OXIDO DE ETILENO Y GLICOLES

April 27, 2019 | Author: Anonymous aXbHjNy | Category: Catalysis, Carbon Dioxide, Ethylene, Oxygen, Water
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proceso productivo del oxido de etileno y glicoles. caracteristicas generales y propiedades fisico-quimicas....

Description

República Bolivariana de Venezuela Universidad del Zulia Facultad Facultad de Ingeniería Escuela de Ingeniería Química Química Industrial

Oxido de Etileno y Glicoles

  o   n   e    l    i    t    E   e    d   o    d    i   $    #

CRC!ERI"!IC "

  o   n   e    l    i    t    E   e    d   o    d    i   $    #

CRC!ERI"!IC" •







La polimerización del óxido de etileno puede acelerarse por acción directa de la luz, del calor o de productos químicos diversos: K, FeCl , !n, "n y #l, óxidos de $ierro y aluminio, %cidos y &ases' #l(unos metales act)an como catalizadores de su descomposición como: Cu, #(, *(, +( y sus compuestos, y pueden ser ori(en a explosiones ' !imilarmente puede reaccionar vi(orosamente en amoníaco, alco$oles, aminas y ciertos productos oxidantes' !u descomposición trmica puede dar lu(ar a la -ormación de: acetalde$ído, óxido de car&ono,

  o   n   e    l    i    t    E   e    d   o    d    i   $    #

)R#)IE**E" QUI+IC" , FI"IC" Formula %uímica

C&'(#

.eso molecular

//'01

2ensidad 3405C6

0,789 (ml

.unto de e&ullición

;0,/< C

.unto de -usión

=;;;5C

Explosividad > volumen de aire

>

U"# , )-ICCI#.

  o   n   e    l    i    t    E   e    d   o    d    i   $    #

Secado de gas

Envases  plásticos

Anticongelante aditivo térmico

"etergentes Agentes de limpie%a

'#amp(s

Solvente

Regulador  de viscosidad

Textiles

Pintura

Lacas Liga de frenos

'osméticos

Glicoles Surfactante no*iónico Pulpa y papel Emulsificación de crudos  pesados

Emulsificantes

Glicoles éteres

    a     u     g      A

Al)uilfenol

Óxido de Etileno

Amon&aco

Anti corrosivos 'omplemento nutricional

Aminas

"esulfuración de crudo

er!icidas fungicidas

"esemulsificantes Tratamiento de aguas

Agente esterili%ante

Polioles

"es#idratación de crudo Aislante

$ndustria farmacéutica Esterili%ación de material

"/.!E"I"

  o   n 12#$idaci4n Indirecta del Etileno con Clor5idrina como producto intermedio   e    l    i    t    E 2 H 2C CH2 + CaCI2 + 2 H 2O (2) 2 HOCH 2CH2CI + Ca(OH) 2   e O    d )roceso: #&sorción del etileno   o en a(ua como Clor$idrina al 1> -imitaciones0 y lue(o calentado con un exceso 12 ltos re%uerimientos de    d de Ca3O*64 al ;0>    i reactivos2 &2 lto costo del cloro2   $ "electividad: !electividad al 32 )roblemas de OE aproximadamente el 70>    # contaminaci4n

&2 #$idaci4n directa del Etileno

  o   n !e -undamente en la trans-ormación de etileno, aire u oxí(eno so&re catalizadores de plata en -ase (aseosa'   e    l    i    t Oxidación parcial de C4*/ a óxido Reacci4n    E de etileno: principal * C@C* A 0,1 O  * C B C* 3* @ =;01 Dmol6   e O    d Oxidación del etileno a CO4 y +   o *4O:  '-' . / 0  , '0 . ,  0 1 - *2/3 456mol7 Reaccion    d    i es )aralelas   $ Oxidación total de C4*/O a CO4 y    # *4O: * C B C* . ,83 0  , '0 . ,  0 1 - *,9, 4cal6mol7 •

4

4

4

4

4



,

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4

4

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")EC!#" !ER+#*I.6+IC#"

  o  '-' . :83 0   ' ; ' 1 - *2:3 0 . ? '-'   ' ; ' . ?>0   o 4'= El O atómico -ormado no 0    d puede -ormar m%s OE por lo que    i quema el etileno -ormando CO y  ?>0 . ? '-' ,'0 . , 0 .?> a(ua'   $ I+)#R!.!E0 #ltas temperaturas aceleran el enveecimiento del ,'0 . >0  ,'0 . >    # catalizador' ,

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El CO4 envenena el catalizador por lo

+EC.I"+# *E RECCI8.   o

  n   e    l    i    t    E   e    d   o    d    i   $    #

  o   n   e    l    i    t    E   e    d   o    d    i   $    #

"#)#R!*# E. -9+I. En la J(ura se muestra una zona representativa del catalizador de en ella se o&servan partículas lisas y muy compactas' .resentando una mor-olo(ía $etero(nea

+icro(ra-ía o&tenida por microscopia electrónica de &arrido del catalizador

  o   n   e    l    i    t    E   e    d   o    d    i   $    #

  o "#)#R!E"   n !u -unción es -acilitar la dispersión y esta&ilidad de la -ase catalítica   e activa    l 2e&e tener una elevada %rea superJcial , una adecuada distri&ución    i de tamaHo de poro y una &uena esta&ilidad trmica    t La al)mina 36 es el soporte comercial mas empleado    E   e    d   o    d    i   $    #   

  o FE.8+E.#" *E *E"C!IVCI8.   n EMEE#+NEO   e La desactivación por este mecanismo ocurre    l cuando ciertas molculas presentes en el    i medio de reacción 3venenos6 se    t quimisor&en irreversi&lemente so&re los    E centro activos, disminuyendo el numero de estos disponi&les para la reacción principal'   e .resencia de impurezas envenenan el    d catalizador E!CN#+NEO La desactivación por ensuciamiento se de&e   o al deposito de residuos car&onosos que    d quedan retenidos -uertemente en la    i superJcie del catalizador, &loqueando parte   $ de los centros activos 3quedan depositados so&re los centros o &ien taponan el acceso a    # los poros so&re los que los centros est%n Jados6'

na

causa

principal

del

  o   n   e    l    i    t    E   e    d   o    d    i   $    #

EMEDECN+NEO !e de&e a procesos de de(radación de la estructura del catalizador en las condiciones de reacción 3reducción de la superJcie especiJca por estrec$amiento o cierre de poros6, que reduce el numero de centro activos accesi&les del catalizador' emperaturas elevadas pueden llevar al enveecimiento del catalizador' !NEIN"#CNO !e de&e al crecimiento o a(lomeración de los cristales met%licos 3centros activos6 durante la reacción' Las altas temperaturas son causantes de este -enómeno'

CI.7!IC#"

  o !electividad   n ;'= La selectividad depende de la composición de la alimentación y de las condiciones de   e operación' La m%xima selectividad $acia OE alcanzada es de 0>'    l re(la (eneral, la selectividad decrece con el incremento de la conversión' .or lo que    i 4'=Como del etileno de&e ser &aa para mantener alta la selectividad $acia EO'    t la'=conversión Es controlada por la variación de la temperatura de reacción y por la adición a la mezcla    E reactante del in$i&idor 2icloroetileno   e Ielación #ire B O4     d La relaciónEtileno O4etileno tiene una inuencia predominante en la conversión y el rendimiento' .ara propósitos pr%cticos, la concentración óptima de etileno es determinada por los límites   o de inama&ilidad de las mezclas O4 Betileno' # condiciones am&ientales, el aire etileno ex$i&e un ran(o de auto i(nición entre 4 y 47'9>    d volumen de etileno' El límite in-erior es el mismo con el aumento de temperatura, pero el    i de Los (ases inertes sirven para diluir los   $ límite superior se incrementa' reactantes y evitar la re(ión explosiva' La introducción deli&erada de metano $nertes 0xigeno    # Etileno en la mezcla tiene como o&etivo

)roducci4n mundial de #$ido de Etileno RE:I8.

.#R!E +ERIC Estados Unidos Canada +e$ico "U*+ERIC Brasil Venezuela EUR#) Belgica Francia lemania 'olanda Espa=a !ur%uía Reino Unido +E*I# #RIE.!E Iran >u?ait rabia "audita "I C5ina !ai?an India Indonesia  @apon +alaAsia "out5 >orea

.U+ER# *E E+)RE"" )R#*UC!#R"

)R#*UCCI8. ;miles de toneladas<

;0  

/,008 ;,07/ 10

4 ;

;4 ;,874

4 ; / 4 ; ; ;

0 4;1 881 /90 ;00 ;;1 00

4 ; 4

40; 10 ;,7;

; / 4 ; / ; 

;,1/ 740 /77 ;1 8/8 71 /0

Fuente: !IN Consultin(, 4008

  o   n   e    l    i    t    E   e    d   o    d    i   $    #

!EC.#-#:I"

!EC.#-#:/" •







El aire introduce una gran cantidad de nitr4geno por lo %ue es necesario introducir una purga2 El proceso basado en o$ígeno en cambio necesita introducir metano A arg4n para diluir el o$ígeno -a cantidad de aire purgado es suciente para eliminar tambiDn el e$ceso de C#& ormado2 .o obstante como la purga contiene demasiado etileno es necesario introducir un reactor secundario antes de proceder a su eliminaci4n en la atm4sera2   -as condiciones de reacci4n 4ptimas son ms diíciles de conseguir en los procesos basados en aire pero como ventaGa la conversi4n sobre todo en los reactores secundarios es maAor por lo %ue en la purga llega un nivel aceptablemente baGo de etileno2   El proceso basado en o$ígeno es muc5o ms selectivo %ue el basado en aire2

)R#*UCCI8. *E #HI*# *E E!I-E.# , :-IC#-E" E. VE.EZUE- .ralca es la )nica planta de su tipo en Menezuela, -ortaleciendo la economía nacional al eliminar la importación de oxido de etileno y promover la exportación de (licoles de etileno' La planta entro en producción en +arzo de ;88' 2iseHada para producir ;9'000 + anuales de OE y 99'000 + Características de producci4n0 anuales +EG El proceso QQ!2QQ es catalítico' La -ase de oxidación del vapor de etileno con oxí(eno produce Rxido de Etileno, el cual se(uido por la $idratación no catalítica del mismo, produce Etilen(licol' Capacidad de laanual planta0 Operación de 7'000 $oras Rxido de Etileno: 44'000  +aHo   Etilen(licol 3+EG6: 7/'000  +aHo .ralca realiza todo el proceso mediante La empresa 32EG6: 7'000 siete2ietilen(licol secciones que se encuentran divididas de  +aHo acuerdo al -uncionamiento que presta cada una al •



"e encuentra ubicada en el "ector )unta Camac5o +unicipio "anta Rita del Estado Zulia





)R-C

Clientes de .ralca

  o   n   e    l    i    t    E   e    d   o    d    i   $    #

acionales

Nnternacionales

!upliquim 3"ulia6 !uperquimica

Oxyde C$emiva Nnc' Ncc Oxiteno

Sui&arca Suimica rae Nntequim S=var Iesimon Oxiteno

Nndustrias Mencedor

  o   n   e    l    i    t    E   e    d   o    d    i   $    #

)RI+ Etileno0

!uministrado por .equiven desde las plantas OleJnas NN, localizada en el compelo petroquímico #na +aría Campos

#$igeno0 !uministrado a .ralca por #G# Menezolana y de&e tener una pureza mayor a 88'1>'

+etano0

Gas de Ielleno, siendo reciclado casi en su totalidad, -avorecer la eliminación de calor, disuelve los reactantes y reduce la zona de explosión gua0 utilizada en el proceso como medio de en-riamiento y tam&in, una parte se utiliza para la sección de reacción de (licoles' #(ua no pota&le, ya que proviene directamente del em&alse y no se le suministra nin()n tipo de tratamiento Catalizador0 .lata soportado en #l)mina' El contenido de #( es de 7 =;/ > pp

*icloroetano0

que in$i&e la reacción de com&ustión del etileno, -avoreciendo la reacción de oxidación

  o   n   e    l    i .roducido    t .ESNME, desde el .etroquímico    E compleo "ulia B El ta&lazo' .lanta de OleJnas a .ralca   e !uministrado su&lacustre de 7 in de di%metro    d  u&ería   o    d    i   $    # •







Etilen o

Oxi(e no

.roducido • #G# MEE"OL##, la cual tiene la planta en una zona adyacente al compleo .etroquímico "ulia • !uministrado a .ralca • u&ería su&lacustre de 7 in de di%metro •

.roviene • Em&alse de .ESNME • !uministrada a .ralca • u&ería su&lacustre de ;4 in de di%metro



#(ua

)roducci4n de #$ido de   o Licencias de tecnolo(ía actualmente existentes para la producción de Oxido de Etileno Etileno   n por oxidación directa

Compa=ía )aís #$idante   e    l Nnternational *olanda Oxí(eno    i !$ell    t C$emicals TM 2esi(n C$ina #ireOxí(en    E !cientiJc Co' o Estados #ire   e nion Car&ide nidos    d *uels #lemania #ire Ntalia Oxí(eno   o !nampro(etti  Dapan Catalytic Co' Dapon #ireOxí(en    d    i o   $ nion #utoc$em Franciauna division Oxí(eno Car&ide 3actualmente de C$emical Company6 -ue la primera    # 2oU compaHía en desarrollar el proceso por oxidación directa'

  o   n   e    l    i    t    E   e    d   o    d    i   $    #

E")ECIFICCI8. *E -#" )R#*UC!#" *E )R-C )R#*UC!# +EG 3Grado Fi&ra6 +EG 3(rado industrial6

)ureza 88'8>

'umedad 0'01>

Impurezas 0'01>

88>

0'>

0'1>

2EG

88'>

0';0>

 EG

8>

0'01>

0'01>+EGma x 0'01>EGma x 4>2EGmax ;>CEGmax

  o   n   e    l    i    t    E   e    d   o    d    i   $    #

CCI#.I"!" *E )R-C 8>

.etroquimica de Menezuela 3.equiven6 !oJla(o (J

/4>

Nnternational .etroc$emical *oldin( L2 3N.*L6

Empresa +ixta

-+CE.+IE. !# #E   o

  n El oxido de etileno se almacena en   e estado liquido 3como liquido re-ri(erado    l como (as comprimido licuado a    i otemperatura pero siempre    t &ao presión deam&iente6 (as inerte 3 nitró(eno de    E pureza mínima 88,88 >6' La presión en el interior de los recipientes se   e mantendr% constante mediante aporte (as inerte cuando tienda a &aar o    d de su&ir' Cuando se usa nitró(eno la en el interior de los recipientes   o presión ser% tal que el punto de tra&ao este    d en la zona rayada 3J(ura6 para    i situado la temperatura de tra&ao' En nin()n   $ caso el llenado m%ximo el recipiente 0,7 K( de OE por del    # superara recipiente'



  o   n   e    l    i    t    E   e    d   o    d    i   $    # •







 anques a presión, tipo es-rico, son destinados al almacenamiento de $idrocar&uros li(eros tales como: propano, &utano, propileno y amoniaco, que a condiciones normales de . y  se encuentran en estado (aseoso' !e utiliza para almacenar (randes vol)menes +ateriales: el tanque de almacenamiento de&e ser de acero inoxida&le, al i(ual que los accesorios y tu&erías que vayan a estar en contacto con el oxido de etileno' o se puede emplear -undiciones de $ierro, ni aleaciones de aquellos metales suscepti&les de -ormar acetiluros, tales como co&re, ma(nesio o el mercurio' Los tanque de almacenamiento de OE y sus instalaciones anexas de&en situarse aleados de las unidades de procesos y servicios, de oJcinas, de los limites de propiedad, de ediJcios de pu&lica concurrencia y, en (eneral, de zonas con ries(os de provocar un incendio' El tanque de&e estar u&icado en un suJcientemente ventilado de -orma natural'

lu(ar

con

.ara prote(er del impacto trmico el sistema de OE puro,

  o   n   e    l    i    t    E   e    d   o    d    i   $    #

E!I-E.# Características :enerales

Ieactor multitu&ular  *ec$o de acero inoxida&le   emperatura aproximada: 410 B ;1 5C  .resión aproximada: ;0 B 40 atm  Catalizador de plata soportado (eneralmente so&re al)mina  so de un in$i&idor 3$idrocar&uros que contienen Cl, so&re todo ;,4= di=cloro=etano, el cloruro de vinilo, cloruro de etilo, y sus mezclas6  so de re-ri(erante para remover el calor de reacción  !electividad: 0 m%x'  Conversión: ;0 B ;1>  Corto tiempo de residenci 

  o   n   e    l    i    t    E   e    d   o    d    i   $    #

E!I-E.# Características Generales del reactor utilizado en .I#LC# 

Ieactor multitu&ular de &ase Ja con 7700 tu&os, de di%metro entre 40 y /0 mm y ;/ m de lar(o'



Carcasa 1;10mm

#ltura: 880 mm y 2i%metro:

.resión promedio de operación: 4; &ar   emperatura de operación: 41 B 41 de EG y etilen(licoles superiores Las exi(encias de pureza varían se()n el empleo a que se destine el (licolV para o&tención de polisteres se proporciona de calidad especialmente alta 3pureza

REC!#R0 :-IC#-E"   s   e    l   o   c    i    l    :

Especicaci4n  ipo de Ieactor .erJl de  emperatura, 5C .resión, Kpa )mero de u&os 2i%metro mm

Valor Fluo .istón ;/1=;80 ;44,1 ; /1 4

)R#CE"# I.*U"!RI- )R - #B!E.CI#. *E :-IC#-E" "ecci4n SKK0 Reacci4n de :licoles A Evaporaci4n

  s   e    l   o   c    i    l    : "ecci4n KK0 "ecado A )uricaci4n de :licoles

"ecci4n PKK0 "eparaci4n de :licoles pesados destilaci4n de *E: A !E:

"ECCI8. SKK0 RECCI8. *E :-IC#-E" , Ieactor I=140 es EV)#RCI8. una tu&ería de 1T de dimetro

El y aproximadamente P3 metros de longitud donde en una reacción no catalizada se o&tienen esencialmente la total conversi4n  de Oxido de Etileno' El tiempo de residencia en el reactor es de  minutos' El euente del Ieactor conteniendo cerca de J pNp de agua y una temperatura de ;80
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