Diseño de una planta química para la obtención de ácido fosfórico basado en el estudio de la necesidad de productos fosfatados en Cuba

Claudia Guirola-Céspedes; Erenio González-Suárez; Nestor Ley-Chong

Claudia Guirola-Céspedes Departamento de Ingeniería Química, Facultad de Química y Farmacia. Universidad Central "Marta Abreu" de las Villas; Santa Clara, Villa Clara, Cuba
Erenio González-Suárez Departamento de Ingeniería Química, Facultad de Química y Farmacia. Universidad Central "Marta Abreu" de las Villas; Santa Clara, Villa Clara, Cuba http://orcid.org/0000-0001-5741-8959
Nestor Ley-Chong Departamento de Ingeniería Química, Facultad de Química y Farmacia. Universidad Central "Marta Abreu" de las Villas; Santa Clara, Villa Clara, Cuba

Palabras clave: ácido fosfórico; roca fosfórica; fertilizantes; productos fosfatados.

Resumen

La producción de ácido fosfórico como fuente de numerosos productos fosfatados representa uno de los temas de mayor interés económico en la actualidad para Cuba. La industria de este producto deriva una serie de fosfatos que pueden ser utilizados en la producción de fertilizantes, la cual, en nuestro país, es muy escasa y presenta una alta demanda. Además, existen reservas naturales de la roca fosforita que se pueden emplear para producir el ácido fosfórico, desarrollar la industria de fertilizantes y a su vez potenciar la agricultura y economía nacionales. El presente trabajo tiene como objetivo proponer el diseño preliminar de una planta química para la obtención de ácido fosfórico, a partir de la fosforita cubana. Para ello se realizó una búsqueda bibliográfica que aportó datos de gran utilidad para el proceso y a partir de la misma se estableció el esquema de producción con etapas fundamentales de reacción química, filtración y evaporación. Se efectuaron los balances de materiales correspondientes y se determinó el equipamiento necesario que incluye reactores, filtros prensa y un evaporador .Finalmente se realizó la evaluación económica a través de la determinación de indicadores de rentabilidad, que reveló un valor actual neto de $10 205 137,34, una tasa interna de retorno de 65% y un período de recuperación de la inversión de aproximadamente 1,8 años, lo que demuestra que el proceso de obtención de ácido fosfórico a partir de la fosforita resulta económicamente viable.

Citas

1. AWWAD, N. S; EL-NADI, Y.A.; HAMED, Mostafa M. Successive processes for purification and extraction of phosphoric acid produced by wet process. Chemical Engineering and Processing: Process Intensification, 2013, 74, p.69- 74. ISSN: 0255-270.
2. INDUSTRIA BÁSICA. Análisis de muestras mineralógicas. NRIB, 1983.
3. INDUSTRIA BÁSICA. Preparación de muestras para análisis mineralógico. NRIB-786, 1986.
4. LABORATORIO CENTRAL DE MINERALES "JOSÉ I. DEL CORRAL". Sistema de cuarteo y homogenización para muestras de laboratorio. NC 11-01-04,1976.
5. LABORATORIO CENTRAL DE MINERALES "JOSÉ I. DEL CORRAL". Preparación de muestras para ensayos básicos y complementarios. NC 11-05-02 ,1976.
6. LABORATORIO CENTRAL DE MINERALES "JOSÉ I. DEL CORRAL". Análisis químico de calizas, margas y dolomitas. NC 44-19 ,1980.
7. LABORATORIO CENTRAL DE MINERALES "JOSÉ I. DEL CORRAL". Determinación de materia orgánica en muestras de suelos. NRAA-892 ,1985
8. LABORATORIO CENTRAL DE MINERALES "JOSÉ I. DEL CORRAL". NILM ,1988.
9. ORDOÑEZ, Yan C; RODRÍGUEZ, Carmen; RODRÍGUEZ, Leonardo. Determinación de las condiciones óptimas para la obtención de un fertilizante fosfatado a partir de la roca fosfórica cubana. Ingeniería y Competitividad, 2017, 19(2), p. 131 – 142. E-ISSN: 2027- 8284.
10. ARMAS HERNÁNDEZ, Lenier. Diseño de una planta química para la obtención de ácido fosfórico basado en el estudio de la necesidad de productos fosfatados en Cuba. 2021. Tesis de grado. Universidad Central "Marta Abreu" de las Villas. Facultad de Química Farmacia. Departamento de Ingeniería Química.
11. SCHORR, Michael; VALDEZ, Benjamín; OCAMPO, Juan de Dios. Selección de materiales para la fabricación de equipamiento en plantas productoras de ácido fosfórico. Química Hoy, 2011, 1 (4), p. 41-46. ISSN: 2007- 1183.
12. HASSAN, E. Decreasing iron content in wet-process phosphoric acid. [en línea]. Florida Institute of Phosphate Research: 2001. Final Report. Disponible en:https://fipr.floridapoly.edu/wp-content/uploads/2014/12/01-154-171Final.pdf.
13. Caracterización y análisis de mercado internacional de minerales en el corto, mediano, y largo plazo con vigencia al año 2035. En: Repositorio Digital Biblioteca UPME [en línea]. CRU, 2018 [Fecha de consulta: 18 de septiembre de 2021]. Disponible en https:// bdigital.upme.gov.co.
14. EL-BORAEY, Hanaa A., et al. Beneficiation of Low-Grade Phosphate Ore Using Desliming and Gravity Separation Technique. Journal of Chemical, Biological and Physical Sciences (JCBPS), 2017, 7(2), p. 301. E-ISSN: 2249-1929.
15. EFMA EUROPEAN FERTILIZER MANUFACTURERS' ASSOCIATION, et al. Production of phosphoric acid. Best available techniques for control in the European fertilizer industry, 2000.Disponible en: https://www.fertilizerseurope.com/wp-content/uploads/2019/08/Booklet_4_final.pdf
16. RODRÍGUEZ, Carmen Acosta. Estudio sobre la producción de ácido fosfórico y derivados para la obtención de fertilizantes. Proyecto de Investigación. Centro de Ingeniería e Investigaciones Químicas. Laboratorio de Química Inorgánica. La Habana, 2016.
17. SRIVASTAVA, A. Phosphoric Acid Production [Online]. 2019. [Accessed 15 mayo 2019]. Available: (https://www.cheresourceds.com)
18. PETERS, M. S; TIMMERHAUS, K. D.; WEST, R.E. Plant design and economics for chemical engineers. Fourth edition. University of Colorado: McGraw –Hill Book Co, 1991. ISBN:0-97-100871-3.