Selección de un proceso y diseño de un reactor para la fabricación de polímeros utilizados como floculantes en la clarificación de aguas residuales.

Abstract

En este trabajo se presenta el diseño de un reactor y su equipo auxiliar utilizados para fabricar polímeros de cloruro de dialil dimetil amonio (polímero de DADMAC) y de acrilamida, utilizados como floculantes en el tratamiento de aguas residuales. El método que se propone para fabricar estos polímeros es el de emulsión agua en aceite, que brinda polímeros de alta masa molecular donde la fase acuosa está emulsificada en una fase oleosa. El método ofrece un control adecuado de la viscosidad y de la transferencia de calor aún cuando aumente la masa molecular. La concentración de ingrediente activo en las emulsiones poliméricas, es del 42.5% para el polímero de DADMAC y 61% para el de acrilamida. El diseño del reactor consta de una carcasa cilíndrica de acero inoxidable, equipado con agitador de turbina de aspa inclinada, chaqueta de enfriamiento, sistema distribuidor de nitrógeno gaseoso, válvula de seguridad, tubo de venteo y dos entradas para la alimentación. Los ingredientes utilizados son: solución acuosa de monómero de DADMAC o de acrilamida en agua desmineralizada, fase oleosa de aceite mineral, iniciador de solución de t-butil peroxi pivalato en solvente mineral (Varsol), activador de ion hierro (Fe+2) de sulfato ferroso de amonio y emulsificantes (Tween 85® y/o Span 85®). La iniciación de la polimerización se realiza por medio de un sistema oxido-reducción (redox) entre el t-butil peroxi pivalato y el sulfato ferroso de amonio, generándose radicales libres que reaccionan con las moléculas de monómero. Se inyecta nitrógeno gaseoso durante una hora antes de iniciar la polimerización, para evacuar el aire dentro del reactor y crear una atmósfera inerte que permita el desempeño óptimo del sistema redox de iniciación. El análisis completo de este trabajo se realizó de manera teórica.

Se hizo un análisis económico para determinar la rentabilidad del proyecto y del inversionista, a través de indicadores como la TIR (tasa interna de retorno), 45% y 53%, respectivamente y el VAN (valor actual neto), Q10,276,866.84 y Q8,879,327.11, respectivamente. Otro resultado importante es el tiempo de recuperación de la inversión que es de 2 años con 1 mes y 6 días.