OXIDO DE ETILENO Y GLICOLES
Short Description
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
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CRC!ERI"!IC "
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CRC!ERI"!IC" •
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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 trmica puede dar lu(ar a la -ormación de: acetalde$ído, óxido de car&ono,
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)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"# , )-ICCI#.
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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 Dmol6 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 •
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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 enveecimiento del ,'0 . >0 ,'0 . > # catalizador' ,
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El CO4 envenena el catalizador por lo
+EC.I"+# *E RECCI8. o
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"#)#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
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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 trmica t La al)mina 36 es el soporte comercial mas empleado E e d o d i $ #
o FE.8+E.#" *E *E"C!IVCI8. n EMEE#+NEO e La desactivación por este mecanismo ocurre l cuando ciertas molculas 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#+NEO 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 Jados6'
na
causa
principal
del
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EMEDECN+NEO !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 enveecimiento del catalizador' !NEIN"#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 &aa 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 O4etileno tiene una inuencia predominante en la conversión y el rendimiento' .ara propósitos pr%cticos, la concentración óptima de etileno es determinada por los límites o de inama&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$ico "U*+ERIC Brasil Venezuela EUR#) Belgica Francia lemania 'olanda Espa=a !ur%uía Reino Unido +E*I# #RIE.!E Iran >u?ait rabia "audita "I C5ina !ai?an India Indonesia @apon +alaAsia "out5 >orea
.U+ER# *E E+)RE"" )R#*UC!#R"
)R#*UCCI8. ;miles de toneladas<
;0
/,008 ;,07/ 10
4 ;
;4 ;,874
4 ; / 4 ; ; ;
0 4;1 881 /90 ;00 ;;1 00
4 ; 4
40; 10 ;,7;
; / 4 ; / ;
;,1/ 740 /77 ;1 8/8 71 /0
Fuente: !IN Consultin(, 4008
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El aire introduce una gran cantidad de nitr4geno por lo %ue es necesario introducir una purga2 El proceso basado en o$ígeno en cambio necesita introducir metano A arg4n para diluir el o$ígeno -a cantidad de aire purgado es suciente para eliminar tambiDn el e$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 atm4sera2 -as condiciones de reacci4n 4ptimas son ms diíciles 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 ms 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 $oras Rxido de Etileno: 44'000 +aHo Etilen(licol 3+EG6: 7/'000 +aHo .ralca realiza todo el proceso mediante La empresa 32EG6: 7'000 siete2ietilen(licol secciones que se encuentran divididas de +aHo acuerdo al -uncionamiento que presta cada una al •
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"e encuentra ubicada en el "ector )unta Camac5o +unicipio "anta Rita del Estado Zulia
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)R-C
Clientes de .ralca
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acionales
Nnternacionales
!upliquim 3"ulia6 !uperquimica
Oxyde C$emiva Nnc' Ncc Oxiteno
Sui&arca Suimica rae Nntequim S=var Iesimon Oxiteno
Nndustrias Mencedor
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)RI+ Etileno0
!uministrado por .equiven desde las plantas OleJnas NN, localizada en el compelo petroquímico #na +aría Campos
#$igeno0 !uministrado a .ralca por #G# Menezolana y de&e tener una pureza mayor a 88'1>'
+etano0
Gas de Ielleno, siendo reciclado casi en su totalidad, -avorecer la eliminación de calor, disuelve los reactantes y reduce la zona de explosión gua0 utilizada en el proceso como medio de en-riamiento y tam&in, una parte se utiliza para la sección de reacción de (licoles' #(ua no pota&le, ya que proviene directamente del em&alse y no se le suministra nin()n tipo de tratamiento Catalizador0 .lata soportado en #l)mina' El contenido de #( es de 7 =;/ > pp
*icloroetano0
que in$i&e la reacción de com&ustión del etileno, -avoreciendo la reacción de oxidación
o n e l i .roducido t .ESNME, desde el .etroquímico E compleo "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 $ # •
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Etilen o
Oxi(e no
.roducido • #G# MEE"OL##, la cual tiene la planta en una zona adyacente al compleo .etroquímico "ulia • !uministrado a .ralca • u&ería su&lacustre de 7 in de di%metro •
.roviene • Em&alse de .ESNME • !uministrada a .ralca • u&ería su&lacustre de ;4 in de di%metro
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#(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 #ireOxí(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 #ireOxí(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'
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E")ECIFICCI8. *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
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0';0>
EG
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0'01>
0'01>+EGma x 0'01>EGma x 4>2EGmax ;>CEGmax
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CCI#.I"!" *E )R-C 8>
.etroquimica de Menezuela 3.equiven6 !oJla(o (J
/4>
Nnternational .etroc$emical *oldin( L2 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 &ao 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 &aar 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&ao este d en la zona rayada 3J(ura6 para i situado la temperatura de tra&ao' En nin()n $ caso el llenado m%ximo el recipiente 0,7 K( de OE por del # superara recipiente'
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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 $ierro, ni aleaciones de aquellos metales suscepti&les de -ormar acetiluros, tales como co&re, ma(nesio o el mercurio' Los tanque de almacenamiento de OE y sus instalaciones anexas de&en situarse aleados de las unidades de procesos y servicios, de oJcinas, de los limites de propiedad, de ediJcios de pu&lica concurrencia y, en (eneral, de zonas con ries(os de provocar un incendio' El tanque de&e estar u&icado en un suJcientemente ventilado de -orma natural'
lu(ar
con
.ara prote(er del impacto trmico el sistema de OE puro,
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E!I-E.# Características :enerales
Ieactor multitu&ular *ec$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
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E!I-E.# Características Generales del reactor utilizado en .I#LC#
Ieactor multitu&ular de &ase Ja con 7700 tu&os, de di%metro entre 40 y /0 mm y ;/ m de lar(o'
Carcasa 1;10mm
#ltura: 880 mm y 2i%metro:
.resión promedio de operación: 4; &ar emperatura de operación: 41 B 41 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 polisteres se proporciona de calidad especialmente alta 3pureza
REC!#R0 :-IC#-E" s e l o c i l :
Especicaci4n ipo de Ieactor .erJl de emperatura, 5C .resión, Kpa )mero de u&os 2i%metro mm
Valor Fluo .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 )uricaci4n de :licoles
"ecci4n PKK0 "eparaci4n de :licoles pesados destilaci4n de *E: A !E:
"ECCI8. SKK0 RECCI8. *E :-IC#-E" , Ieactor I=140 es EV)#RCI8. una tu&ería de 1T de dimetro
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 euente del Ieactor conteniendo cerca de J pNp de agua y una temperatura de ;80
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