Tema 6. BTX

HIDROCARBUROS HIDROCARBURO S AROMATICOS AROMATICOS (BTX) Cuando se estudian las reacciones de algunos compuestos insaturados, cuyo ejemplo más típico es el benceno y sus derivados, se observan características marcadamente distintas de las de los compuestos alifáticos, por lo que se agrupan en una nueva serie llamada aromática, término que, en un principio, provenía del hecho de que muchos compuestos de esta serie tenían olores intensos y casi siempre agradables. El hidrocarburo aromático más sencillo es el benceno, que constituye, además, el compuesto fundamental de toda la serie aromática. La estructura molecular del benceno ha sido estudiada exhaustivamente por  numerosos métodos tanto químicos como físicos. El benceno (y los demás anillos aromáticos) no puede representarse por una sola fórmula, sino por  varias llamadas estructuras resonantes o mesómeras, que son ficticias, pero cuya superposición imaginaria es capaz de dar cuenta de las propiedades características del benceno, así como de otros compuestos con resonancia.

PROPIEDADES FÍSICAS MÁS IMPORTANTES DEL BENCENO, TOLUENO Y XILENO Aromático

Formula Química

Peso molecular

Gravedad Especifica

Temperatura de Ebullición (˚C)

Benceno Tolueno Xileno

C6H6 C7H8 C8H10

78,11 92,13 106,16

0,879 0,866 0,881

80,1 110,8 144

HISTORIA DE LOS HIDROCARBUROS AROMATICOS (BTX) Hacia finales de los años 40, tiene lugar en EEUU la primera obtención de hidrocarburos aromáticos procedentes del petróleo al inventarse el reformado catalítico de naftas; con esta tecnología se buscaba elevar el número de octano que exigían las gasolinas de aviación. Había nacido la moderna petroquímica basada en naftas del petróleo y procesos catalíticos. Por su parte, en Venezuela a finales de los ochenta, se inicia la manufactura de aromáticos con la producción de benceno, tolueno y xileno en el Complejo BTX de la Refinería El Palito, el cual fomenta la industria del detergente (Benceno Sulfonato de sodio) y anhídrido ftálico (PET, plástico), dando inicio así, a un moderado desarrollo de la industria petroquímica en Venezuela a partir de productos derivados de corrientes de refinería

DIAGRAMA DE BLOQUES BTX (EL PALITO)

PRODUCCION DE BENCENO (EL PALITO)

BENCENO El consumo mundial de Benceno en 2002 fue de 33,5 MMTMA, y s e espera que aumente hasta 43 MMTMA en 2009. •

•

Asia representa 36% del consumo mundial, 25% América del Norte y Europa,

América Latina es una región exportadora, con Brasil como el mayor mercado consumidor  y productor. •

TOLUENO La capacidad mundial de Tolueno actual (2009) es de 21,5 MMTMA, y no se espera que nuevas capacidades puedan aumentar notablemente este valor. •

La mayor capacidad se encuentra ubicada en Asia (35%) y Norte América (30%). •

XILENO La capacidad mundial de producción de Xileno es de 36 MMTMA (2003), con proyecciones de alcanzar 45 MMTMA en 2009. •

En la actualidad 89% de las capacidades instaladas se concentran en  Asia (53%), América del Norte con una capacidad del (26%) y Europa Occidental (10%). •

PRODUCTOS DERIVADOS DEL BTX

Estireno

Etilbenceno Etileno

 Anhídrido Maleico

Recubrimientos,partes de refrigeradores y aparatos de aire acondicionado, artículos del hogar, envases

SBR - PB

Neumáticos, calzado, mangueras, cintas transportadoras

Resinas Poliéster  Resinas Maleicas

Plásticos reforzados (botes, piscinas, etc) fibras, espumas, plastificantes, acabado de muebles y pisos

Hexaclorobenceno

Lindano HCB 24%, insecticida, fungicida sintesis orgánicas

 Acetona

Sintesis de: metilisobutilcetona, metilisobutilcarbinol, metacrilato de metilo, acetato de celulosa, pintura, varnices, lacas, limpieza y secado

Formaldehido

Propileno Benceno

Poliestireno

Cumeno Monocloro benceno

Resinas fenólicas Resinas Epoxi

Fenol Bisfenol. A.

 Acetona

Ciclo Hexanona

Moldeo, bakelita, lacas, adhesivos Recubrimiento de tanques, tuberías,etc, anticorrosivos adhesivos, plásticos reforzados con fibra de vidrio

Epiclorohidrina

 Acido sulfúrico Ciclohexano

Recubrimiento, lacas, varnices

Caprolactana

Nilon 6

Fibras y resinas de moldeo, llantas y tejidos plásticos

Sulfato de amonio  Acido adipico

Nafta aromática

Nilon 6/6

Dodecil benceno P - Xileno

Detergentes

 Acido tereftálico

Dimetil tereftálato

Metanol

Ftálatos plastificantes

Oleum

Polietilen tereftálato

Oxcicolioles

Polioles Trinitrotolueno

Tolueno

Polietilen tereftálato

Dinitrotolueno

Fibras textiles poliestericas, cordonel de llantas, láminas plásticas

Etilenglicol

Xilenos

O - Xileno

Fibras, llantas, tela impermeable

Fibras textiles poliestericas, cordonel de llantas, láminas plásticas

Resinas poliester 

Plastificantes de PVC y otros plásticos

Resinas aloudicas

Plásticos reforzados (botes, piscinas, etc) fibras, espumas, plastificantes, acabado de muebles y pisos Explosivos

DIAGRAMA DE BLOQUES PRODUCCION DE BTX Isomerización de Xilenos  Nafta Refinada  Nafta Refinería (260MTMA)

Reformación Catalítica

Benceno

Extracción de Aromáticos

Tolueno

Columna d e Benceno

oX-mX  pX

Columna de Tolueno

Benceno

Tolueno Hidroalquilación Térmica

Aromáticos Pesados

oX

Columna de o-Xileno o-Xileno Columna de Aromáticos Pesados Bifeniles

TIPOS DE REFORMADO CATALITICO •

Continuos

Diseñado para permitir el retiro y sustitución del catalizador durante el funcionamiento. Ventajas: mantiene altas actividades del catalizador. Menores costos de operación, debidos a los caudales de reciclado de hidrógeno y las bajas presiones de operación. Desventajas: mayores costes del capital. •

Semiregeneradora

La regeneración precisa la unidad fuera de servicio. La regeneración requiere intervalos de 3 a 24 meses. Ventajas: costes de capital mínimos. Desventajas: Para minimizar los depósitos de coque y la pérdida de actividad del catalizador se utilizan caudales de reciclado y presiones de operación altas. Proceso cíclico Tiene un reactor de reserva en el cual se regenera el catalizador  sin parar la unidad. •

DIAGRAMA DE FLUJO REFORMADO CATALITICO

REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA UNIVERSIDAD BOLIVARIANA DE VENEZUELA CENTRO DE ESTUDIOS EN CIENCIAS DE LA ENERGÍA PROGRAMA DE FORMACIÒN DE GRADO EN HIDROCARBUROS

ESQUEMA TIPICO DE UN REACTOR DE REFORMADO CATALITICO

REACCIONES DE REFORMADO CATALITICO (DESHIDROGENACION DE PARAFINAS)

+ 4H2

+ 4H2 D H = 60 Kcal/mol

EXTRACCION SULFOLANE El solvente para la extracción de aromáticos se conoce con el nombre de Sulfolane, de ahí se origina el nombre de esta sección del proceso. Nombre químico: 1,1 dioxido-tetra hidro tiofeno Objetivo: Separar los aromáticos presentes en la nafta reformada por  medio del solvente Sulfolane. Equipos principales: •

•

•

Torre extractora Torre despojadora Torre recuperadora de solvente

DIAGRAMA DE FLUJO SECCION DE EXTRACCION SULFOLANE REFINADO

TORRE DE LAVADO D-4102

EXTRACTOR 

A TORRE DESPOJADORA DE AGUA

AGUA

RECUPERADORA DESPOJADORA

D-4106 D-4104

EXTRACTO NAFTA REFORMADA

A TORRE REGENERADORA

DIAGRAMA DE FLUJO SECCION DE FRACCIONAMIENTO SULFOLANE TORRE DE TOLUENO TORRE DE BENCENO D-4117

TORRES DE ARCILLA BENCENO DE THDA

EXTRACTO

BENCENO A TANQUES D-4116

D-4115 A

D-4115 B

D-4117

TOLUENO A THDA D-4118

TOLUENO A TANQUES

XILENOS + A9+

DIAGRAMA DE FLUJO SECCION ISOMAR CONDENSADOR  ENFRIADOR 

ENFRIADOR 

GAS RICO EN H2 ACUMULADOR 

CARGA DESDE FRACC. XILENOS

H2 DE LA REFORMACIÓN CATALÍTICA

HORNO

   R    O    T    C    A    E    R

   E    D    R   S    O   O    D   T    A   C    R   U    A   D    P   O    E   R    S   P

TANQUE DE COMPENSACIÓN

COMPRESOR 

LIVIANOS

DESHEPTANIZADORA

MEZCLA DE XILENOS A FRACC. DE XILENOS

REACCIONES REACTOR ISOMAR Isomerización: CH3

CH3

CH3

CH3

CH3 O-Xileno

CH3 P-xileno

M-xileno

Conversión de etilbenceno en xileno CH3 CH3 CH2

CH3 CH2

CH3 CH3

+ 3H2 CH3

CH3

DIAGRAMA DE FLUJO SECCION DE FRACCIONAMIENTO ISOMAR (O-XILENOS) ISOMAR Aromático pesado Vapor 200 psig Vapor 200 psig

Tanque de O-xileno

ISOMAR   o   n   e    l    i    X   e    d    1   e   r   r   o    T

Tolueno de sulfolane

ISOMAR

  o   n   e    l    i    X   e    d    2   e   r   r   o    T

Horno

  o   n   e    l    i    X      O   e    d   e   r   r   o    T

Aire

Vapor  600 psig

  s   o   c    i    t    á   m  s   o   o   r   d    A  a   s   e   e    d   P   e   r   r   o    T

Agua

Salida de reactor de THDA

THDA

THDA

DIAGRAMA DE FLUJO SECCION DE HIDRODESALQUILACION TERMICA (THDA) Producto de Reactor 

 Aromáticos pesados que vienen de O-Xileno

Vapor 

Fondo de la torre de Aromáticos pesados

H2 en exceso, CH4, C2H6

CH4, H2S, H2

Reactor 

Tolueno

H2

Horno 272ºF

450ºF

   s    o   s    c   o    i    t    d    á   a    m   s    e    o    r    P    A

Gas combustible

1370ºF

Benceno y tolueno

Enfriador 

H2

H2

   r    o    d    e    b    r    o    s    b    A

1020ºF

H2 de reformador  catalítico

PSA Compresor Booster 

Compresor de reciclo

Gas combustible

   r    o    d    a    j     o    p    s    e    D

   r    o    d    a    r    a    p    e    S

Producto a Sulfolane

 A rehervidor  de O-Xileno

REACCIONES THDA Reacción principal de hidrodesalquilación CH3

+

H2

+

CH4

Hidrogenación de los compuestos azufrados C4H4S + 4H2

C4H10 + H2S

Condensación de anillos aromáticos (reacción colateral más importante)

2·

+

H2