cla e lige o
( an o po uno) 0,995
Cla e pesado T iclo oe ano
Recupe ación del cla e pesado
( an o po uno) 0,005
P esión del condensado (a m) 5
P esión del he ido (a m) 5
Tipo de condensado To al
Tabla 23. Especi icaciones de la columna C-2
Fuen e: Elabo ación p opia
Po úl imo, se esuel e la simulación y se hallan los pa áme os que se
mues an en la abla 24:
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Tabla 24. Resul ados diseño p elimina de C-2
. [47]
Tabla 25. Resul ados diseño p elimina de C-2
. [47]
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Diseño Rigu oso
Se usa el modelo de columna RadF ac. Las especi icaciones de la co ien e de
alimen ación son exac amen e las mismas que en el diseño p elimina y las
de la p opia o e son:
- En la pes aña Con igu a ion:
Columna RadF ac
Tipo de cálculo Equilib io
Núme o de pla os 34
Tipo de condensado To al
Tipo de eboile Ke le
Fases Vapo -Liquid
Con e gencia S anda d
Caudal mola ondos (kmol/h) 1,059
Relación de e lujo 1,5
Tabla 26. Especi icaciones columna C-2
Fuen e: Elabo ación p opia
- En la pes aña S eams:
Columna RadF ac
Pla o de alimen ación 19
E apa po la que sale la co ien e
de des ilado 1
E apa po la que sale la co ien e
de ondo 34
Tabla 27. Especi icaciones columna C-2
Fuen e: Elabo ación p opia
- En la pes aña P essu e: p esión del condensado = 5 a m
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Una ez de inidas odas las especi icaciones necesa ias, se p ocede a simula
el p oceso y se ob ienen es os esul ados:
Tabla 28. Resul ados diseño igu oso de columna C-2
. [47]
Tabla 29. Resul ados diseño igu oso de columna C-2
. [47]

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3.5.4. Reac o de C aqueo o Pi ólisis
En es a sección del p oceso de p oducción de clo u o de inilo monóme o
anscu e es a eacción:
C
2
H
4
Cl
2
C
2
H
3
Cl + HCl,
La ciné ica de la eacción mos ada es de o den uno con espec o al eac i o
(diclo oe ano) y iene la siguien e es uc u a:
p p
DCE
(- ) = k · c
donde kp es la cons an e ciné ica de la eacción de pi ólisis y c
DCE
es la
concen ación del eac an e DCE, la cual se calcula a pa i de la exp esión
que apa ece a con inuación:
13
p
- E
k = 3,98 · 10 · exp( )
R · T
La ene gía de ac i ación de la eacción de c aqueo (Ep) es
5
kJ
2,43 ·10
kmol
y la empe a u a a la que se e ec úa la ope ación de pi ólisis es de 500 ºC
(773 K), siendo la
kJ
R = 8,314
kmol · K
, la cons an e de los gases uni e sales.
De ello se concluye que la cons an e k
p
iene un alo de 1,51·10
-3
h
-1
.
La ecuación pa a el diseño del eac o es:
DCE p
R
dF
= - (- )
dV
(3.5.4.a)
0
0 0 0
0 0 0
4
2 2 2 3
DCE
DCE DCE DCE DCE DCE DCE
DCE DCE DCE DCE DCE DCE
C H Cl C H Cl + HCl
F - -
-x F + x F + x F
F - x x F x F
(1 )
→
k
p
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C is óbal Bel án Domínguez Página 101
T as ealiza el balance es equiomé ico, el lujo mola o al queda de es a
mane a:
0 0 0 0 0
DCE DCE DCE DCE DCE DCE DCE DCE DCE
F = F - x ·F · + x ·F + x ·F = F · (1 + x )
Como se puede obse a en el balance an e io ,
(
)
0
DCE DCE0 DCE
DCE DCE
)
F x
·F = F 1 -1- x ( , po lo que dF
DCE
se ía igual a
DCE DCE0 DCE DCE0
F F - F·x- =
Sus i uyendo aho a es e esul ado en la ecuación (3.5.4.a) se iene que
0
0
DCE DCE DCE DCE
pRp p
R
DCE DCE
d - x ·F dx dx
dV
- (- ) => =
dV F (- ) k · c (1 )
( )
=·
ε
−
=
Teniendo en cuen a que la concen ación de diclo oe ano es
0
DCE DCE
DCE
DCE o al
o al
F (1 - x )
F
c = =
Q Q
Vol iendo de nue o a sus i ui en la ecuación de diseño:
00
DCE
DCE DCE
DCE
p o al
dx
dV
F (1 - x )
F
k · (1 )
Q
·
ε
−
=
A con inuación se exp esa el caudal olumé ico Q o al en unción de xDCE:
(
)
DCE0 DCE
o al
· R · T
F · R · T
Q = =
p p
F 1+ x
Sepa ando a iables e in eg ando se llega a:
(
)
0
0
DCE
DCE
V x =0,6
0 x =0
DCE
DCE0
p
DCE
1 + x
R · T
dV =
k · p (1 ) (1 - x )
··
·
F
ε−
∫ ∫
(3.5.4.b)
Se ienen además los siguien es da os:
- La empe a u a a la que ope a el eac o , que es de 500ºC (773 K).
- La p esión del eac o , p = 14 a m.
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- La po osidad ε = 0,4.
El caudal mola de diclo oe ano, hallado en el balance de ma e ia de es a
sección (apa ado 3.1.4) es:
0
DCE
kmol mol
F = 1,77 · 106 = 70,3
año s
In oduciendo es os alo es en la exp esión (3.5.4.b) se ob iene el olumen
del eac o de pi ólisis:
V = 1,6 m
3
.
3.5.5. Columnas de Depu ación de CVM
El diseño de las dos columnas de des ilación en se ie que componen la e apa
de pu i icación del clo u o de inilo se ha ealizado median e el empleo del
simulado de p ocesos del p og ama Aspen Plus (del mismo modo que se
u ilizó ambién en la depu ación de diclo oe ano). El p ocedimien o seguido
pa a las dos o es de que cons a es a e apa ha sido el siguien e: p ime o se
e ec úa un diseño p elimina y a con inuación un diseño más igu oso, en el
cual se han usado algunos de los da os y esul ados ob enidos en el
p elimina .
Figu a 26. Unidad de Depu ación de CVM
. [47]
C-3
1
2
C-4
3
4
5
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C is óbal Bel án Domínguez Página 103
1) Columna de des ilación C-3
La p ime a columna de des ilación de es a unidad ecibe como alimen ación
el p oduc o esul an e del eac o de pi ólisis, que es una mezcla cosn i uida
undamen almen e po el CVM y el ácido clo híd ico o mados, el DCE no
con e ido y algunos subp oduc os en una p opo ción bas an e in e io a la
de los o os.
En ella se sepa a el clo u o de hid ógeno de los o os dos componen es
mayo i a ios, que pasan pos e io men e a la segunda o e de es a ase.
Diseño P elimina
El p ime paso pa a e ec ua es e diseño inicial es in oduci los componen es
del p oceso y elegi el mé odo e modinámico ap opiado en el simulado de
Aspen Plus. Luego se selecciona el modelo de columna DSTWU y se conec an
las es co ien es de alimen ación, des ilado y colas.
A con inuación, se comple an las especi icaciones de la co ien e de
alimen ación y del bloque de la p opia columna pa a pode abo da la
simulación. Los da os a in oduci son los que se ecogen en las ablas 30 y
31:
Co ien e de alimen ación (1)
Tempe a u a (ºC) 90
P esión (a m) 7
Caudales mola es (kmol/h)
CVM 151,86
HCl 151,86
DCE 101,29
Tabla 30. Especi icaciones de la alimen ación de C-3
Fuen e: Elabo ación p opia
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Tabla 41. Resul ados diseño p elimina de C-4.
[47]
Diseño Rigu oso
Se usa el modelo de columna RadF ac. Las especi icaciones de la co ien e de
alimen ación son exac amen e las mismas que en el diseño p elimina y las
de la p opia o e son:
- En la pes aña Con igu a ion:
Columna RadF ac
Tipo de cálculo Equilib io
Núme o de pla os 29
Tipo de condensado To al
Tipo de eboile Ke le
Fases Vapo -Liquid
Con e gencia S anda d
Caudal mola ondos (kmol/h) 101,475
Relación de e lujo 0,2
Tabla 42. Especi icaciones de C-4
Fuen e: Elabo ación p opia

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- En la pes aña S eams:
Columna RadF ac
Pla o de alimen ación 16
E apa po la que sale la co ien e
de des ilado 1
E apa po la que sale la co ien e
de ondo 29
Tabla 43. Especi icaciones de C-4
Fuen e: Elabo ación p opia
- En la pes aña P essu e: p esión del condensado = 5 a m
Los esul ados ob enidos as esol e la simulación de es a ope ación son los
que se mues an seguidamen e:
Tabla 44. Resul ados diseño igu oso de C-4.
[47]
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Tabla 45. Resul ados diseño igu oso de C-4.
[47]
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3.6. Diseño de Equipos en la Plan a de PVC
3.6.1. Reac o de Polime ización
El p ocedimien o a segui pa a e ec ua el diseño del eac o de
polime ización de clo u o de inilo a policlo u o de inilo es di e en e al
ealizado pa a diseña los dos eac o es p esen es en la plan a de CVM,
debido a que el a amien o de la ciné ica de eacción en es e caso es
demasiado complejo y no se a a abo da como al.
Ca ga Desca ga
La ca ga que se alimen a al eac o de polime ización co esponde a clo u o
de inilo monóme o (en su mayo pa e), agua y una se ie de adi i os
necesa ios pa a que enga luga dicha eacción.
En el balance de ma e ia que se lle ó a cabo pa a la unidad de c aqueo o
pi olisis se de e minó que se p oducen 66437,5
CVM
año
. Pos e io men e, oda
esa can idad pasa a la plan a de PVC y en a en la e apa de polime ización en
suspensión. Po an o, se puede asumi que la ca ga del eac o es á
cons i uida p ác icamen e po las 66437,5
CVM
año
.
La desca ga del eac o consis e en el policlo u o de inilo que se o ma as
la eacción, más el clo u o de inilo no ans o mado que sale del mismo.
El iempo (que apa ece en el esquema) hace e e encia al iempo de ciclo
de la polime ización, que es la suma de los iempos de cada una de las
cua o ases que se dan du an e en el p oceso:
ciclo
=
ca ga
+
eacción
+
desca ga
+
limpieza
(h/ciclo).
Pa a la ope ación de polime ización de CVM a PVC, el iempo de ciclo es de
17 ho as.
El olumen (o amaño del eac o ) se a a de e mina a pa i de la masa y la
densidad de la sus ancia que con iene.
REACTOR DE
POLIMERIZACIÓN
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Como consecuencia de que en el eac o se hallan p esen es dos compues os
dis in os (el CVM y el PVC que se o ma as la eacción de polime ización del
p ime o), pa a lle a a cabo el diseño de es e equipo se a a conside a el
caso más des a o able y que da ía luga a un mayo olumen del eac o .
Es a opción se da con el clo u o de inilo, ya que su densidad es meno que
la del PVC y, po consiguien e, el olumen es a su ez meno (ya que V =


). Po es e mo i o, se emplean la masa y densidad del CVM pa a diseña el
eac o de polime ización de es a unidad.
Dado que en an 66437,5
CVM
año
y las plan as uncionan 7000 ho as al año
(debido a que es un p oceso discon inuo y se ha op ado po diseña la del
lado de la segu idad):
CVM 1 año 17 h CVM kg CVM
66437,5 · · = 161,3 = 161.348
año 7000 h 1 ciclo año ciclo
Como la densidad del clo u o de inilo es de 970
3
kg
m
:
3
3
kg
161.348 m
ciclo
V = = 166,3
kg
ciclo
970 m
.
És e es un olumen conside able (bas an e mayo que el co espondien e a
los eac o es p esen es en la plan a de clo u o de inilo) y es p obable que
pueda habe p oblemas de agi ación. Po es e mo i o, y omando como
e e encia o os p oyec os y uen es de in o mación ela i os al p oceso de
p oducción de PVC y eniendo en cuen a que se a a de un p oceso en el
cual la esina de policlo u o de inilo se p oduce de mane a discon inua, es
más con enien e ope a con cua o eac o es au ocla es de igual olumen
que u iliza un único eac o de mayo amaño. Así pues, se a a op a po
coloca cua o eac o es de polime ización en pa alelo de 41,6 m
3
cada uno
(de al o ma que mien as en uno de ellos iene luga una de las cua o
ases del p oceso, en los demás se lle en a cabo las o as ases), pa a que en
odo momen o haya algún eac o en uncionamien o. De es a mane a no
hab ía que e asa la p oducción y se aumen a la e iciencia de la plan a de
PVC.
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4. MEDICIONES Y PRESUPUESTO
4.1. Plan a de clo u o de inilo
4.1.1. Reac o de Clo ación Di ec a
Pa a es ima el cos e del eac o de clo ación se han u ilizado las
co elaciones egis adas en el mé odo seguido po Ma ches (Ma ches'
enginee ing o chemical ene gy manu ac u ing, que es una compañía de
ingenie ía que p opo ciona apoyo pa a el desa ollo de nue os p oduc os y
p ocesos ecnológicos o mejo as en p oduc os químicos, ene gé icos y
me alú gicos pa a aumen a su e iciencia).
Según es e p ocedimien o, es posible de e mina el cos e de es e equipo a
pa i del ipo de eac o , su olumen (que ue calculado en el apa ado del
diseño), el ma e ial y la p esión in e na del mismo:
Se a a de un eac o no agi ado que cons a de camisa de e ige ación
ex e na. Su olumen es de 33,65 m
3
(que equi ale a 8889 galones); el
ma e ial elegido pa a su cons ucción es ace o inoxidable 304 (SS 304) y la
p esión en el mismo es de 5 ba (72,52 psi). Todos es os da os, unidos a las
co elaciones mencionadas p opo cionan un cos e del eac o de clo ación
di ec a de 202100 $, que son unos 181.093 €.
REACTOR DE CLORACIÓN DIRECTA, R
-
1
TIPO
Jacke ed, Non
-
Agi a ed
VOLUMEN (m
3
)
33,65
VOLUMEN (galones)
8889
MATERIAL
S ainless S eel, 304
PRESIÓN (ba )
5
PRESIÓN (psi)
72,52
COSTE (
€)
181
.
093
Tabla 46. Cos e Reac o de Clo ación
Fuen e: Elabo ación p opia

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4.1.2. Reac o de Oxiclo ación
El eac o de oxiclo ación es un eac o de lecho luidizado no agi ado y sin
camisa de e ige ación en su ex e io , ya que la co ien e de salida del
mismo se en ía ápidamen e en un equipo en iado o quench colocado en
se ie. Posee un olumen de 43,2 m
3
(11412 galones) y una p esión en su
in e io de ap oximadamen e 5 ba (72,52 psi). Nue amen e, el ma e ial
empleado pa a es e equipo es ace o inoxidable del ipo 304 (SS 304).
El cos e del eac o de oxiclo ación asciende a 217.383,5 € (242600 $).
REACTOR DE OXICLORACIÓN, R
-
2
TIPO
Jacke ed, Non
-
Agi a ed
VOLUMEN (m
3
)
43,2
VOLUMEN (galones)
11412
MATERIAL
S ainless S eel, 304
PRESIÓN (ba )
5
PRESIÓN (psi)
72,52
COSTE
(
€)
217
.
383,5
Tabla 47. Cos e Reac o de Oxiclo ación
Fuen e: Elabo ación p opia
4.1.3. Columna de Des ilación C-1
El cos e de una columna de des ilación se ob iene como la suma del p ecio de
la p opia o e más el cos e adicional que suponen los pla os de des ilación:
Cos e C-1 = Cos e columna + Cos e pla os (4.1.2.a)
1) Cos e columna
El cos e del equipo empleado pa a lle a a cabo la ope ación de des ilación es
di ec amen e p opo cional al peso del mismo, el cual depende a su ez del
ma e ial u ilizado pa a cons ui la o e.
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El ma e ial empleado pa a la cons ucción de es e equipo es ace o inoxidable
AISI 304, cuya densidad es de 7930 kg/m
3
. El peso del ace o usado en el
diseño de oda la o e se de e mina a pa i del olumen del mismo y la
densidad de dicho ace o.
V = V
la e al
+ V
bases
(4.1.2.b)
2
2
ei
la e al
D
D
V =
Π · ( - ) · H
4 4
(4.1.2.c)
donde De y Di son los diáme os ex e no e in e no de la columna
espec i amen e.
Pa a halla el diáme o in e no se sigue el p ocedimien o que se de alla a
con inuación:
[56]
i
4 · A
D =
Π
(4.1.2.d)
n
Q
A =
U
(4.1.2.e)
mezcla
D · PM
Q = ρ
(4.1.2. )
n
L
Y
U = ρ
ρ ρ
−
(4.1.2.g)
mín
N - N
Y =
N +1
(4.1.2.h)
i
i
D
g
1
ρ =
x
ρ
∑
(4.1.2.i)
i
i
L
liq
B
1
ρ =
x
ρ
∑
(4.1.2.j)
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La nomencla u a u ilizada en odas es as exp esiones es la siguien e:
A es el á ea del ma e ial de ace o inoxidable empleado en la cons ucción de
la columna; Q
el caudal olumé ico; D el caudal mola de la co ien e de
des ilado (kmol/h); ρ
la densidad de la ase apo ; Un es la elocidad del
gas; ρ
L
la densidad de la ase líquida; N se e ie e al núme o eal de pla os
que posee la o e y N
mín
al núme o mínimo de pla os que debe ene la
misma; x
Di
es la acción de des ilado de cada una de las dis in as especies y
x
Bi
la acción de colas de cada componen e; po úl imo,
i
g
ρ
es la densidad
en ase gaseosa de cada sus ancia p esen e y
i
liq
ρ
su homóloga en ase
líquida.
Los da os necesa ios pa a los es componen es que in e ienen en es a
columna son:
Componen e
Peso
molecula
x
D
ρ
g
(kg/m
3
)
x
B
ρ
liq
(kg/m
3
)
DCE 99 0,693 3,42 0,997 1253
T iclo oe ano
133,5 3,2E-4 4,21 2,58E-3
1435
HCl 36,5 0,307 1,49 2,85E-5
1192,98
Tabla 48. Da os de los componen es de C-1
Fuen e: Elabo ación p opia
Sus i uyendo es os alo es en las exp esiones (4.1.2.i) y (4.1.2.j) se
ob ienen ρ
= =2,446 kg/m
3
y ρ
L
= 1253,9 kg/m
3
y además PM
mezcla
= 269
kg/kmol.
Como además se sabe (del diseño de la columna C-1 e ec uado en la
memo ia de cálculo) que D = 6,25 kmol/h, po medio de la ecuación (4.1.2. )
se llega a Q
= 687,5 m
3
/h.
También se iene del diseño que N = 18 y N
mín
= 4 => Y = 0,737 (exp esión
(4.1.2.h)). Po an o, eemplazando da os en (4.1.2.g) se halla la elocidad
del gas Un= 377.
Finalmen e, ya es posible de e mina el á ea de la o e de des ilación C-1:
A = 1,823 m
2
=> D
i
= 1,523 m.
D
e
= D
i
+ 2 in = 1,57 m.
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Pa a sabe la al u a de la columna (H), se iene en cuen a que la misma
dispone de 18 pla os y que és os se encuen an sepa ados una dis ancia de
0,5 me os ap oximadamen e, po lo que H = 9,5 m.
Aho a es posible calcula el V
la e al
median e la ecuación (4.1.2.c), que iene
un alo de 1,17 m
3
.
A con inuación se halla el V
bases
:
2
3
e
bases bases
Π · D
V = A · espeso = 2 · · 0,051 = 0,098 m
4
V
o al
= V
la e al
+ V
bases
= 1,268 m
3
.
El peso de la o e se ía en onces de 1,268 m
3
x 7930 kg/m
3
= 10057,98 kg.
Conociendo asimismo que el alo ípico de comp a de es os equipos es de
12 €/kg si el ma e ial es ace o inoxidable:
Cos e columna = 10057,98 kg x 12 €/kg = 120.695,76 €.
2) Cos e pla os
Pa a ob ene el p ecio co espondien e a los pla os de una columna de
des ilación se emplea la siguien e co elación:
i
3,28
1,523 m ·
D( )
M & S 1302,3
1 m
P ecio ($) = 140 · N · · = ·
6 M & S (1970) 6 303,3
= 9008,7 $ = 8055 € = Cos e pla os
El cos e o al de adquisición de la columna de des ilación C-1 asciende a:
Cos e C-1 = 120695,76 + 8055 = 128.750,76 €
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4.2. Plan a de policlo u o de inilo
4.2.1. Reac o de Polime ización
En el apa ado 3.6.1 se desa olló el diseño del eac o de polime ización y se
comp obó que lo adecuado e a abaja con dos equipos iguales en pa alelo.
La es imación del cos e de es os dos eac o es se e ec úa en unción del
ma e ial elegido y la can idad del mismo empleada pa a su cons ucción. Se
u iliza ace o inoxidable AISI 304 (pa a ecub i el ondo y oda la pa ed
ex e io , así como pa a la apa supe io ) y su p ecio es á elacionado con el
olumen de es e ma e ial que o ma pa e del eac o :
V = V
la e al
+ V
bases
Dado que cada equipo posee un olumen o al de 41,6 m
3
, dis ibuidos en
una al u a de unos 4 m y un diáme o in e no de 3,7 m, con un espeso de
ace o de unas 2 in (5 cm), se ob iene:
V
la e al
= 2,36 m
3
V
bases
= 1,13 m
3
Po an o, la can idad de ace o inoxidable empleada es de 3,49 m
3
x 7930
kg/m3 = 27.675,7 kg de ace o inoxidable.
El p ecio es imado es de 12 €/kg de ace o, po lo que el cos e de uno de los
dos eac o es es:
Cos e 1 eac o = 27.675,7 kg x 12 €/kg = 332.108,4 €
Se conoce además que el cos e conjun o del sis ema de e ige ación con
agua en se pen ines pa a e acua el calo de eacción de que dispone, unido
al aislamien o ex e io del eac o , es de unos 60.000 €.
Añadiendo es o úl imo al cos e inicial de un eac o se ob iene que:
Cos e 1 eac o = 332.108,4 +60.000 = 392.108,4 €
Finalmen e, el p esupues o o al de la unidad de polime ización asciende a:
Cos e polime ización = 4 x 392.108,4 € = 1.568.433,6 €
V
o al
=
3,49 m
3
de ace o inoxidable

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4.3. P esupues o To al de la Ingenie ía Básica de las Plan as de
CVM y PVC
En el p esen e capí ulo 4 de Mediciones y P esupues o se ha lle ado a cabo
una es imación bas an e ap oximada del cos e inicial de los p incipales
equipos y unidades que cons i uyen la ingenie ía básica de es as dos plan as
de p oducción (Plan a de clo u o de inilo y Plan a de policlo u o). Pa a ello,
se ha ob enido el cos e de cada uno de dichos equipos p incipales po
sepa ado.
Finalmen e, se a a de e mina el p esupues o o al de la ins alación
comple a, que se calcula como la suma de odas y cada una de es as
unidades o ases del p oyec o:
IITEM EQUIPOS Nº
EQUIPOS
VALOR
UNITARIO (€)
VALOR (€)
R-1
Reac o de
Clo ación Di ec a 1 181.093 181.093,00
R-2
Reac o de
Oxiclo ación
1 217.383,5 217.383,50
C-1
Columna de
Depu ación de DCE
1 128.750,76 128.750,76
C-2
Columna de
Depu ación de DCE
1 1.414.330,48 1.414.330,48
R-3 Reac o de Pi ólisis 1 796.629 796.629,00
C-3
Columna de
Depu ación de CVM
1 698.634,14 698.634,14
C-4
Columna de
Depu ación de CVM
1 954.488,32 954.488,32
R-4
Reac o de
Polime ización
4 392.108,4 1.568.433,60
TOTAL
- 11 - 5.959.742,80
Tabla 53. P esupues o o al
Fuen e: Elabo ación p opia
El p esupues o o al de cons ucción de la PLANTA DE PRODUCCION DE
POLICLORURO DE VINILO GRANULAR (PVC), asciende a la can idad de
CINCO MILLONES NOVECIENTOS CINCUENTA Y NUEVE MIL
SETECIENTOS CUARENTA Y DOS EUROS CON OCHENTA CÉNTIMOS
(5.959.742,80€).
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C is óbal Bel án Domínguez Página 128
5. PLANOS Y DIAGRAMAS
En las páginas siguien es se pueden isualiza los cua o planos–diag amas
que componen el p oceso global de p oducción de PVC.
PLANO 1. Diag ama de bloques plan a de CVM.
PLANO 2. Diag ama de bloques plan a de PVC.
PLANO 3. Diag ama de lujo plan a de CVM.
PLANO 4. Diag ama de lujo plan a de PVC.
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C is óbal Bel án Domínguez Página 129
6. CONCLUSIONES
El p esen e documen o ha desa ollado la ingenie ía básica de una plan a de
p oducción de policlo u o de inilo g anula . Como al, desc ibe odo el
p ocedimien o necesa io pa a ob ene es e p oduc o, incluidas una se ie de
mediciones y es imaciones p esupues a ias de los p incipales equipos que la
in eg an, sin llega a en a en de alles de cos es de ope ación, ni ealiza un
análisis exhaus i o de la in e sión, po se un abajo de ca ác e académico.
La p oducción de policlo u o de inilo pe enece a un sec o indus ial
pun e o en cuan o a polí ica y ges ión ambien al, no exis iendo ningún
ma e ial al e na i o más a o able al medio ambien e y que enga un meno
impac o en la na u aleza. Bajo el pun o de is a del concep o de desa ollo
sos enible, es p eciso ene en cuen a que el 57% de su composición
p o iene de ecu sos na u ales p ác icamen e ilimi ados, como es la sal
común.
Po odo ello, se ía in e esan e la ealización a pos e io i de una ingenie ía de
de alle con la inalidad úl ima de la implan ación de un complejo indus ial
pa a la ab icación de esina de policlo u o de inilo en la zona p opues a en
es e p oyec o.
Ingenie ía básica de una Plan a de P oducción de PVC g anula
C is óbal Bel án Domínguez Página 130
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