Obtención de acetona a partir de alcohol isopropílico

Universidad veracruzana Facultad de ciencias químicas

OBTENCION DE ACETONA A PARTIR DE ALCOHOL ISOPROPILICO PRESENTADO POR: LOPEZ PEREZ VIOLETA MARIEL GARCIA GARCIA AURORA RIAÑO MALDONADO JOSE ALFREDO JIMENEZ CABRERA LUIS OSWALDO FISCHER OLIVARES ROMEO EDUARDO

MATERIA INGENIERIA DE PROYECTOS CATEDRATICO MARQUEZ VERA CARLOS ANTONIO

Producción de Acetona

Perfil en la producción de Acetona Tabla de contenidos: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

Página Sumario....................................................................................................................................... 1 Descripción del producto y aplicaciones..................................................................................... 2 Estudio del mercado y capacidad de la planta............................................................................. 3 a) Estudio del mercado.............................................................................................................. 4 b) Capacidad de la planta y programa de producción................................................................ 5 Materiales y entradas................................................................................................................... 6 a) Materias Primas..................................................................................................................... 7 b) Utilidades............................................................................................................................... 8 Tecnología e ingeniería................................................................................................................ 9 a) Tecnología............................................................................................................................ 10 b) Ingeniería.............................................................................................................................. 11 Requerimientos de fuerza de trabajo y capacitación.................................................................. 12 a) Requerimientos de fuerza de trabajo.................................................................................... 13 b) Requerimientos de capacitación........................................................................................... 14 Análisis financiero...................................................................................................................... 15 a) Costo total inicial de inversión............................................................................................. 16 b) Costo de producción............................................................................................................. 17 c) Evaluación financiera........................................................................................................... 18 d) Beneficios económicos......................................................................................................... 19

1. Sumario Este perfil espera establecer una planta de producción de acetona con capacidad de producción de 150 toneladas por año. Esta planta creará oportunidades de trabajo para aproximadamente 64 personas. La inversión total estimado de la planta se estima será alrededor de $10,7 millones, de los cuales $2.9 millones son requeridos para la planta y maquinaria. El proyecto es financiablemente viable con una tasa interna de retorno (TIR) del 14% y un valor actual neto (VAN) de $1.22 millones, descontado al 8.5%. 2. Descripción y aplicaciones del producto La acetona es un líquido incoloro, volátil y flamable con un olor punzante y aromático. Es miscible en todas proporciones con agua y solventes orgánicos como el metanol y el alcohol etílico entre otros. Éste producto tiene los siguientes usos:   

Como disolvente para el acetato de celulosa, nitro-celulosa, celuloides, caucho clorado, etc. Como transporte para acetileno. Para la fabricación de metacrilato de metilo, bisfenol A, metil-isobutl-cetona, etc., para las industrias químicas y cosméticas.

3. Estudio del mercado y capacidad de la planta a) Estudio del mercado 1. Abastecimiento pasado y demanda presente El requerimiento de acetona del país es cumplido únicamente a través de importes. Los datos fueron obtenidos de la Autoridad de Aduanas Mexicana con respecto al importe de acetona de los años 2005 – 2014 como se indica en la tabla 3.1. Tabla 3.1 IMPORTE DE ACETONA Año

Cantidad (Toneladas)

Valor (MDP)

2005

416

18.72

2006

906

40.77

2007

527

23.71

2008

247

11.11

2009

1543

69.43

2010

340

15.3

2011

343

15.43

2012

577

25.96

2013

475

21.37

2014

842

37.89

Como se puede ver en la tabla 3.1, hubo años en los que las figuras de importe fueron inusualmente altas. Esta situación es claramente identificada en los años 2006, 2009 y 2014. En el año 2006 el importe de acetona fue de 906 toneladas, mientras que en los años siguientes, i.e. 2007 y 2008, el importe bajó a 527 y 247 toneladas respectivamente. Similarmente, en el año 2009 las figuras de importe fueron de 1543 toneladas, mientras que en los años consecutivos, i.e. Del 2010 al 2013, los importes varían desde 340 hasta cerca de 580 toneladas. Esto probablemente indica que los altos importes fueron distribuidos en los años subsecuentes en los cuales las figuras de importe se encontraban relativamente bajas. Tomando en cuenta el punto anterior, la demanda efectiva presente se puede estimar usando la siguiente metodología:  

Las figuras de importe promedio en los últimos 6 años, i.e. 2009 – 2014, se toma como demanda efectiva para el año 2015 Como el producto está directamente relacionado con el crecimiento del sector manufacturero, un crecimiento anual promedio del 7% (reportado por el sector industrial Mexicano) es aplicado a la demanda presente (2015). Por lo tanto, la demanda efectiva presente se estima será de 734

toneladas. 2. Demanda proyectada La acetona es usada como solvente en la producción de pintura, barnís, esmalte, acetato de celulosa, yoduro de potasio y permanganato. También es usada para limpiar partes de equipos de precisión, deslustrante para fibra de acetato de celulosa y para pruebas de especificaciones para productos de caucho vulcanizados. Esto claramente indica que la demanda de acetona está claramente vinculada con el sector industrial. El pronóstico de demanda hasta el año 2024 está dado en la tabla 3.2. Tabla 3.2 DEMANDA PROYECTADA DE ACETONA (TONELADAS) AÑO

DEMANDA PROYECTADA

2015

734

2016

785

2017

840

2018

898

2019

960

2020

1027

2021

1099

2022

1176

2023

1258

2024

1346

3. Precio y distribución Tomando el precio de importe promedio de los 3 años recientes, un precio ex-fábrica de $35,000 por tonelada es recomendado. El producto puede ser vendido directamente al cliente final, i.e., en su mayoría a las industrias químicas. b) Capacidad de la planta y programa de producción 1. Capacidad de la planta La capacidad recomendada de la planta será de 150 toneladas por año en 300 días hábiles

2. Programa de producción El programa de producción para la fábrica planeada será de la siguiente manera.   

75% de capacidad de la planta durante el 1er año. 85% de capacidad de la planta durante el 2do año. 100% de capacidad de la planta empezando el 3er año.

El programa de producción considera los domingos y los días festivos y se asume que mantenimiento ocurrirá en horas fuera de turno. 4. Materiales y entradas a) Materias primas Propyleno o Alcohol Isopropílico es el único material utilizado en la fabricación de acetona en presencia de un catalizador. Materiales de empaque serán necesarios para el manejo y traslado del producto. Tabla 4.2 CONSUMO ANUAL DE MATERIAS PRIMAS Y COSTOS Descripción

Unidad de Medida

Cantidad

Costo Costo

Costo Total

Alcohol Isopropílico

Toneladas

110

$25/ Kg

2,750,000

Catalizador (Cobre o plata)

Toneladas

0.5

105/Kg

52,500

Agua

m³

114

-

Total

-

-

$2,802,500

b) Utilidades Las utilidades que se utilizan para fabricar acetona incluyen electricidad, agua y vapor. Una descripción más detallada se encuentra en la siguiente tabla (Tabla 4.2) Tabla 4.2 CONSUMO ANUAL DE UTILIDADES Y COSTOS Descripción

Unidad de medida

Cantidad

Costo

Electricidad

kW/h

33,100

$19,198.00

Combustóleo

m³

140

$546,000.00

Agua

m³

15,040

$61,164.14

Total

-

$626,363

5. Tecnología e Ingeniería a) Tecnología 1. Proceso de producción La acetona es producida por la deshidratación catalítica del alcohol isopropílico. El propyleno y agua son pre-calentados e introducidos en un reactor catalítico, donde se forma el isopropanol. El isopropanol acuoso es entonces separado del agua y otras pequeñas cantidades de agentes ligeros y pesados en una serie de 3 a 6 columnas de destilación. Es entonces deshidrogenado en un reactor catalítico de lecho en reposo. La purificación es entonces realizada utilizando métodos convencionales de destilación fraccionada. b) Ingeniería 1. Maquinaria y equipo La lista de maquinaria de producción y equipo requerido para la planta está provisto en la tabla 5.1. El costo total de la maquinaria y equipo de la planta se estima en $2,904,000

Tabla 5.1 LISTA DE MAQUINARIA Y EQUIPO REQUERIDO Número Seriado

Descripción

Cantidad

Costo

V-401, V-403, V-404

Tanques

3

$14650 V0.6 V = volume, m3

P-401A/B, P-402A/B, P-404A/B

Bombas

3

$6230 (power, kW)0.4

E-401

Vaporizador

1

$10400

R-401, E-402, H-401

Reactores

3

$43500

E-402, E-403, E-408

Enfriadores

3

$12,000

V-402, T-401

Separadores

2

$15,000

T-402, T-403

Torres

3

$27,000

E-404, E-406

Condensadores

2

$10,000

E-405, E-407

Calentadores

2

$9,300

22

132,000

Total

2. Terreno y edificaciones El área de edificación de la planta será de 600 m² , mientras que el área total será de 2000 m² el costo por los 2000m2 será de $2,258,064 . La planta contará con edificios de producción, departamentos de oficinas, area de almacenaje, estacionamiento y otras estructuras civiles. El costo total de construcción será de $4,558,064 de acuerdo a su ubicación., mientras que el impuesto predial es el valor catastral del inmueble, el cual puede determinar mediante la aplicación de valores unitarios del suelo y construcciones, sobre la superficie de su inmueble.

3. Ubicación propuesta La planta propuesta estará ubicada en la calle Manuel Quiroz #324 del municipio de Guamúchil, Sinaloa. Información demográfica Según el Censo Nacional de Población y Vivienda 2010 del INEGI, 2,767,761.00 personas habitaban en el estado de Sinaloa, de los cuales el 60% residía en la capital Culiacán, y en los municipios de Mazatlán y Ahome, mientras que en el municipio de Guamúchil residen alrededor de 63,743 personas. En esta entidad, el 56% de sus habitantes era menor de 30 años. Continuando la tendencia nacional, la esperanza de vida de las mujeres sinaloenses es más alta que la de los hombres, por casi 5 años (mujeres 77.4 años y hombres 72.5 años).

Indicador

Dato

Porcentaje de la PEA que terminó preparatoria Porcentaje de la PEA que tiene carrera

22.7%

Lugar nacional 04

22.6%

03

Otros estados 1. Quintana Roo (23.7%) 2. Distrito Federal (23.2%) 3. Baja California Sur (22.9%) 1. Distrito Federal (31%) 2. Nuevo León (23.3%) 4. Baja California Sur (22.5%)

Distribución de títulos universitarios en Sinaloa (2009) Ingeniería y Tecnología 3,152 Ciencias Agropecuarias 315 Ciencias Naturales y Exactas 218 Ciencias de la Salud 1,364

Clima Hay poca variación del clima, predominan fundamentalmente un clima tropical lluvioso en su parte oriental y clima seco estepario con lluvias en verano en el resto del municipio. La temperatura media anual oscila entre los 24.2 y los 24.9 °C, con máximas que varían de 41 a 45 °C y mínimas de 3 a -3.5 °C. La precipitación media anual varía de 480 a 642 mm con un escurrimiento anual de aproximadamente 134 millones de m³. Mes Temp eratu ra máxi ma prom edio Temp eratu ra míni ma prom edio Preci pitaci ón (mm)

Ene 27.6

Datos climáticos de Guamúchil Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep 28.6 30.3 33.2 35.3 36.3 35.6 34.9 34.9

11

11

12

14.6

18

23.1

24

20

10

5

0

5

15

140

23.6 23.7

183

130

Oct Nov Dic 34.9 31.9 28.4

Año 32.66

20.9 15.5 11.7

17.42

46

28

18

600

Mapa General

Mapa Satelital

Mapa Topográfico

Mapas carretero y ferroviario

Rutas importantes Los Ángeles - Atlanta Mazatlán - Atlanta Los Ángeles – New York Mazatlán – New York

Distancia (km) 3,497 2,879 4,490 4,280

.

6. Requerimientos de fuerza de trabajo y capacitación a) Requerimientos de fuerza de trabajo El requerimiento total de fuerza de trabajo para la planta será de 64 personas. Los salarios mensuales y anuales están detallados en la tabla 6.1. Tabla 6.1 REQUERIMIENTOS DE FUERZA DE TRABAJO Y COSTOS LABORALES Descripción

Cantidad

Salario Mensual

Salario Anual

Gerente

1

20,000

240,000

Directivo

1

20,000

240,000

Consejo

3

15,000

180,000

Administrador

1

10,000

120,000

Contadores

2

10,000

120,000

Ingeniero químico

2

25,000

300,000

Ingeniero ambiental

1

25,000

300,000

Ingeniero industrial

1

25,000

300,000

Obreros

30

7,000

84,000

Encargado de producción

2

24,000

288,000

Técnicos auxiliares

3

10,000

120,000

Control de calidad

4

21,000

252,000

Encargado de bodega

3

9,000

108,000

Seguridad

10

8,000

96,000

Total

64

229,000

2,425,08

b) Requerimientos de capacitación La capacitación del personal planea llevarse a cabo durante la edificación de la planta, y se estima un costo aproximado de $90,000 MXN

7. Análisis financiero El análisis financiero del proyecto acetona está basado en los datos presentados en los capítulos previos y en las siguientes asunciones. Periodo de construcción

1 año

Días laborales anuales

300 días

a) Costo de inversión inicial total El costo de inversión total, incluyendo capital de trabajo se estima alreadedor de 16.0 millones de los cuales serán gastos anuales renovados al inicio de año y utilizados en materia prima, salarios, mantenimiento, materia prima, etc. La información detallada de investimiento se encuentra en la tabla 7.1. Tabla 7.1 COSTO DE INVERSIÓN INICIAL Descripción

Costo

Porcentaje

Terreno

$2,258,064

21.07%

Edificación

$2,300,000

21.47%

Maquinaria y equipo

$2,404,000

22.44%

Mobiliario

$1,250,000

11.66%

Vehículos

$2,000,000

18.67%

Gastos pre-operacionales

$500,000

4.66%

Total

100.00%

b) Costo de producción El costo anual de producción a máxima capacidad operacional se estima en $3,205,008 (véase tabla 7.2). El material y costo utilitario serán aproximadamente el 98.12%, mientras que el mantenimiento anual será el 1.87%. La información detallada de costos de producción se encuentra en la tabla 7.2. Tabla 7.2 COSTO ANUAL DE PRODUCCIÓN A MÁXIMA CAPACIDAD OPERACIONAL Materiales

Costo

Porcentaje

Materias primas

2,802,500

87.44%

Salarios

2,425,08

7.56%

Utilidades

100,000

3.12%

Mantenimiento

$60,000

1.87%

Total

3,205,008

100.00%

c) Evaluación financiera 1. Rentabilidad De acuerdo con la declaración financiera proyectada, el proyecto generará rentabilidad empezando el primer año operacional. Proporciones importantes como beneficio de ventas totales, beneficio neto y beneficio neto más impuestos de inversión totales (retorno en inversión total) muestran una tendencia a incrementar a lo largo de la vida del proyecto. Tomando en cuenta estos datos, se puede demostrar que la rentabilidad del proyecto es viable. 3. Cobertura de gastos El punto de cobertura de gastos del proyecto incluyendo costos de financiación cuando empiece a Operar a máxima capacidad (3er año) se puede estimar usando la siguiente fórmula.

Cobertura de gastos=

(Costos Fijos) =X % (Costos Variables)

4. d) Beneficios económicos El proyecto creará empleos para 64 personas. Además de ofrecer un suministro de bienes domésticos para la población. El establecimiento de tal fábrica proporcionará al país con la generación de bienes producidos internamente, eliminando la necesidad de importar dicho producto y ahorrando al país de tarifas de importe y costos de transporte.

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