Reactores Multiples

 

UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL

FACULTAD DE INGENIERÍA

QUÍMICA 

INGENIERÍA DE LAS REACCIONES REACCIONES 501  TEMA:

ESQUEMATIZAR UN DIAGRAMA DE PROCESO EN EL QUE EMPLEE SISTEMA DE

REACTORES MÚLTIPLES. 

INTEGRANTES: MENDOZA DIANA NORIEGA VIVIANA

ROCAFUERTE ANGÉLICA  DOCENTE:

ING. STEFANIE BONILLA, MSC.

FECHA DE ENTREGA: 09/11/2016

1

 

ÍNDICE

1.  TEMA………………………………………………………………………………………………. 3 2.  OBJETIVO……………………………………………………………………………………….. 3

3.  INTRODUCCIÓN……………………………………………………………………………. 3-4 4.  MARCO TEÓRICO

4.1.  DESTILACIÓN DEL PROPILENO……………………………………………. 4-5 4.2.  PRODUCCIÓN DE POLIPROPILENO…………………………………......5-7 4.3.  DETALLE DE LOS REACTORES……………………………………………….7-8 4.3.1. IDENTIFICACIÓN DEL TIPO DE SISTEMA MÚLTIPLE

EMPLEADO……………………………………………………………………… .8 4.3.2. CONDICIONES DE PROCESO……………………………………………….8 4.3.3. VOLUMEN DE LOS REACTORES…………………………………………..8 4.3.4. CONVERSIÓN EN LOS REACTORES………………………………………8 5.  ESQUEMA DEL PROCESO………………………………………………………………….  6.  BIBLIOGRAFÍA………………………………………………………………………………….. 9

2

 

1.  TEMA.

PROCESO DE FABRICACIÓN DE POLIPROPILENO  2.  OBJETIVO.

Relacionar los conceptos adquiridos en clase en el campo industrial para comprender la

utilidad de los sistemas múltiples. 

3. 

INTRODUCCIÓN. 

Aunque los procesos comerciales de obtención del polipropileno son variados, se les  puede clasificar, dependiendo del medio de reacción y de la temperatura de operación,   en tres tipos:  

Procesos en solución 

 

Procesos en suspensión 

 

Procesos en fase gas

En la actualidad muchas de las nuevas unidades de producción incorporan procesos híbridos, en los que se combina un reactor que opera en suspensión con otro que opera en fase gas. Los procesos en solución, prácticamente en desuso, son aquellos en los

que

la polimerización

tiene ti ene

lugar

en

el

seno

de

un

disolvente

hidrocarbonado a una temperatura de fusión superior a la del polímero. Entre sus ventajas han contado con la fácil transición entre grados, gracias a la pequeña

dimensión de los reactores empleados.   Los procesos en suspensión (slurry), están configurados para que la reacción tenga lugar en un hidrocarburo líquido, en el que el polipropileno es prácticamente insoluble, y a  una temperatura inferior a la de fusión del polímero. Dentro de este tipo de procesos existen marcadas diferencias en la configuración de los reactores (de tipo bucle o autoclave) y en el tipo de diluyente utilizado, lo que afecta

a las características de la operación y al rango de productos que se puede fabricar. 

3

 

Los procesos en fase gas están caracterizados por la ausencia de disolvente en el reactor  de polimerización. Tienen la ventaja de poderse emplear con facilidad en la producción   de

copolímeros con un alto contenido en etileno (en otros procesos se pueden presentar  problemas al agregar altas concentraciones de etileno, puesto que se hace aumentar la solubilidad del polímero en el medio de reacción). 

4. 

MARCO TEÓRICO  4.1. 

DESTILACIÓN DEL PROPILENO 

Destilación del Propileno Unos de los métodos más utilizados para obtener el Propileno es la destilación a partir  de G.L.P. (Gas Licuado de Petróleo) con una proporción mayoritaria de componentes livianos (Propano, Propileno, etc.).

El proceso de destilación se compone de una serie de pasos que van eliminando los   diferentes componentes no deseados hasta obtener Propileno. Primero, se “dulcifica” la mezcla en la Merichem en la cual de separan componentes tales como Anhídrido carbónico o Mercaptanos.

4

 

Luego, se separan los componentes livianos en una columna de destilación   “Deetanizadora”, tales como Metano, Etano o Nitrógeno. Después de esto llega el paso más complejo, que es el de separar el Propileno del Propano, los cuales poseen un peso específico muy similar, por lo tanto se necesita una columna de destilación “Splitter” muy larga con gran cantidad de platos y con un sistema muy complejo de reflujo de condensado. Para finalizar, se eliminan los últimos componentes componentes residuales, como Arsina, y se obtiene el Propileno listo para polimerizar.

4.2. 

PRODUCCIÓN DE POLIPROPILENO 

Consiste en dos procesos: proceso en fase gaseosa y lecho fluidizado, a continuación

se explica el proceso a través de las diversas etapas que lo conforman: 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 t emperatura de -44 C. 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 convenienteme nte 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 C y se almacena en un tanque t anque cilíndrico debidamente aislado para su conservación 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 diseñados para cada reactante. 5

 

En el proceso de purificación se emplean fundamentalmente fundamentalmente operaciones de destil ación y absorción en lecho frío; los equipos de absorción de impurezas,  básicamente son tanques rellenos rellenos con tamiz molecular. molecular. Cuando estos tamices tamices se encuentran encuentran saturados 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.

Etapa de reacción:

Con los monómeros purificados se pasa a la zona de reacción (ver figura). Para la  producción de homopolímeros y copolímeros random. La reacción ocurre en fase   gaseosa en un reactor de lecho fluidizado al cual se alimentan continuamente los reactantes y un catalizador es pecialmente diseñado para la obtención de polipropileno de

configuración isotáctico.

Etapa de desgasificación y peletizado:  

El copolímero así formado se descarga al área de desgasificación. El polipropileno  descargado bien sea sea del reactor 1 o del 2, llega al tanque recibidor de producto, producto,

acompañado de gases ricos en monómero. Los gases se ventean hacia el sistema de  recuperación, en el cual son comprimidos, enfriados y destilados. El propileno monómero líquido se recicla a los reactores; si se está utilizando etileno,

éste se devuelve gaseoso al segundo reactor. La resina separada del tanque recibidor de producto, pasa al tanque de purga. En este tanque se purgan con una corriente de nitrógeno los pocos hidrocarburos que

aún contiene el polipropileno, la mezcla nitrógeno-hidrocarburos se ventea a la tea, donde son quemados, la resina libre de hidrocarburos pasa al mezclador continuo donde se funde y mezcla con aditivos para ser sometida a peletización.  6

 

Los gases venteados en el tanque recibidor de productos son ricos ri cos en monómeros y es   indispensable la recuperación del monómero (materia prima costosa), con el fin de hacer

más eficiente el proceso. Otra vez se recurre a la compresión, enfriamiento y destilación, el polipropileno venteado se se pasa de la fase gaseosa a la líquida y se recircula a los reactores. Cuando se usa etileno, éste se recircula hacia el sistema de reacción en estado gaseoso. Con el propileno se encuentran trazas de propano el cual es resistente a la separación por tamices. Este propano en pequeñas cantidades es retirado en esta fase de purificación de la corriente de hidrocarburos y es llevado como gas remanente a los equipos de combustión (calderas), con el fin de ser quemado junto con el gas empleado por la planta.

Etapa de almacenamiento y empaque:

El polipropileno peletizado y cortado, pasa por un elutriador, separando los finos y luego

de la debida certificación de laboratorio es llevado por transporte neumático a su almacenamiento en silos, despachándose a clientes a granel por carros tolva.

4.3. 

DETALLES DE LOS REACTORES

El catalizador empleado pertenece al tipo Ziegler Nicholls, específicamente tetracloruro de titanio y se mantiene almacenado en estado líquido. Cuando pasa al proceso de reacción, experimenta un cambio de fase convirtiéndose en gas para llevar l levar a cabo la  reacción en fase gaseosa con el monómero (propileno). El sistema de reacción consta del reactor, un compresor de desplazamiento positivo y un enfriador. El reactor tiene aproximadamente 40 metros de altura y 4metros de diámetro.

El compresor mantiene en circulación continua los gases,  succionando gases calientes del tope del reactor y forzándolos a pasar a través de un enfriador para retornarlos por el fondo del reactor. 7

 

El polipropileno sólido formado se descarga continuamente continuamente hacia el área de desgasificación. Las condiciones típicas de operación del reactor son las siguientes: Tipo de sistema múltiple empleado:  Sistema catalítico  Carga:  20  20 ton/hr a 40 C

Temperatura de reacción : 65 C Presión de reacción : : 32Kgf/cm2   32Kgf/cm2 Eficiencia o conversión : 96-97%.

Como se dijo anteriormente dentro del reactor se tiene ti ene un lecho fluidizado. Este lecho está

formado por partículas del mismo producto, es decir polipropileno. La forma geométrica del reactor, facilita el deslizamiento de las partículas fluidizadas del lecho e impide que se vayan con las corrientes de reciclo gaseoso, el cual es de aproximadamente 2000 lb/hr. La capacidad del reactor en volumen  para que la reacción se desarrolle es de

aproximadamente aproximadamen te 500 metros cúbicos.  El sistema de la torre enfriadora utiliza aproximadamente un flujo de 12000 gpm de agua de enfriamiento tratada con molibdato. Para la producción de copolímeros de impacto intervienen dos reactores instalados enserie. El sistema de reacción No. 2 al igual que el

sistema de reacciónNo.1, está compuesto de un reactor, un compresor y un enfriador. En e l reactor No.1 se produce homopolímero a partir de propileno y el catalizador; el polímero formado (polipropileno homo) va al reactor No.2, donde la reacción prosigue, como una mezcla de propileno y etileno. 5.  BIBLIOGRAFÍA   Omar Alfonzo (2015). Procesos de fabricación de polipropileno, http://documents.mx/d ents.mx/documents/p ocuments/procesos-de-fa rocesos-de-fabricacion-de-p bricacion-de-polipropileno.htm olipropileno.htmll  http://docum 8

 

Moira Miranda (2016). Cálculo de reactores, http://webdelprofesor.ula.ve/ingenieria/moira/c http://webdelprofesor.ula.ve/ingen ieria/moira/clases/clase1 lases/clase1  

9