Producción de polipropileno

PRODUCCIÓN DE POLIPROPILENO PROCESOS PETROQUÍMICOS

INGENIERO QUÍMICO ORLANDO CASTIBLANCO URREGO

UNIVERSIDAD CENTRAL DE VENEZUELA FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE INGENIERÍA QUÍMICA CARACAS – VENEZUELA AGOSTO DE 2011

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TABLA DE CONTENIDO

1. Introducción

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2. Obtención del monómero (propileno)

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2.1. 2.2. 2.3.

2 2 4

Craqueo con vapor Producción de refinería Deshidrogenación de propano

3. Catalizadores y cinética 3.1 Tipo de catalizador 3.2 Cinética de la reacción

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4. Tecnología de producción de polipropileno

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4.1.

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Procesos comerciales de obtención de polipropileno (Descripción e impacto tecnológico) 4.1.1. Proceso en suspensión (Slurry) 4.1.2. Proceso en masa con monómero en fase líquida 4.1.3. Proceso en masa con monómero en fase gaseosa 4.2. 4.2.1. 4.2.2. 4.2.3. 4.2.4.

PROPILCO S.A (Proceso en fase gaseosa y lecho fluidizado con tecnología UNIPOL) Etapa de almacenamiento y purificación Etapa de reacción Etapa de desgasificación y peletizado Etapa de almacenamiento y empaque

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5. Conclusiones

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6. Bibliografía

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LISTA DE TABLAS

Tabla 1. Composición de los tamices moleculares Tabla 2. Propiedades físicas de los tamices moleculares Tabla 3. Composición del propileno (ppm) purificado y sin purificar

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LISTA DE FIGURAS

Figura 1. Polipropileno de refinerías Figura 2. Unidad recuperadora de propileno Figura 3. Proceso Oleflex Figura 4. Mecanismo de polimerización catalítica Figura 5. Proceso Montecatini Figura 6. Proceso Spheripol Figura 7. Proceso Novolen Figura 8. Proceso Unipol Figura 9. Adsorbente 4ª Figura 10. Adsorbente 13X Figura 11. Reactores de polimerización

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PRODUCCIÓN DE POLIPROPILENO

1. Introducción El polipropileno (PP) –(C3H6)–n es un polímero termoplástico que se obtiene de la polimerización del propileno (o propeno). El polipropileno es un polímero de adición ya que se produce por un mecanismo en el cual el monómero se agrega en el extremo de crecimiento de la cadena. Este mecanismo también suele llamarse polimerización por crecimiento de cadena y es típico de las olefinas. Las propiedades del polipropileno, como la de todos los polímeros, dependen de muchas variables entre las que se encuentran el grado de cristalinidad, el tipo de polimerización, etc. La mayoría de ellas corresponden a polipropileno isotáctico obtenido mediante catalizadores Ziegler-Natta. El polipropileno isotáctico cristaliza en forma helicoidal, con tres grupos –CH3 por paso. Es lineal, altamente cristalino, de alto peso molecular y sin insaturaciones. Presenta propiedades análogas al polietileno, pero el grupo –CH3 aumenta la rigidez de la cadena (mayor temperatura de fusión) e interfiere la simetría molecular. Su densidad se encuentra en torno a 0,90 g/cm3, lo que lo hace el más ligero de los plásticos importantes. Su alta cristalinidad le proporciona una elevada resistencia a la tracción, rigidez y dureza. Posee excelentes propiedades eléctricas, carácter químico inerte y resistencia a la humedad. Se halla completamente libre de cuarteamiento por tensiones ambientales. No obstante, es menos estable al calor, la luz y los ataques oxidantes que el polietileno y debe estabilizarse con antioxidantes y absorbentes de luz ultravioleta para que su procesado y comportamiento a la intemperie sean satisfactorios. El polipropileno es un polímero ampliamente utilizado en diversas aplicaciones. A continuación se detallan algunas de ellas: Autopartes: paragolpes, torpedos, alerones, guardabarros, volantes, pedales de acelerador (con bisagra tipo film), conductos de calefacción y refrigeración, carcasas de filtros de aire, cajas de baterías, etc. 1

Artículos domésticos: baldes, bisagras de muebles, respaldos de sillas, botellas y tapones, cubertería, aparatos de cocina, carcasa de electrodomésticos, juguetes, tejidos para alfombras, vasos, etc. Electrotecnia: carcasa de transformadores, cubierta de cables, láminas de capacitores, accesorios de antenas, etc. Construcción: tuberías de desagüe y codos, depósitos de agua caliente, radiadores, etc. Medicina: aparatos médicos esterilizables, jeringas desechables, recipientes de transfusión, etc. Otros: césped sintético, pistas de esquí en verano, tacones de zapatos, cordeles, papeles de embalaje, maletas, cajas de herramientas, carcasas de bombas, etc.

2. Obtención del monómero (propileno) 2.1 Craqueo con vapor En el craqueo con vapor, una mezcla de hidrocarburos (etano, GLP, naftas o gas oil) y vapor se precalienta hasta 600 ºC en la sección convectiva de un horno de pirolisis. Luego, se calienta aún más en la sección radiante hasta como mucho 900 ºC. El vapor reduce la presión parcial del hidrocarburo en el reactor. La relación másica entre el vapor y el hidrocarburo es generalmente función de la alimentación y varía desde 0,2 para el etano hasta más de 2,0 para gas oils. La cantidad de vapor utilizado es elegida optimizando el rendimiento (la selectividad de la olefina), el consumo de energía y la longitud del horno, limitada por la coquificación. El tiempo de residencia varía entre 1 s, en las plantas antiguas, hasta un mínimo de 0,1 s, en algunos hornos nuevos. El tiempo de residencia determina la selectividad de la olefina. En un tren de separación de olefinas, el propileno se obtiene por destilación de una corriente mezcla de C3, que contiene propano, propileno y otros componentes minoritarios. En la torre C3, el propileno se separa por cabeza de la columna, mientras que por fondo se separa una mezcla rica en propano. El tamaño de la columna varía según el grado de pureza buscado para el propileno. Se requiere mayor número de platos para el propileno de grado polímero. 2.2 Producción de refinería En refinería, el propileno se obtiene principalmente como subproducto del craqueo catalítico en lecho fluido (FCC) de gasóleos y en menor medida de procesos térmicos como el craqueo térmico a coque. 2

En el craqueo catalítico en lecho fluido, gas oil parcialmente vaporizado se pone en contacto con un catalizador de zeolita. El tiempo de contacto varía entre 5 s – 2 min, la presión oscila en un rango de 2,5 – 4 atm, dependiendo del diseño de la unidad, las temperaturas de reacción están entre 450 – 580 ºC. El rendimiento de propileno es variable, pero generalmente está entre 4 – 7%. En craqueo térmico a coque se utilizan dos procesos para convertir residuos de la destilación atmosférica y de vacío en productos más valiosos: el craqueo retardado o a coque, y el Flexicoking o coqueo fluido (Exxon). En el craqueo retardado, el residuo junto con vapor se calienta en un horno y luego se alimentan a un tambor aislado donde se lleva a cabo la descomposición por radicales libres de la alimentación. El coque llena el tambor y debe ser eliminado. En el coqueo fluido, la alimentación residuo se inyecta a un reactor, donde craquea por efecto de la temperatura. El coque formado durante el proceso se deposita sobre otras partículas de coque fluidizadas y luego se elimina o es gasificado. Ambos procesos ocurren a presiones entre 3 – 6 atm. El craqueo retardado es un proceso de menor temperatura (450 a 550 ºC) y por lo tanto debería tener menor rendimiento de olefinas que el coqueo fluido. El propileno de refinería se recupera en una unidad de recuperación de propileno. Una unidad de recuperación de propileno (PRU) consiste en un tren que incluye una columna despropanizadora para separar los C4 e hidrocarburos más pesados de los C3 y una columna desetanizadora para separar los C2. Estas dos columnas contienen generalmente 40 platos y utilizan sistemas convencionales de rehervidor y condensador. La separación del propano y el propileno es más difícil y requiere cerca de 180 platos para lograr una pureza del 99,5%, que corresponde al grado polímero. Si se utilizan platos convencionales, la columna consiste de dos recipientes debido al largo requerido.

Figura 1. Polipropileno de refinerías

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Figura 2. Unidad recuperadora de propileno

2.3 Deshidrogenación de propano El aumento de la demanda a partir de los años „80, especialmente por la expansión del polipropileno, superó la disponibilidad de las fuentes clásicas y motivó el desarrollo de un proceso dedicado exclusivamente a producir propeno, así fue como surgió la deshidrogenación de propano del GLP. La deshidrogenación del propano es una reacción de equilibrio endotérmica que se lleva a cabo en presencia de un catalizador de un metal pesado o noble como platino o cromo. C3H8

C3H6 + H2

Este proceso es altamente selectivo, el rendimiento global de propileno es de alrededor de 90%. Aumentos en la temperatura y disminuciones de la presión aumentan el rendimiento como indica el principio de Le Chatellier. Sin embargo, el aumento de la temperatura genera pirolisis del propano y formación de coque que desactiva el catalizador. Por lo que las condiciones operativas típicas son presión cercana a la atmosférica y temperaturas entre 500 – 700 ºC. Existen numerosas tecnologías de deshidrogenación de propano. Algunas de ellas son: Oleflex (UOP), Catofin (Air Products And Chemicals) y STAR (Philips Petroleum). El proceso Oleflex utiliza un catalizador de platino sobre alúmina. Consiste en cuatro reactores adiabáticos con enfriamiento intermedio en serie. El rendimiento es superior al 85%.

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Figura 3. Proceso Oleflex

3. Catalizadores y cinética 3.1 Tipo de catalizador La mayor parte de las poliolefinas se obtienen industrialmente mediante polimerización por coordinación, utilizando catalizadores heterogéneos Ziegler-Natta. Un catalizador Ziegler-Natta puede ser definido como un compuesto de un metal de transición que mediante un enlace metal – carbono es capaz de realizar la inserción repetitiva de unidades olefínicas. Generalmente, el catalizador consiste de dos componentes, por ej. Una sal de metal de transición, más frecuentemente un haluro (TiCl4 o TiCl3), y alquilo metálico, como activador o cocatalizador (Al(C2H5)3 o Al(C2H5)2Cl), que tiene el propósito de generar el enlace metal – carbono activo. El modelo de Cossee – Arlman del sitio de polimerización sostiene que el sitio activo es un átomo de un metal de transición coordinado octaédricamente, con un sitio de coordinación vacante. En el caso del TiCl3, el sitio se forma por reacción con el alquilaluminio. La inserción del monómero (propileno) ocurre por un paso de coordinación del mismo con el metal de transición (Ti), formando un complejo Ti – alqueno, luego se produce el debilitamiento del enlace Ti – C, y finalmente la inserción. Subsecuentemente, el sitio vacante y la cadena en crecimiento intercambian posiciones porque estas no son equivalentes en la red cristalina del catalizador. Estas fases se repiten en la inserción de cada molécula de monómero. 5

Figura 4. Mecanismo de polimerización catalítica

La característica distintiva de estos catalizadores es su habilidad de producir polímeros estereoregulares, ya que la quimisorción del monómero debería siempre llevar a la misma orientación de la molécula sobre la superficie del catalizador. La introducción de otros aditivos en el complejo catalítico, como algunas bases de Lewis, especialmente ésteres aromáticos como el benzoato de etilo, mejoraron sustancialmente la actividad y la estereoespecificidad. No obstante, la mayor parte de la sal de titano era inactiva, por lo que tenía que ser eliminada del sistema, con un incremento sustancial de los costes del proceso. Con el desarrollo de catalizadores basados en TiCl4 se consiguió una elevada estereorregularidad para el polipropileno, suprimiendo los costes de separación del catalizador inactivo, ya que estos catalizadores presentaban además altas actividades catalíticas. Al contrario que los catalizadores heterogéneos, los cuales presentan centros activos con diferente estereoselectividad, los catalizadores homogéneos tienen una estructura molecular definida. Esto permite no sólo la producción de polímeros extremadamente uniformes con distribuciones estrechas de pesos moleculares, sino también correlacionar la actividad y la estereorregularidad con la estructura molecular del catalizador. 3.2 Cinética de la reacción La cinética de la polimerización del propeno no es sencilla, ya que a medida que transcurre la polimerización, los cristalitos de TiCl3 se rompen en pedazos más pequeños, generando nuevos centros activos. Sin embargo, para la mayoría de los sistemas catalíticos, se ha encontrado que la velocidad de polimerización es 6

proporcional a las concentraciones del catalizador y del monómero, pero no depende del compuesto orgánico de aluminio siempre y cuando se mantenga el umbral de concentración. Rp = kp [C*] [C3H6] Donde: kp: Constante de propagación [C*]: Concentración de sitios activos (proporcional al peso de catalizador) [C3H6]: Concentración de propileno Esto significa que prácticamente no existe dependencia de la velocidad de polimerización con la relación Al(C2H5) / TiCl3 en un amplio rango.

4. Tecnología de producción de polipropileno 4.1 Procesos comerciales de obtención de polipropileno (Descripción e impacto tecnológico) 4.1.1 Proceso en suspensión (Slurry) El proceso en suspensión o slurry se utilizó principalmente en las décadas del „60 y „70. Se requería el empleo de un solvente como butano, heptano, hexano o incluso parafinas más pesadas. El solvente cumplía el papel de medio de dispersión del polímero producido en los reactores y disolvía el alto nivel de polímero atáctico en su separación. El uso de solvente también facilitaba la desactivación del catalizador y su extracción, que involucraba el contacto del producto del reactor con alcohol y soluciones cáusticas. El proceso Montecatini (Montedison) fue el primer proceso industrial, y sigue siendo el más representativo. Se distinguen las siguientes etapas: Preparación del catalizador; polimerización; recuperación de monómero y solvente; remoción de residuos de catalizador; remoción de polipropileno atáctico y de bajo peso molecular; secado del producto; adición de modificadores y extrusión del polímero. El sistema catalítico consiste en TiCl3 con monoclorodietilaluminio, Al(C2H5)2Cl, en solución en heptano. El TiCl3 se prepara primero por reducción de tetracloruro de titanio con trietilaluminio, en un reactor agitado de acero inoxidable, y luego se introduce al reactor de polimerización. 7

El propileno se polimeriza en estado líquido a temperatura entre 60 y 80 ºC, y presión entre 5 y 12 atm. El proceso de polimerización es continuo, se realiza en heptano y se utiliza hidrógeno para reducir el peso molecular. El lodo (slurry) que contiene el polímero se pasa a un reactor donde se separa parte del propileno no reaccionado, se purifica y recicla; el catalizador se descompone por reacción en metanol, en presencia de HCl anhidro, y se neutraliza con solución de KOH al 50%. Los solventes se eliminan por centrifugación. La mezcla de agua, metanol y heptano conteniendo el polímero atáctico se envía a una columna en la cual los solventes son arrastrados por vapor. El polímero atáctico se recupera por el fondo de la columna. El polímero suspendido en agua se centrifuga y se transfiere a un secador. Una vez seco, se mezcla con aditivos (antioxidantes en particular), se extruye en forma de gránulos y se almacena en silos.

Figura 5. Proceso Montecatini

4.1.2 Proceso en masa con monómero en fase líquida La principal diferencia de este proceso con respecto al de suspensión es la sustitución del solvente por propileno líquido. Esto fue posible debido a que con el desarrollo de nuevos catalizadores ya no fue más necesaria la extracción de catalizador ni la remoción del polímero atáctico. 8

El proceso Spheripol o Hypol (Mitsui Petrochemical) dependiendo de sus diferentes versiones, es continuo y se basa en un catalizador superactivo (Ti/MgCl2, un alquilaluminio, un donador de electrones). En un reactor tipo bucle la mezcla reaccionante fluye impulsada por una bomba axial (no requiere agitación externa); alcanza alta velocidad lo que previene la deposición de polímero en las paredes del reactor; el área de transferencia de calor por unidad de volumen es más alta que en un reactor agitado, lo que permite un mejor control de temperatura y mayor productividad. El tiempo de residencia en el reactor se puede alterar, variando la velocidad de recirculación. El propileno, que se puede diluir en propano (hasta el 40%), se alimenta al reactor en presencia de catalizador e hidrógeno. La temperatura de reacción es de entre 65 y 80 ºC, y la presión de 33 atm. La mezcla de reacción circula rápidamente, y contiene hasta 50% de sólidos. Polímero y monómero no reaccionado se separan en un tanque flash a 16 atm. El monómero se recircula al reactor, y se remueve el propano sobrante. Al reactor de lecho fluidizado ingresan las partículas de polímero y vapor de agua, con el fin de desactivar el catalizador. El secado se realiza con nitrógeno. El polímero se obtiene en forma de partículas esféricas con diámetro entre 1,5 y 2 mm y distribución de tamaño estrecha. La productividad es del orden de 20 kg / g catalizador soportado (1000 Kg / g Ti). El índice de isotacticidad es de 97%. El peso molecular se controla por adición de hidrógeno durante la reacción, y también utilizando compuestos organometálicos derivados de cinc o cadmio. Existen dos reactores en serie: el primero para trabajar en masa y el segundo en fase gas. El primer reactor es de tipo bucle, en el cual se hace circular catalizador y monómero a gran velocidad para que permanezcan en suspensión en el diluyente. El diluyente es en realidad el propio propileno líquido, el cual, dadas las condiciones de operación, facilita la evacuación el calor generado por la reacción y al mismo tiempo permite aumentar el rendimiento del sistema catalítico. En el segundo reactor, el de fase gas, se incorpora el polímero producido en el reactor tipo bucle. En esta fase se preparan copolímeros con características especiales añadiendo un comonómero (por ejemplo etileno) además del monómero. Tras separar el polímero fabricado de las corrientes de propileno, y de desactivar el catalizador, el polvo de polipropileno obtenido se envía a la línea de acabado donde se añaden aditivos y se le da la forma requerida para su distribución comercial.

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Figura 6. Proceso Spheripol

El proceso LIPP-SHAC (Shell) deriva su nombre de Liquid Propylene Polimerization - Shell High Activity Catalyst. Se emplea para la producción de homopolímeros y copolímeros al azar. Consiste en un reactor tanque agitado con reciclo donde la polimerización se realiza en propileno líquido y se emplean catalizadores con elevada actividad. 4.1.3 Proceso en masa con monómero en fase gaseosa Los procesos en fase gaseosa aparecieron casi simultáneamente con los en fase líquida. Esta tecnología fue revolucionaria porque evitaba completamente la necesidad de un solvente o un medio líquido para dispersar los reactivos y productos del reactor. También eliminaba la separación y recuperación de grandes cantidades de solventes o de propileno líquido que era necesaria en los procesos con reactores en suspensión o en fase líquida. El polipropileno producto que se obtenía en los reactores de fase gas era esencialmente seco y sólo requería la desactivación de una pequeña parte de los residuos del catalizador antes de la incorporación de aditivos y su posterior peletización. Por lo tanto, esta tecnología redujo la manufactura del polipropileno a pocos pasos esenciales. Algunos procesos representantes de esta tecnología son: Novolen (BASF), Amoco – Chisso y Unipol (Union Carbide). El proceso continuo Novolen (BASF) para producir homopolímeros, copolímeros de impacto y al azar de propileno – etileno utiliza catalizadores altamente 10

estereoespecíficos y de elevada actividad. Los reactores están equipados con agitadores helicoidales que proporcionan una excelente agitación. La homopolimerización necesita únicamente un reactor primario donde se alimentan los componentes. Éstos debe estar muy bien dispersos en el lecho particulado para evitar la acumulación. Las condiciones de reacción son 70 – 80 ºC y 30 – 40 atm para asegurar que el monómero se encuentre en fase gaseosa dentro del reactor. Para controlar la masa molecular de polímero se emplean pequeñas concentraciones de hidrógeno. La temperatura se controla extrayendo propileno gaseoso de la cámara superior del reactor y condensándolo con agua de enfriamiento, y luego recirculando hacia la parte inferior del reactor, donde su evaporación provee el enfriamiento requerido, como así también la aireación del lecho agitado. Cada tonelada de polímero producido requiere que se evaporen aproximadamente 6 toneladas de propileno líquido. La descarga continua de polvo y gas asociado del reactor primario va directamente hacia un ciclón de baja presión. El gas propileno portador de este ciclón se recircula hacia el reactor luego de compresión, licuefacción, y algunas veces, destilación. El polvo pasa luego a un recipiente de purga donde mediante un desactivador se apaga toda la actividad del catalizador residual y el nitrógeno elimina trazas de propileno del polvo caliente. Desde allí, el polvo se transporta hacia silos para su estabilización y extrusión en gránulos. Para producir copolímeros de impacto, el polímero activo y el gas provenientes del primer reactor se descargan directamente en el segundo (llamado copolimerizador), que opera a 10 – 20 atm menos de presión y a menor temperatura. Normalmente, la relación propileno/etileno/hidrógeno se ajusta de tal manera que el copolímero gomoso del reactor tenga entre 40 – 60% en peso de etileno. Esta composición gaseosa no puede condensarse sólo con agua, por lo que se agrega una etapa de compresión para licuar parte del gas reciclado a la base del reactor. El polvo del copolímero, con su gas portador, se descarga en un separador ciclónico de baja presión, en el cual el gas portador pasa hacia una recompresión y posteriormente regresas al copolimerizador. El monómero residual del copolímero se remueve en un recipiente de purga y desactivación antes de transportarlo a los silos para la extrusión.

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Figura 7. Proceso Novolen

El proceso Amoco - Chisso utiliza un reactor agitado horizontal, en vez del reactor agitado vertical del proceso BASF. El monómero reciclado condensado se rocía por la parte superior del reactor y de esta manera provee el enfriamiento necesario, mientras que el monómero no condensado y el hidrógeno se inyectan por la base para mantener la composición del gas. Amoco - Chisso afirman que su reactor alcanza algún grado de flujo pistón, más o menos equivalente a 2 – 3 reactores de mezcla perfecta en serie. El proceso Unipol (Union Carbide) combina las tecnologías de Union Carbide y Shell. Lo más visible en este proceso, es el alto reactor de lecho fluidizado con su sección superior expandida para reducir la velocidad del gas y el arrastre de polvo. La alimentación continua de catalizador, hidrógeno y propileno se mezcla continuamente en lecho fluidizado de fase densa del polvo. El calor de reacción se remueve con un gran enfriador mediante un bucle de recirculación de gases. En este sistema se dice que el lecho fluidizado se comporta como un reactor de mezcla perfecta, sin la necesidad de separación de partículas gruesas. No se requiere agitación mecánica. Las condiciones de reacción son < 88 ºC y < 40 atm, generalmente 70 ºC y 35 atm. El reactor de copolímeros de impacto trabaja a la misma temperatura pero a presión más baja, aproximadamente 17 atm.

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El polvo de producto y el gas asociado se descargan justo debajo del plato distribuidor por válvulas temporizadas hacia un separador ciclónico y luego directamente a un recipiente de purga para remover el monómero residual. No se necesita la remoción del catalizador ni la extracción del polímero atáctico debido al uso de modernos catalizadores Shell en el proceso Unipol. 4.2 PROPILCO S.A (Proceso en fase gaseosa y lecho fluidizado con tecnología UNIPOL)

Figura 8. Proceso Unipol

4.2.1 Etapa de almacenamiento y purificación En la producción de homopolímeros se emplea únicamente propileno, el cual es un hidrocarburo que llega a la planta en estado líquido y a temperatura de - 44 ºC. Este hidrocarburo arriba en buques y se bombea desde el muelle hasta la planta para ser almacenado en dos esferas con capacidad de 21000 toneladas, aisladas convenientemente para la conservación del frío. En la producción de copolímeros random y copolímeros de impacto, además de propileno se emplea el etileno. Este hidrocarburo, al igual que el propileno, llega a la planta en buques, en estado líquido a - 106 ºC y se almacena en un tanque cilíndrico debidamente aislado para su 13

conservación a baja temperatura. El objetivo de mantenerlos a esta temperatura a fin de controlar la alta volatilidad que presentan. Posteriormente de las esferas de almacenamiento se pasan los monómeros a cargar en el proceso por un área de purificación, puesto que normalmente contienen impurezas tales como agua, oxígeno, alcoholes, monóxido de carbono, etc., las cuales son nocivas para el catalizador empleado en la reacción y por ende son retiradas usando un tren de purificación especialmente diseñado para cada reactante. Los equipos de remoción de impurezas, básicamente son tanques rellenos con tamiz molecular. Cuando estos tamices se encuentran saturados de impurezas, se regeneran con nitrógeno el cual se envía a la tea de la planta a fin de quemar las trazas de impurezas. Los estándares de emisiones en la combustión de la tea se consiguen controlando la intensidad de la llama por medio de inyección de vapor, operación realizada desde la sala de control de la planta. La polimerización del propileno es una reacción que requiere de una alta calidad en las corrientes de alimentación, por lo cual es necesario remover todas las trazas de contaminantes, dichos contaminantes pueden ser: H2O, H2S, CO2, COS, NH3, PH3 y otros hidrocarburos oxigenados como alcoholes, cetonas y éteres, etc. Una tecnología de separación efectiva y económica para la remoción de estos contaminante es el uso de los adsorbentes selectivos. Se pueden utilizar los tamices moleculares 4A, OG-941 y 13X de la Union Carbide y F9 de la Mitsui, para la purificación de propileno utilizado para la producción de polipropileno. Los tamaños promedio de las aberturas de las cavidades de estos tamices son 0,4; 0,6; 1,0 y 0,9 nm, respectivamente. En estos tamices se podrían retener impurezas de tamaño molecular promedio menores de 1,0 o 0,9 nm, tales como H2O, CO2, CO, H2S y mercaptanos.

Figura 9. Adsorbente 4A

Figura 10. Adsorbente 13X

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Tabla 1. Composición de los tamices moleculares

4A 13X

Fórmula química

Si / Al

Na2O.Al2O3.2SiO2.(9/2)H2O Na2O.Al2O3.(2,8+0,2)SiO2.(6-7)H2O

>2 2,6 - 3,0

Tabla 2. Propiedades físicas de los tamices moleculares Propiedades

4A

OG-941

13X

F9

Densidad (g/cm3) Diámetro (mm) Longitud (mm) Porosidad del gránulo Abertura del poro (nm) Adsorción de agua (%P)

0,65 3,2 10 0,34 0,40 22

0,65 3,0 8,0 0,33 0,60 22

0,61 1,7 5,5 0,39 1,00 21 - 24

0,64 1,4 1,9 0,36 0,90 22

Tabla 3. Composición del propileno (ppm) purificado y sin purificar Análisis Metano Propano (%) Propileno (%) Metanol Etano CO CO2 Isobutano Acetileno m-acetileno Propadieno 1,3-butadieno n-propanol n-butano Butenos Pentanos Pentenos

Sin purificar

4A

OG-941

13X

F9