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PLANTA DE PRODUCCIÓN DE ACETILENO DISUELTO

1. INTRODUCCION

El acetileno fue descubierto por el químico inglés Edmond Davy en 1836. Este es ampliamente disponible desde 1891, cuando el químico francés F. F. Moissan desarrolló un método para la preparación en gran escala de carburo de calcio usando un horno eléctrico. Para generar acetileno, el carburo de calcio es tratado con agua, produciendo acetileno, e hidróxido de calcio. Después de la segunda guerra mundial, la producción de acetileno por un nuevo proceso de gas natural o petróleo se ha convertido en importante.

El acetileno es una molécula rica en energía que libera grandes cantidades de energía cuando es descompuesto en carbón e hidrógeno. El acetileno es muy inestable incluso por debajo de su presión normal. A presiones sobre 1 kg/cm2, una descomposición explosiva puede ser iniciada por calentamiento, chispas, colisión o fricción. Métodos seguros de manipulación y envío de acetileno han sido desarrollados para protegerlo contra estos peligros. El acetileno compreso es comúnmente distribuido en cilindros de acero llenado con materiales porosos y acetona y es comúnmente referido como ¡§acetileno disuelto¡¨.

El acetileno es también llamado etileno, el cual es el primero de muchos nombres importantes de la familia de hidrocarburos no saturados llamados alquines. Su fórmula estructural muestra su triple unión entre los átomos de carbono que es característico de todos los alquines. El acetileno generado usando carburo de calcio como material base contiene impurezas de fosfina (PH) y sulfuro de hidrógeno (H2S) el cual presente en el acetileno produce un olor desagradable semejante al ajo. El acetileno quemado con oxígeno en una lámpara adecuada o antorcha emite una luz intensa que hace a este valioso como un iluminante antes de la llegada de las lámparas eléctricas incandescentes. Ahora este es ampliamente usado como combustible para antorchas de oxiacetileno, el cual produce una flama extremadamente caliente para soldadura, corte y limpieza de acero. Además, el acetileno es usado para preparar otros químicos orgánicos valiosos, tales como aldehidos, ácido acético, alcohol acetilénico, ésteres de vinilo, acrilonitrilo, y acrilato de metil. Las moléculas más pequeñas de esta composición son usadas a su vez para construir grandes moléculas de fibras sintéticas, plásticos, caucho sintético u otros componentes.

2. INFORMACION GENERAL DEL PROCESO

2.1 DIAGRAMA DE FLUJO

2.2 DESCRIPCION DEL PROCESO

1. GENERADOR DE ACETILENO

A. GENERADOR TIPO HUMEDO

Este proceso es usado para producir acetileno disuelto. Carburo de calcio y agua son colocados dentro del contenedor para generar el acetileno. La temperatura del agua se mantiene por debajo de 70¢XC. La entrada del carburo de calcio esta equipada con tuberías de nitrógeno o dióxido de carbono como equipo sustituto contra el fuego. La capacidad del generador está calculada por la máxima cantidad de carburo de calcio que puede procesar por hora y esta cantidad es convertida en gas acetileno.

B. GENERADOR TIPO SECO

Este proceso es generalmente usado por compañías con grandes escalas de producción en la industria química para la masa de producción de químicos. Con la finalidad de asegurar la producción de gas acetileno desde el carburo de calcio, la cantidad de agua suministrada debe ser ajustada para mantener el desecho de carburo de calcio en polvo seco. Este método consume menos agua dado que este es peligroso si es sobrecalentado, por esa razón un apropiado sistema de enfriamiento debe ser suministrado.

2. SOPORTE DE GAS

El tanque usado por el gas acetileno es un contenedor sellado al agua, que consiste de un tanque interior y un tanque exterior hechos de una plancha de acero y carbón. El gas de entrada y salida son equipados con un dispositivo de seguridad sellado al agua. Para prevenir presiones negativas en las tuberías debido a la succión del compresor, el tanque debería ser siempre mantenido a la presión adecuada. Como el acetileno es un gas combustible, sus avisos de seguridad son colocadas con letras rojas con las palabras ¡§gas acetileno¡¨ o también es pintando de color rojo.

3. PURIFICADOR

Existen varias impurezas en el gas acetileno incluyendo fosfina, sulfuro de hidrógeno, pequeñas cantidades de silicano SiH4 ), y amoníaco (NH3). La insolubilidad de estas impurezas en acetona tiene un efecto dañino en la soldadura y corte de los metales y son por lo tanto, removidos.

A. PURIFICADOR SECO

Los agentes purificadores son aplicados para varias estructuras internas en forma de malla. Cuando el gas pasa a través de estas estructuras, las impurezas son absorbidas y removidas. El agente purificador es hecho de una mezcla de ácido sulfúrico, dicromato de sodio, agua y celita.

B. PURIFICADOR LIQUIDO

Varias torres de purificación hechas de plástico duro son colocadas en paralelo. Un agente purificador líquido es reciclado a través de cada torre por el método de bombeo. Como el gas acetileno fluye a través de las torres en sentido opuesto, las impurezas en el gas acetileno son removidas. El sistema de torres de purificación está constituido de una torre de ácido sulfúrico, una torre de soda cáustica, una torre de agua limpia y una torre de recuperación.

4. SECADO A BAJA PRESION

El gas acetileno del generador contiene humedad. La humedad se encontrará en el interior del cilindro, la solubilidad del acetileno será reducida y por lo tanto, será removida. Dentro del secador, hay varias estructuras en forma de mallas. El agente de secado, cloruro de calcio, es puesta en la estructura de malla. Como el gas pasa a través de la malla, la humedad es absorbido y el gas secado

5. COMPRESOR DEL ACETILENO

Después que el gas ha sido purificado y secado, se inspecciona su pureza de acuerdo con las regulaciones y especificaciones hechas por cada gobierno. La pureza del gas podría exceder las especificaciones requeridas. Luego el gas es filtrado en cilindros. La máxima presión de filtrado es controlada para no exceder los 25 kgs/cm2, ya que el acetileno es un gas explosivo fuerte. La capacidad del compresor está limitada de 15-65 m3/hr. Su velocidad de rotación está alrededor de 100 RPM y el agua de refrigeración es automáticamente reciclado, para mantener la temperatura en aumento. El alojamiento del cigüeñal podría ser aire fuerte, para prevenir el aire de entrada. Esta estructura permite al gas, la cual filtra en el alojamiento del cigüeñal para ser recuperada a través del acceso de entrada.

6. SEPARADOR DE ACEITE

El gas del compresor, contiene aceite en estado gaseoso. Este aceite debe ser removido por el separador de aceite. El separador filtra el aceite a través de los aros de metal o cerámica conocidos como aros Lessing.

7. SECADO A ALTA PRESION

Para remover la humedad del gas acetileno bajo alta presión, este es pasado a través de un cilindro de acero con cloruro de calcio en su interior.

8. LLENADO

El gas después de removido el aceite y purificado por secado, es llenado en cilindros de acetona, por lo tanto, este podría ser llenado lentamente para permitir que el acetileno se disuelva completamente en la acetona. En el verano, cuando la temperatura es elevada, el llenado podría ser separado en varios intervalos. Cada cilindro, después de llenado, podría ser mantenido en pie o inactivo bajo una presión indicada de 15.5 kg/cm2 a 15¢XC. En este punto los cilindros están listos para su reparto. Cuando se cambia de una estación de llenado a la siguiente, los cilindros en las varias estaciones de llenado podrían ser aislados, y la tubería principal para llenado podría ser equipada con una válvula de control y un descargador de fuego para proteger la tubería principal en caso de fuego. Cada división o colector podría también ser equipada con un descargador de fuego para prevenir la influencia hacia los otros cilindros en caso de accidente.

CILINDROS: Los cilindros de acetileno son diferentes de los cilindros a alta presión. En el interior del cilindro de acetileno, material poroso es colocado hasta que sea llenado de manera ajustada. Luego, la acetona es colocada en el cilindro la cual disuelve el acetileno cuando el cilindro es llenado a una presión de 15 kg/cm2. El cilindro es hecho para soldadura, usando una plancha de acero, carbono y manganeso la cual es buena para soldadura y mecanizado. El espesor de la plancha varía de 3.2 a 4.5 mm y la capacidad del cilindro varían de 35 a 55 litros.

3. DESCRIPCION DE LA PLANTA

3.1 CAPACIDAD DE PRODUCCION

Para minimizar el tiempo y promover la producción, una planta de producción de acetileno es generalmente operada 16 horas diarias. Naturalmente, para obtener una alta eficiencia, la planta podría ser operada las 24 horas diarias. Además, las plantas de producción de acetileno generalmente operan dos turnos de ocho horas diarias produciendo ambos 60 m3/hora o 120 m3/hora, puesto que aproximadamente el tiempo de operación presenta grandes riesgos que mucha gente toma cuidado.

3.2 MATERIA PRIMA: CARBURO DE CALCIO

El carburo de calcio es hecho por óxido de calcio caliente y coque en un horno eléctrico a una temperatura alrededor de los 3,000¢XC. En el interior del horno, el carburo de calcio está en un estado derretido. Se convierte en sólido después de enfriado y es posteriormente quebrado en piezas. Luego, este es clasificado en piezas pequeñas, medianas o grandes, de acuerdo con estándares de ese país.

3.3 MANO DE OBRA REQUERIDA

CLASIFICACIÓN DEL TRABAJO/ PERSONA[TURNO] ( 60 m3/hora)

Supervisor. 1

Ingeniero. 1

Administrador y contador. 2

Vendedor. 2

Supervisor. 2

Operadores. 6-8

TOTAL. 14-16

3.4 MAQUINARIA Y EQUIPO

ITEMS. N¢X DE MÁQUINAS:

Generador de acetileno. 1

Tanque de asimiento de gas acetileno. 1

Dispositivo de seguridad sellado al agua. 1

Purificador. 1

Secador a baja presión. 1

Compresor de acetileno. 1

Separador de aceite. 1

Secador a alta presión. 1

Válvula de seguridad. 1

Descargador de fuego. 1

Estación de llenado. 1

Cilindros llenados con cilindros llenos de acetona. 1

3.5 LOCALIZACION Y CONSTRUCCION DE LA PLANTAE

  1. lequipo usado para producir acetileno disuelto podría ser mantenido o guardado a una distancia de 20 metros desde el perímetro de la planta. Si no hay estructuras residenciales cercanas, esta distancia podría ser reducida.
  2. El equipo usado para producir acetileno podría ser mantenido o guardado a una distancia como mínima de 5 metros de cualquier equipo usado para producir otro tipo de gas y de 10 metros como mínimo fuera del oxígeno.
  3. Cualquier lugar donde pueda haber chispas o llamas abiertas, debería estar a 8 metros fuera del equipo de acetileno.
  4. Todo edificio podría ser construido con materiales inflamables y tener buena ventilación.
  5. El techo del edificio usado para el llenado y almacenamiento de los cilindros es hecho de un revestimiento de acero delgado o asbesto.
  6. Las entradas de la estación de llenado y el área de almacenamiento de los cilindros podrían tener puertas, la cual abriría en una sola dirección (hacia afuera) para acceder con regulaciones de prevención del fuego.
  7. Varios muros o paredes separadas son usados en varios lugares de la planta para minimizar daños al ocurrir un accidente. Los muros de separación son necesarios entre cada una de los siguientes lugares:
    (a)Entre el compresor y la estación de llenado.
    (b)Entre la estación de llenado y el área de almacenamiento de los cilindros.
    (c) Entre el compresor y el área de almacenamiento de los cilindros.
    (d) Entre una estación de llenado y otra.

3.6 GASTOS GENERALES DE PLANTA

(1)AGUA

Las tuberías de rociado de agua son instaladas en la estación de llenado del acetileno y la estación de almacenamiento de cilindros.

  • Cada compresor de acetileno con una capacidad de 30 m3/hora requiere 1.5 m3/hora de agua refrigerada.
  • Cada generador de acetileno (tipo húmedo) con una capacidad de 60 m3/hora requiere 5.5 m3/hora de agua.

(2) POTENCIA

La tabla presentada a continuación muestra la potencia del equipo necesario para producir acetileno.

EQUIPO. CAPACIDAD DE PRODUCCIÓN(60 m3/hora. 120 m3/hora)

ompresor de acetileno (30 m3/hora) 2 sets x 15=30HP. 4 sets x 15=60HP

Generador (60 m3/hora) 2HP. 4HP.

Bomba de agua. 6HP. 10HP.

Bomba de eliminación de desechos

de carburo de calcio. 3HP. 6HP.

Bomba de recuperación de agua. 2HP. 4HP.

Dispositivos de iluminación.

TOTAL. 43HP. 84HP.

3.7 AREA DE TERRENO Y EDIFICIO

El área total requerida para una planta de acetileno produciendo 60 m3/hora es mostrada a continuación:

ITEMS. ÁREA REQUERIDA (m2)

Estación de almacenamiento de cilindros. 60-80

Estación de llenado de acetileno. 120

Equipos mecánicos. 190-210

Equipo exterior de construcción. 200-250

Almacén para el carburo de calcio. 150

TOTAL. 720-810

3.8 DISTRIBUCION DE PLANTA

Compresor de acetileno 30 m3/ Hr, 15 HP.

2.Secador y removedor de aceite.

3.Panel de control.

4.Estación de llenado.

5.Estación de recuperación.

6.Dispositivo de llenado de acetona.

7.Generador de acetileno 60 m3/ Hr, 1 HP.

8.Dispositivo de seguridad.

9.Detector de fuego.

10.Sujetador de gas acetileno.

11.Purificador.

12.Secador de baja presión.

13.Probador de pureza.

14.Tanque almacenador de agentes de pureza.

15.Tanque de limpieza de agua.

16.Tanque de sedimentación.

17.Grúa elevadora, capacidad 1 tonelada, 1.5 Kw.

18.Almacén de carburo de calcio.

19.Almacén de objetos diversos.

20.Torre de agua.

21.Estación de almacenamiento de cilindros de acetileno.

22.Estación de inspección de cilindros de acetileno.

23.Bomba de agua.

24.Cuarto de instalación de motor y compresor.

 

 

Información de proveedores:
Taiwan Turnkey Project Association
http://www.tpcc.org.tw/index-english.asp
Email: public@tpcc.org.tw

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