Diseño de una planta de producción de MgSO4·7H2O mediante cristalización

Abstract

En este trabajo se ha llevado a cabo el diseño de los principales equipos de una planta de producción de cristales de sulfato de magnesio heptahidratado. La planta tiene una capacidad de producción de 4.205 lb/h en base seca de cristales con una humedad residual del 1,5% en peso. Previo al desarrollo del diseño, se han detallado las propiedades del cristal, sus usos y su importancia en el mercado mundial. Además, se han recopilado y descrito los principales métodos de producción del sulfato de magnesio heptahidratado, siendo la cristalización el proceso principal de todos ellos. Luego, se ha realizado la descripción del proceso y de los diferentes equipos que la componen, proporcionando un diagrama de bloques y el diagrama de flujo de la planta. La planta está compuesta, principalmente, por un sistema de evaporador de múltiple efecto, un intercambiador de calor de placas, un cristalizador (cuyo diseño está fuera del alcance del TFG), un hidrociclón, un decantador centrífugo, un vibrotamiz, un secador rotativo y dos bombas. Posteriormente, en la memoria de cálculo, se especifican los datos de entrada de la planta y se lleva a cabo el balance de materia y de energía, todo ello necesario para la realización del diseño de cada uno de los equipos, para lo cual se han proporcionado los procedimientos de cálculo así como las hipótesis asumidas justificadamente Para el diseño de algunos de los equipos, se ha hecho uso de distintas herramientas incluyendo el software EES, cuyos códigos se adjuntan como anexos en este TFG.

In this work, the design of the main units of a plant for the production of magnesium sulfate heptahydrate crystals has been performed. The plant has a production capacity of 4205 lb/h of crystals with a residual moisture of 1.5%. Before developing the design, the properties of the crystals, as well as the use and importance of magnesium sulfate heptahydrate in the global market have been detailed. In addition, the main production methods of this product have been compiled and reported, and among all of them crystallization is the main process. After that, the description of the process and the units have been carried out, including a block diagram and the flow process diagram of the plant. The plant is equipped with a multiple effect evaporator system, a plate heat exchanger, a crystallizer (whose design is out of the scope of this work), a hydrocyclone, a centrifugal decanter, a sieve, a rotary dryer and two pumps. Subsequently, the input data is specified, and the mass and energy balance are computed in a chapter including all the calculus necessary for the design of each process unit. Several tools have been used for calculus, including the software EES, whose codes are attached as supporting material in a number of Appendixes.