UNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURA

FACULTAD DE INGENIERIA DE MINAS

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA QUIMICA


PRODUCCIÓN DE FORMALDEHIDO A PARTIR DEL GAS NATURAL


INTRODUCCION

El formaldehído es un compuesto químico, mas específicamente un aldehído. A temperatura normal es un gas inflamable; se le conoce también como metanal, óxido de metileno, metaldehído, y oxometano sin embargo se vende con el nombre de formol, que es una disolución de metanal en agua al 40 %.
Pequeñas cantidades de formaldehído son producidas en forma natural en el cuerpo y hay que tener en cuenta que a partir de 30 ppm el formaldehído puede resultar letal o fatal.
El formaldehido es un compuesto extremadamente reactivo. Se polimeriza muy facilmente, incluso en frío, dando polímeros insolubles que enturbian las soluciones acuosas.

A pesar de su fuerte reactividad, es un compuesto relativamente estable. El calor no lo descompone sensiblemente mas que por encima de 300 ºC, con formación de óxido de carbono e hidrógeno. Esta descomposición esta favorecida por ciertos catalizadores.
La síntesis industrial del formaldehido se basa en la oxidación catalítica y semiparcial del metanol (CH3OH ) obtenido de la oxidación del metano por ello en este proyecto utilizamos el gas natural como materiaprima para la obtención del formaldehido.
Propiedades químicas y físicas:
* Líquido incoloro (solución) o gas con olor penetrante e irritante
* Masa molar: 30.03 g/mol
* Punto de ebullición: -19 °C
* Punto de fusión: -92°C

CAPITULO I: ESTUDIO DE MERCADO

El estudio de mercado es de suma importancia en el desarrollo de un proyecto. Gracias a el, es posible establecer la existencia de un mercado definido para el formaldehido y la posibilidad de instalar una planta para su síntesis en el Perú.

Este proyecto utiliza gas natural como fuente abastecedora de materia prima para la obtención del formaldehido cuyo consumo principal se da en el campo de las resinas sintéticas.

Con el presente proyecto se pretende satisfacer la demanda nacional sustituyendo de esta manera su importación, y sobre esta base se estima la capacidad de planta y el precio de la anilina

1.1 USOS ULTIMOS
El uso principal del formaldehido se encuentra en el campo de las resinas sintéticas entre ellas tenemos a la Resina de fenol-formaldehido, Resina de urea-formaldehido, Resina de melanina-formaldehido.
Sin embargo es usado también en:
* Desinfección y conservación en la formulación de algunos cosméticos y productos de higiene personal.
* Preparación de bactericidas, fungicidas y agentes de embalsamamiento, y desodorantes. En agricultura se usa formaldehido en la desinfección de semillas para prevenir el tizón y el tratamiento de las patatas para la siembra con el fin de evitar la roña.
* La fabricación de extintoresde incendio.
* Síntesis organica para producir abonos.
* La industria textil, se emplea el formaldehído para mejorar la resistencia a arrugarse y la resistencia a encogerse de los tejidos de rayón por tratamiento en condiciones acidas.
* La industria papelera, para aumentar la tenacidad bajo la acción de la humedad, la resistencia a encoger, la resistencia a las grasas, y para aumentar la resistencia al agua de los papeles de revestido de alimentos.
* La industria peletera, se emplea el formaldehido en las pieles de carnero para obtener las pieles llamadas del tipo de corderos parecidas a las de la nutria o castor, que no se rizan al teñirlas (El formaldehido elimina practicamente el rizado).
* La industria fotografica, el formaldehído endurece e insolubiliza la superficie de las películas y los papeles sensibilizados.
* La producción del 1 Butenodiol, Para formaldehido, NTA y EDTA, vitaminas y drogas como la urotropina y el formitrol.
* Otro uso industrial para el formaldehido es como intermedio en la fabricación del glicol etilenico.
* Últimamente se ha visto que es un inhibidor eficaz de la corrosión por el acido sulfhídrico en las instalaciones de los pozos petrolíferos.

1.2 PRODUCTOS COMPETITIVOS
El formaldehido es usado como desinfectante para la limpieza, desinfección y esterilización de material clínico delicado y tiene productos competitivos al alcohol etílico, alcohol isopropílico, glutaraldehído, cloro, acido peracético.
Es utilizado también en la fabricación de las resinasde fenol-formaldehído que permite la fabricación de componentes eléctricos y de automóviles teniendo al SAN (copolímero de estireno y acrilonitrilo) como producto competitivo.
1.3.-ESTIMACIÓN DE LA DEMANDA DE FORMALDEHIDO EN EL PERÚ PARA EL 2015
El formaldehido no se produce en el Perú de modo que el requerimiento de este producto se satisface por medio de las importaciones.
La estimación de la demanda futura del metanal se basa en la ecuación N°1 y no tomaremos en cuenta la producción del producto en el país debido a que los registros de aduanas, nos marca claramente que no hay producción nacional de éste producto, por lo que supondremos la oferta de anilina peruana = 0.
Demanda = Consumo = Importación……… (1) |

TABLA N°01
N° | AÑO | CONSUMO(TM) | AUMENTO(TM) | % i |
0 | 2000 | 270.03 |
1 | 2001 | 185.08 | -84.95 | -31.46 |
2 | 2002 | 318.42 | 133.34 | 72.04 |
3 | 2003 | 716.80 | 398.38 | 125.11 |
4 | 2004 | 311.72 | -405.08 | -56.51 |
5 | 2005 | 144.81 | -166.91 | -53.54 |
6 | 2006 | 221.23 | 76.42 | 52.77 |
7 | 2007 | 449.17 | 227.94 | 103.03 |
8 | 2008 | 839.66 | 390.49 | 86.94 |
9 | 2009 | 555.87 | -283.79 | -33.80 |
TOTAL 4012.79 | 285.84 | 264.58 |

Fuente: SUNAT

a. Método de los promedios de los % anuales en un intervalo dado.

Tasa de crecimiento= = = 29.40%

b. Método de los promedios.

Consumo Promedio =

Consumo Promedio = = 401.28

Aumento Promedio =

Aumento Promedio = = 31.76

Tasa de Crecimiento =

Tasa de Crecimiento == 7.91%

c. Método de Linealización

Con la tasa de crecimiento obtenida de los datos se puede decir que el crecimiento anual del consumo de formaldehido aumento en un 7.91%
Utilizaremos el método de mínimos cuadrados para la estimación de la demanda futura.

TABLA N°02
N° | AÑO | X | CONSUMO (TM) (Y) | X*Y | X * X |
0 | 2000 | 0 | 270.03 | 0.00 | 0 |
1 | 2001 | 1 | 185.08 | 185.08 | 1 |
2 | 2002 | 2 | 318.42 | 636.84 | 4 |
3 | 2003 | 3 | 716.80 | 2150.40 | 9 |
4 | 2004 | 4 | 311.72 | 1246.88 | 16 |
5 | 2005 | 5 | 144.81 | 724.05 | 25 |
6 | 2006 | 6 | 221.23 | 1327.38 | 36 |
7 | 2007 | 7 | 449.17 | 3144.19 | 49 |
8 | 2008 | 8 | 839.66 | 6717.28 | 64 |
9 | 2009 | 9 | 555.87 | 5002.83 | 81 |
Total 45 | 4012.79 | 21134.93 | 285 |

Fuente: SUNAT

Fórmulas:

Σy= na + bΣx Σxy = aΣx + bΣx2
4012.79= 10a + 45*b… (1) 21134.93= 45a + 285*b… (2)

Resolviendo la ecuación (1) y (2) se obtiene:

a =233.42
b = 37.30

Por lo tanto el consumo en el Perú del formaldehido se ajusta al modelo:

y=a + bx |

y= 233.42 + 37.30x |

Demanda del formaldehido en el año 2015:

y2015 = 233.42+ 37.30* 15
y2015 = 792.92 TMPA
La solución de este modelo se representa en la FIGURA N°01:
FIGURA N°01


ESTIMACIÓN DE LA DEMANDA FUTURA DEL FORMALDEHIDO
TABLA N°03
Año | X | Consumo™ |
2010 | 10 | 606.42 |
2011 | 11 | 643.72 |
2012 | 12 | 681.02 |
2013 | 13 | 718.32 |
2014 | 14 |755.62 |
2015 | 15 | 792.92 |


FIGURA N°02

1.4. ESTIMACIÓN DE LA CAPACIDAD DE PLANTA
El desarrollo de la estimación se basa no solo en procedimientos estadísticos sino también en el buen criterio del proyectista, que debera tener en cuenta los siguientes aspectos:
* Tipo de producto
* Precio
* Oferta de la competencia
* Situación macroeconomía del universo del mercado
* Comercialización
* Productos competitivos
* Etc.
Para estimar la capacidad de planta debemos tener presente que esta debera estar en función de la demanda (consumo) del producto en el mercado. En nuestro caso no hay producción nacional, por lo que el consumo esta satisfecho íntegramente por las importaciones.

La capacidad estimada para nuestra planta, estara calculada para satisfacer la demanda nacional, evitando de esta manera su importación y la fuga de divisas y teniendo en consideración sus productos competitivos. La demanda estimada para el año 2015 como se puede apreciar en la tabla N°03 sera de 792.92 TMPA, de acuerdo con esto estimamos la capacidad de la planta
792.92*0.8=634.34 TMPA

Concluiremos que nuestra capacidad de planta sera de 634TMPA.

1.5. PRECIO DE VENTA

Para predecir y estimar el precio de venta de un producto deberé tomar en cuenta que su maximo valor posible sera el precio del producto que en la actualidad se vende y al ser el producto netamente importado, el precio esta en dólares.
En el año 2009 el precio de venta del formaldehido fue de $19.3/ Kg razón por la que nuestroprecio de venta en el presente año sera de aproximadamente $19.3/Kg
El precio actual del producto puede disminuir significativamente si se llegase a instalar una planta de producción en el país debido a que se tiene disponibilidad y buena calidad de materia prima así como algunos costos de embarque y transporte no se tomaran en cuenta y otros no seran tomados en cuenta.
Si nuestro precio de producción del producto acabado excede el de la competencia entonces se revisaran los parametros establecidos para llegar a una producción competitiva.

1.6. UBICACIÓN DE LOS PRODUCTORES Y CONSUMIDORES ACTUALES
UBICACIÓN DE LOS PRODUCTORES
En el Perú no existe una planta alguna de producción de formaldehido, siendo ésta la única planta a instalarse.
De este modo se evita su importación proporcionando materia prima para la industria textil, para la medicina, para la producción de resinas, etc.
CONSUMIDORES ACTUALES

El formaldehido actualmente es uno de los químicos organicos mas importantes utilizado en una gran cantidad de actividades y aplicaciones.
Es usado en la desinfección de hospitales e industrias alimenticias, como tratamiento en la madera, cueros y pieles, también es usado como materia prima para otros productos como colorantes, productos para embalsamar, fertilizantes, etc.
Por lo dicho en el parrafo anterior el metanal o formaldehido nuestro mercado estara proyectado a las siguientes industrias:
* Industria textil.
* En la medicina.
* Agricultura.
* Industria de resinas.
* En cosméticos.* Industria alimentaria.
* Industria del papel y madera.
* Desinfección.














CAPITULO II
UBICACION DE LA PLANTA
El presente capítulo tiene como objetivo describir cada uno de los factores de mayor importancia que permiten seleccionar el area geografica para ubicar la planta, con el fin de localizarla en el lugar económicamente mas favorable.

Se analizan tanto los factores primarios como secundarios como sean posibles para la selección del lugar óptimo y de este modo asegurar la operatividad de la planta con una maxima tasa de ganancia o a un mínimo costo unitario de producción. A menudo un estudio así, es costoso, pero las falsas economías en este concepto pueden conducir a grandes pérdidas en el futuro.
Los factores que influyen en la determinación de una mejor ubicación de la planta se clasifican en dos grupos: factores primarios y factores secundarios
Entre los factores primarios estan: Suministro de Materias Primas, Accesibilidad de Mercado, Suministro de Agua, Clima, Suministro de Energía Eléctrica y los factores secundarios que deciden el lugar de ubicación exacto dentro de la región a tener en cuenta tenemos: la Disposición de Mano de Obra, Transporte, Factores Comunitarios, Disposición de Desperdicios. Todos los factores son importantes para la selección del lugar.
Para este analisis ubicaremos la planta en tres sitios estratégicos de los cuales iremos evaluando de acuerdo a la disposición frente a cada factor así tenemos a Talara, Pisco (Camisea) ySechura.








2.1. SUMINISTRO DE MATERIAS PRIMAS

La accesibilidad a las materias primas es el factor de mayor incidencia para la ubicación final de una planta. En muchos casos el estudio de las materias primas puede preceder a otros factores de acuerdo al analisis de un proyecto, ya que en la instalación de una planta piloto se requiere saber por lo menos el abastecimiento de materias primas.
Determinandose la potencialidad posible en cuanto a gas natural disponible en cada uno de los sitios a escoger se observa que tanto Talara como Lima y Sechura disponen de materia prima sin embargo en este último lugar aún no se tiene la suficiente demanda en el sector industrial como el de vivienda, que haga comercial la explotación del hidrocarburo.
Así tenemos que la disposición de materias primas como es el gas natural es mas accesible en Lima por la industria y comercialización que en otros sitios quedando talara en segundo término aunque este es productor de gas y ejerce ejercicios sobre el tratamiento de este insumo, ademas de la distribución y por ultimo Sechura quedaría en tercer lugar no porque no se extrae sino porque aun no se cuenta con una cifra del volumen real del gas en la reserva natural que se encuentra en dicha ciudad y que para el transporte de un gas como fluido por tuberías requiere de un estudio minucioso y de un diseño de tuberías ademas del factor monetario.
2.2. ACCESIBILIDAD A LOS MERCADOS
La localización del mercado nos permitira determinar los costos de comercialización delproducto; así como la proximidad de la planta a los mercados es una ventaja deseable que debe tratarse de obtener en la selección del lugar donde se ubicara esta para tratar de minimizar gastos referentes al costo de transporte.
Los consumidores de formaldehido serían la industria textil, la medicina, industria de resinas, industria farmacéutica, etc.
Lima y Pisco ofrece la mejores zonas de ubicación en este sentido, Pero Lima cuenta con una gran accesibilidad a los lugares de mayor consumo; en tanto que Sechura y Talara presentan ciertas desventajas para el abastecimiento y distribución del producto.
Talara, Sechura y Pisco ofrecen zonas de ubicación estratégicas para exportación y distribución por todo el litoral en este sentido, el abastecimiento y distribución del producto seria por todo el litoral y la misma distribución hacia los países que cuenten con muelles.
2.3. SUMINISTRO DE AGUA
Para empezar la industrias de procesos estan clasificadas como las mayores consumidoras de agua razón por la que al emprender las obras de construcción de una planta de procesos químicos, uno de los problemas que deben resolverse es asegurar para la planta un adecuado suministro de agua, tanto para sus necesidades industriales (agua tratada y no tratada, generación de vapor de agua, etc.), así como para las necesidades humanas y otros.
De ser posible se buscara un suministro de agua propio y de no ser así se tratara de adecuar la provisión de este factor.
Por esta clasificación los caudales de los ríos aledaños cumplen un papelimportante, teniendo en cuenta que de los tres sitios escogidos Pisco es el que cuenta con mayor disposición de agua de ríos; sin embargo el caudal de los ríos varia con el tiempo así como la disposición del agua que es cada vez menor, por estos hechos se podrían manejar la posibilidad de diseñar un pozo subterraneo dentro del diseño para así no tener un problema de abastecimiento en este caso los terrenos de Pisco presenta mejores condiciones hidrológicas que los de la zona de Talara y Sechura.
2.4. DISPONIBILIDAD DE MANO DE OBRA
La influencia de la mano de obra en la selección de la ubicación específica de una planta, se evalúa principalmente desde el punto de vista de disponibilidad y aptitudes; y en menor grado, por el nivel de los salarios sin embargo en el costo de cualquier artículo manufacturado, el de la mano de obra representa un alto porcentaje.
Es importante que el personal cuente con la capacitación mínima en cuanto a conocimientos, estudios secundarios y carreras profesionales (universitarias o técnicas). Teniendo en consideración este apartado Pisco por encontrarse cerca de la ciudad de Lima cuenta con una infraestructura educativa mas desarrollada que Sechura y Talara aunque hay que tener en cuenta el costo de vida en esta ciudad es mas alto que en las otras ciudades. Ademas se debera contar con asociaciones sindicalistas, gremios y otros para llevar armónicamente el rumbo de la producción de la planta.
Debido a la gran demanda de empleo en nuestro País y la disposición laboral es que se le puede otorgar igualvalor en el balance de factores.
2.5. SUMINISTRO DE ENERGIA Y COMBUSTIBLE
En talara no se cuenta con plantas generadoras de energía eléctrica que puedan satisfacer la demanda industrial. En la actualidad la demanda de energía eléctrica en talara es suministrada por grupos electrógenos de la compañía Petróleos del Perú, por lo que para instalar la planta sería necesario tener un generador propio lo cual permitiría disponer de fluido eléctrico a un costo probablemente mayor que en Pisco.
Para el caso de Pisco tenemos la central hidroeléctrica de Yesca.
En cuanto a la disponibilidad y costo de los combustibles necesarios para la planta se puede adquirir en iguales condiciones tanto en Pisco como en Talara.
2.6. TRANSPORTE
Los puertos de Talara, Sechura y Pisco permiten una conexión directa con otros países, en este aspecto no hay prioridad de uno sobre otro.
La carretera Panamericana une Lima con Talara, Pisco y Sechura y estas ciudades con otras importantes del país como: Arequipa, Chiclayo, Trujillo, Tacna, etc.
Pisco representaría la mejor opción en cuanto a transporte por encontrarse cercana a Lima que por su disposición del producto en su transporte interno y externo y su mejor distribución del producto representan un mejor comercio.
En el caso de la distribución al extranjero, el Puerto de Pisco y el Puerto del Callao cumplen la misma función solo que la localización estratégica de cada puerto hace de que su comercio sea sectorizado, Talara cuenta con abastecimiento con Petroperú en cuanto al muelle demultiboyas que es un factor no muy convencible para distribución, ya que faltaría el almacenamiento puertearío muy importante ante cualquier eventualidad.
2.7. CLIMA
La eficiencia del ser humano esta ligada íntimamente a su ambiente, especialmente el clima, el mismo que influye en la conservación del equipo. Pese a que tanto Pisco como Talara se encuentran ubicadas en la costa, las condiciones climaticas en ambos lugares son diferentes. En Pisco la media anual de temperatura maxima y mínima es 23.7°C y 15.8°C y posee mayor humedad que Talara cuyo clima es un poco mas seco siendo menos excesiva la corrosión del equipo. Talara no se necesitaría tanto cuidado en el deterioro de los equipos.
2.8. FACTORES COMUNITARIOS
La relación que la empresa tendra con la ciudadanía ademas de la responsabilidad social asumida es muy importante en cuanto a relación con el poblador aledaño y a la aportación de la empresa en el medio y dependera de la envergadura que tenga el proyecto a realizar.
Actualmente leyes reguladoras hacen que un proyecto tenga una parte dedicada a la población para que puedan vivir en armonía con la industria.
2.9. DISPOSICION DE DESPERDICIOS
Este aspecto de suma importancia, pues la disposición adecuada de desperdicios (residuos), me permitira minimizar los posibles efectos que estos puedan tener sobre el medio ambiente.
Actualmente los controles sanitarios de este tipo son cada vez mas estrictos. Debe considerarse la contaminación del aire, agua, y zonas agrícolas.
En el caso tendremos en cuenta solo lacontaminación del aire, ya que el proceso no presenta mayores problemas por contaminación de agua y suelo, para ello se utilizaran equipos que cumplan con ser totalmente herméticos para evitar que los vapores tóxicos que resultan de reacciones no escapen.
Hay que insistir con la premisa: “Una adecuada instalación de la planta no representaría ningún problema ambiental” al momento de realizar estudios para la instalación de una planta.
2.10 EVALUACION POR EL METODO DE LOS FACTORES DE BALANCEO
Hemos estudiado tres ciudades Talara, Sechura y Pisco; sin embargo esta última ciudad, Pisco ha resultado ser el lugar mas adecuado para la instalación de una planta de formaldehido.
La presente tabla presenta la evaluación para establecer la ubicación de la planta, en ella se han dado a los factores un valor de 100 como maximo y 10 como mínimo.

FACTOR | VALOR DEL FACTOR | A | B | C | EVALUACION |
  |   |   |   |   | A | B | C |
MATERIA PRIMA | 100 | 100 | 80 | 80 | 10000 | 8000 | 8000 |
MERCADO | 80 | 60 | 50 | 40 | 4800 | 4000 | 3200 |
ENERGIA | 70 | 70 | 60 | 40 | 4900 | 4200 | 2800 |
AGUA | 50 | 40 | 10 | 20 | 2000 | 500 | 1000 |
CLIMA | 10 | 2 | 4 | 2 | 20 | 40 | 20 |
MANO DE OBRA | 60 | 60 | 60 | 30 | 3600 | 3600 | 1800 |
TRANSPORTE | 40 | 30 | 30 | 30 | 1200 | 1200 | 1200 |
DESPERDICIOS | 20 | 5 | 5 | 10 | 100 | 100 | 200 |
TOTAL |   |   |   |   | 26620 | 21640 | 18220 |

A:PISCO
B: TALARA
C: SECHURA