Evaluación de un reactor para la producción de una base surfactante para su aplicación en la industria de productos de limpieza

Abstract

Con el objetivo de evaluar la capacidad productiva de un reactor para la neutralización del ácido dodecilbencensulfónico con hidróxido de sodio, para la producción de productos de limpieza en una fábrica en Guatemala, se obtuvieron las características de los reactivos empleados para llevar a cabo la reacción, como su densidad, viscosidad y concentración, por medio de análisis a escala laboratorio. Pudo concluirse que para un requerimiento de 7632 L/h de dodecilbencensulfato de sodio en la planta, el reactor disponible cuenta con una capacidad productiva de 8215.47 L/h y, al sustituir su sistema de agitación por uno adecuado para su operación, su capacidad aumenta a 10289.54 L/h cumpliendo las necesidades de crecimiento de producción a 5 años. A su vez, el volumen de diseño necesario del reactor es de 3.15 m3 evidenciando que el disponible de 3.53 m3 , cumple con el requerimiento de la planta, dimensionamiento que se obtuvo a partir de la ecuación de velocidad de la reacción de neutralización equivalente a 0.215CLAS1 . El sistema de agitación existente compuesto de un agitador tipo hélice marina mostró la desventaja de la necesidad de un motor de mayor capacidad en comparación con uno tipo turbina de 6 palas inclinadas. Por último, la chaqueta de enfriamiento del reactor cuenta con una capacidad de remoción de calor de 298.91 kW para disipar los -636.85 kW producidos dentro del reactor la cual no es la suficiente para garantizar una operación segura, por lo que se propone un sistema de enfriamiento complementario compuesto de un intercambiador de calor con una capacidad de remoción de calor de 406.27 kW de área mínima de transferencia de calor de 1.21 m2 y una bomba de lóbulos de 3.34 HP de potencia efectiva para la recirculación de la base surfactante

With the aim of evaluating the productive capacity of a reactor for the neutralization of dodecylbenzenesulfonic acid with sodium hydroxide, for the production of cleaning products in a factory in Guatemala, the characteristics of the reagents used to carry out the reaction, such as their density, viscosity, and concentration, were obtained through laboratory-scale analysis. It was concluded that for a requirement of 7632 L/h of sodium dodecylbenzenesulfonate in the plant, the available reactor has a production capacity of 8215.47 L/h and, by replacing its agitation system with one suitable for its operation, its capacity increases to 10289.54 L/h, meeting the needs for production growth over 5 years. In turn, the necessary design volume of the reactor is 3.15 m³, showing that the available volume of 3.53 m³ meets the plant's requirements, a dimensioning obtained from the reaction rate equation of neutralization equivalent to 0.215CLAS1 . The existing agitation system, consisting of a marine propeller-type agitator, had the disadvantage of requiring a higher-capacity motor compared to a 6-bladed inclined turbine type. Finally, the reactor cooling jacket has a heat removal capacity of 298.91 kW to dissipate the -636.85 kW produced inside the reactor, which is not sufficient to ensure safe operation. Therefore, a complementary cooling system is proposed consisting of a heat exchanger with a heat removal capacity of 406.27 kW, a minimum heat transfer area of 1.21 m², and a 3.34 HP lobe pump for recirculating the surfactant base.