ETILENO

UNIVERSIDAD MAYOR REAL Y PONTIFICIA DE SAN FRANCISCO XAVIER DE CHUQUISACA

INGENIERIA DE PETROLEO Y GAS NATURAL

PRODUCCIÓN DE ETILENO

INDUSTRIALIZACION DEL GAS NATURAL

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introducción

INTRO

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Ingeniería de Petróleo y Gas Natural

INTRODUCCIONEl etileno es un gas que se almacena y transporta con dificultad en condiciones criogénicas, por lo que su producción y consumo se realiza dentro de grandes complejos industriales en los que se encuentra integrada la refinería de tipo petroquímico y las plantas de producción de derivados. Es un producto altamente reactivo participando en reacciones de oxidación, polimerización, halogenación, alquilación, etc.

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PROPIEDADES

Las propiedades más relevantes son:

• Temperatura normal de ebullición --- -102ºC• Temperatura crítica --- 9,5ºC• Presión crítica --- 50,6ata• Límites de explosividad en aire --- 3-34 %v

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PROPIEDADESEl mercado de etileno como tal es bastante reducido, siendo la gran mayoría procesado en plantas de producción de derivados. Existen dos especificaciones de referencia, el más puro (high grade), también denominado grado polímero con contenidos muy bajos de metano, etano y, sobre todo, acetileno, y el de menor pureza (low grade) también denominado grado químico.

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PROPIEDADESLa producción anual de etileno en el año 2006 fue aproximadamente de 120 millones de toneladas, cuyo destino aproximado es el siguiente:• 50% a la fabricación de polietilenos tanto de alta como de baja

densidad.

• 18% a la fabricación de cloruro de vinilo monómero para producir principalmente PVC.

• 12% a la fabricación de óxido de etileno el cual se emplea básicamente en la fabricación de glicoles.

• 8% a la fabricación de etilbenceno, para posteriormente fabricar estireno y sus polímeros derivados.

• 12% a derivados diversos.

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PROPIEDADESEn la actualidad el etileno se produce, junto con otras olefinas de 3 y 4 átomos de carbono mediante proceso petroquímicos de craqueo con vapor de hidrocarburos: fundamentalmente naftas, gasoil y etano, aunque también propano y butanos.

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APLICACIONESLa mayor parte del etileno se emplea para la obtención de polímeros. Mediante reacciones de polimerización se obtiene el polietileno de alta densidad y el de baja densidad. También se obtiene dicloroetileno, intermedio para la síntesis de cloruro de vinilo, que se polimeriza a cloruro de polivinilo, y otros hidrocarburos clorados. Además se puede hacer reaccionar con benceno para dar etilbenceno, obteniéndose estireno, que puede polimerizarse dando poliestireno.

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APLICACIONESSe emplea como producto de partida de otros polímeros, como la síntesis del monómero acetato de vinilo para la obtención de acetato de polivinilo o la síntesis de etilenglicol (a través del intermedio óxido de etileno) que con ácido terftálico da tereftalato de polietileno.

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APLICACIONESEl etileno se utiliza, en combinación con otros hidrocarburos saturados e insaturados, sintetizados a partir del caucho, teniendo estos muchas aplicaciones en la industria. Destaca fundamentalmente el EPDM, Etileno Propileno Dieno Monómero, con el que se obtienen películas de caucho saturado con múltiples aplicaciones en la industria automovilística y de la construcción, por su alta resistencia a las oscilaciones de temperatura, su flexibilidad y su capacidad impermeabilizante.

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APLICACIONESEl etilenglicol también sirve como anticongelante, y el óxido de etileno se puede emplear para la síntesis de algunos éteres glicólicos (para pinturas o tensioactivos) y otros productos.El etanol se puede obtener mediante la hidratación del etileno y se emplea como combustible o en la síntesis de ésteres etílicos, disolventes, y otros productos. También se puede obtener, a través de la síntesis de propionaldehido, ácido propiónico y alcohol n-propílico. Por oxidación del etileno se obtiene acetaldehido, el cual se emplea en la síntesis de n-butanol y ácido acético.

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OBTENCIONLa mayor parte del etileno producido mundialmente se obtiene por craqueo con vapor (steam cracking) de hidrocarburos de refinería (etano, propano, nafta y gasóleo, principalmente). También se obtiene el etileno a partir del reformado catalítico de naftas o a partir de gas natural (OCM).También puede obtenerse en laboratorios de Química Orgánica mediante la oxidación de Alcoholes.

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OBTENCIONEn la actualidad el etileno se produce, junto con otras olefinas de 3 y 4 átomos de carbono mediante proceso petroquímicos de craqueo con vapor de hidrocarburos: fundamentalmente naftas, gasoil y etano, aunque también propano y butanos.

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OBTENCIONEn la actualidad el etileno se produce, junto con otras olefinas de 3 y 4 átomos de carbono mediante proceso petroquímicos de craqueo con vapor de hidrocarburos: fundamentalmente naftas, gasoil y etano, aunque también propano y butanos.

esquema y proceso

esquema y proceso

Descripción del proceso

• Las cinco unidades básicas que constituyen las plantas de craqueo con vapor de una de las alimentaciones mas convencionales son :– Pirolisis– Fraccionamiento primario– Compresión– Fraccionamiento criogénico– Fraccionamiento a alta Temperatura

Descripción del Proceso

• Pirolisis.- La alimentación se precalienta y vaporiza parcialmente, inyectándole seguidamente vapor recalentado, con lo que se completa la vaporización y se la introduce al horno

• El gas saliente del horno de pirolisis debe enfriarse rápidamente en una caldera de recuperación de calor en la que se genera vapor de alta presion


• Fraccionamiento primario.-Es una columna de destilación atmosférica separándose por fondos gasoil de pirolisis negro, rico en olefinas

• En el condensador de cabeza se separa el agua y una nafta de alto octanaje y recibe el nombre de gasolina de pirolisis


• Compresión .- El gas craqueado se comprime hasta unos 40 Kg/cm2en un compresor con 4 o 5 etapas, con refrigeración intermedia, para evitar la polimerización de las olefinas

• Generalmente a la salida de la tercera etapa el gas se lava con una solución de hidróxido sódico para eliminar el H2S y el CO2que lleva consigo. En la ultima etapa el gas se seca mediante alúmina activa o tamices moleculares, que retienen el CO2 residual(-100°C)


• Fraccionamiento criogénico o baja temperatura .- El gas seco se enfría y se introduce en la demetanizadora, en la que se separa el hidrogeno, el CO y el metano

• La corriente de fondo pasa a la deetanizadora en la que separa la corriente de C2 por cabeza que seguidamente pasa al convertidor de acetileno en el que este hidrocarburo se hidrogena a etileno


• Fraccionamiento alta temperatura.- La corriente de fondo de la deetanizadora pasa a la despropanizadora en las que se separa por cabeza C3

• La fracción C3 pasa a otro reactor de hidrogenación selectiva para eliminar el metilacetileno. A la salida la fracción C3 pasa al splitter del que se obtiene por cabeza el propileno y por cola el propano, que se recicla al horno de pirólisis junto con el etano

REACCIONES

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REACCIONES PRODUCIDAS

Reacción global

2 C2H5 -> C2H4 + C2H6

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ELECCION DE LA MATERIA PRIMA

-> En principio esta operación admite alimentaciones que van desde etano a gas - oíl pesado, e incluso el propio crudo. Dentro de ellas, la nafta es la de mayor utilización aunque la tendencia actual es utilizar fracciones más pesadas, como queroseno o gas- oíl, como posibles alternativas .

-> la nafta se calienta en hornos de craqueo hasta 820-840°C temperatura a la que se produce la reacción química.

HORNO TIPICO DE CRAQUEO CON VAPOR

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-> Los factores que condicionan la elección de la materia prima a pirolizar son las siguientes:

• disponibilidad y obtención de la alimentación• condiciones de operación en que se producirá la pirolisis de dicha carga.• Los rendimientos de los principales productos.


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CONDICIONES DE OPERACIÓN-> Resulta evidente que para cada tipo de alimentación existirán unas condiciones de operación óptimas.-> La temperatura es la variable que ejerce mayor influencia sobre los resultados de la pirolisis, sea cual fuere la alimentación utilizada.-> El valor de la presión de trabajo en los procesos indus-triales sufre pocas fluctuaciones, y suele estar para cualquier alimentación próximo a 1 atm. en la salida del Reactor.-> El tiempo de residencia, tampoco influye apreciable-mente en la elección de la alimentación.-> la relación de dilución(vapor/HC) aumenta notablemente con el peso molecular de la alimentacióndesde 0.3-0.4 para etano hasta 0.8-1 para petróleo crudo.


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CONDICIONES DE OPERACIÓNHORNO TIPICO DE CRAQUEO CON VAPOR

Variación de la T sal con el Nro. de Carbonos de Alimentación

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CONDICIONES DE OPERACIÓNHORNO TIPICO DE CRAQUEO CON VAPOR

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-> EL Craqueo de hidrocarburos con vapor de agua para la producción de olefinas inferiores, consiste en la adición de vapor de agua de dilución a materiales de alimentación de hidrocarburos gaseosos.

-> En este proceso se realiza el control de la relación de vapor de agua/hidrocarburo en la alimentación mixta que se introduce en el horno de craqueo.


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CONDICIONES DE OPERACIÓN Y DISEÑO

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