S-PVC EQUIPO:

- David Ramos Loayza

- Christian M. Medrano Prado

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

INTRODUCCION• El PVC es uno de los tres termoplásticos en volumen más

grandes producidos en el mundo.

• PVC es producido por la polimerización del VCM en uno de los cuatro procesos:- Tres de estos son procesos por lotes

Polimerización de suspensión (78%) Polimerización en emulsión (13%) y Polimerización en masa (6%).

- El cuarto proceso, polimerización en solución, es un proceso continuo y cuentas de 3% de la capacidad de la resina de PVC.

• Antes que el PVC se pueda convertir en productos acabados, casi siempre se incorporan aditivos los cuales tienen algún tipo de aditivación para facilitar el procesamiento que los llevará al uso o producto final.

• Esto permite lograr desde artículos rígidos (caños, perfiles de ventanas) hasta muy flexibles (contenedores para sueros y sangre); opacos, traslúcidos o cristales; pigmentados en la gama de colores que se desee, etc.

DEMANDA DEL PVC

CHEMSYSTEMS PERP07 Polyvinyl Chloride (PVC)

IMPORTACIONES DE PVC EN EL PERU

ANUARIO PETROQUIMICO LATINOAMERICANO 2012

QUIMICA DEL PVC• Hay cuatro etapas principales en la química del proceso

de PVC:

o IniciaciónoReactiva propagación por radicales monómeroo transferencia de cadenaoTerminación de la cadena

1. La reacción de polimerización comienza cuando el iniciador se descompone térmicamente para formar dos radicales libres por cada molécula de iniciador.

2. Un fragmento de iniciador a continuación, reacciona con el doble enlace de la olefina monómero de cloruro de vinilo (VCM). Como resultado se forma un radical de monómero reactivo.

3. Los radicales de monómeros reactivos son entonces libre para combinar con otros monómeros de cloruro de vinilo que resulta en una serie de adiciones secuenciales de unidades de monómero de la siguiente manera:

POLIMERIZACION POR SUSPENSION

Polimerización en suspensión se aplica a un sistema en el que el monómero insoluble en agua se suspende en forma de gotitas líquidas, y el polímero resultante se obtiene como una fase sólida dispersa. Este proceso comprende:

monómero + iniciador + disolvente + surfactante

• Los iniciadores son compuestos capaces de formar radicales libres por descomposición térmica. Polimerización en suspensión de VCM es iniciado por peróxidos orgánicos como el carbonato de peróxido isopropílico (IPP) en la práctica industrial.

• Ventajas:Reducción del tiempo de proceso por lote.Poco o ningún periodo de inducción.Mejora en la calidad del producto.Menos ramificación de la cadena en la polimerización.

INICIADOR

• El agua utilizada para la polimerización en suspensión se desionizada, desairea, y libre de materia orgánica y azufre.

• El agua sirve para tres propósitos

Proporciona la transferencia de calor. Es un medio para el agente de suspensión que controla las

propiedades de la superficie de las partículas y Modera la mayor viscosidad durante el procesamiento.

AGUA DESIONIZADA

• Son compuestos activos de superficie que impiden la aglomeración de partículas de PVC durante la polimerización de cloruro de vinilo.

• El agente de suspensión influye en:

El tamaño de partícula.La porosidad yLas características de procesamiento del producto.

LOS AGENTES DE SUSPENSION

• La Tabla 2.2 resume las posibles formas de producción de algunos polímeros importantes.

EUROPEAN COMMISSION / Reference Document on Best Available Techniques in the Production of Polymers August 2007

DIAGRAMA DE BLOQUE DEL PROCESO S-PVC

ENVIRONMENTAL PROTECTION TECHNOLOGY SERIES/ SOURCE ASSESSMENT POLYVINYL CHLORIDE

DESCRIPCION DEL PROCESO• El PVC se produce sobre una base comercial mediante

polimerización por radicales. Con esta tecnología, VCM está finamente dispersado mediante la mezcla en agua. Esto se lleva a cabo en reactores de autoclave con camisa de refrigeración o enfriamiento de retorno de flujo. (véase la Figura 9.1).

Institute for Plastics Testing and Pastics Engineering (IKP) / Stuttgart in April 2000

ENVIRONMENTAL PROTECTION TECHNOLOGY SERIES/ SOURCE ASSESSMENT POLYVINYL CHLORIDE

Institute for Plastics Testing and Pastics Engineering (IKP) / Stuttgart in April 2000

La Figura 3b. Diagrama de flujo para la producción de cloruro de polivinilo por el proceso de suspensión .

Institute for Plastics Testing and Pastics Engineering (IKP) / Stuttgart in April 2000

La tabla 5.2 muestra los sitios de producción en Europa para PVC incluyendo sus capacidades de producción. Todos los valores indicados son en kT / año.

EUROPEAN COMMISSION / Reference Document on Best Available Techniques in the Production of Polymers August 2007

NIVELES DE EMISIÓNLas normas de la industria• El Consejo Europeo de Fabricantes de Vinilo (ECVM). • La Comisión de Oslo y París (OSPAR).

EUROPEAN COMMISSION / Reference Document on Best Available Techniques in the Production of Polymers August 2007

CONSUMO DE ENERGIA• La energía se utiliza principalmente en forma de vapor de

agua (para secadores de calefacción y reactores, para despojar, etc) y energía eléctrica (para conducir las unidades de refrigeración, bombas, agitadores, compresores).

EUROPEAN COMMISSION / Reference Document on Best Available Techniques in the Production of Polymers August 2007

TIPOS DE PVCPVC rígido

• Se obtiene por la fusión y moldeo a temperatura adecuada de PVC con aditivos excepto plastificantes. Se obtiene un material que es resistente al impacto y estabilizado frente a la acción de la luz solar y efectos de la intemperie.

• Estos versátiles materiales, que ofrecen la posibilidad de preparar un número casi ilimitado de compuestos, se producen con materias primas de bajo costo.

• ventajas de los plásticos de PVC rígido son: Bajo precio Alta resistencia mecánica Buena resistencia química Alta resistencia al impactoBuena rigidez

• Sus desventajas son: Dificultades en el procesamiento por su inestabilidad Baja deflexión térmica Mala resistencia a la deformación bajo carga estática

a temperaturas altas

PVC flexible

• También llamado PVC plastificado. Los plásticos de PVC flexible incluyen una gran variedad de compuestos para moldeado, con una gran diversidad de propiedades y aplicaciones y que se procesan con casi todas las técnicas de transformación.

• Las propiedades de los productos vinílicos flexibles dependen de los aditivos que contienen. Cuando estos se dispersan adecuadamente en la matriz polimérica del PVC, no alteran la estructura molecular de los productos, pero sí modifican sus propiedades y su comportamiento en el proceso. Aproximadamente el 60 % de todos los aditivos para plásticos, se usa en el PVC flexible.

• Además tiene las siguientes cualidades: Buena resistencia química Buen costo/beneficio Alta tenacidad Se le puede volver conductor Buena apariencia superficial

• Sus desventajas son: Muy sensible al calor Poca resistencia a las cetonas y a los hidrocarburos

clorados Tiene que ser formulado adecuadamente para evitar

problemas de manchas, afloración de aditivos Dificultades para procesarlo

EL PROCESO DE S-PVC VINNOLIT

• Este proceso fue inventado en 1935 y patentado por Wacker Chemie GmbH, una de las antiguas sociedades matrices de Vinnolit.

• Tecnología de Vinnolit se caracteriza por: La tecnología de reactor limpio y cerrado Alta productividad de hasta 600 t/m3/year Bajo consumo de materias primas Bajo consumo de energía Bajo coste de inversión Bajo coste de mantenimiento Alto nivel de seguridad Líder en la protección del medio ambiente - Certificación DIN ISO 14001 Alta calidad del producto - la certificación DIN ISO 9001

DESCRIPCIÓN DEL PROCESO DE S-PVC

• El cloruro de vinilo y el agua caliente se alimentan al reactor de alto rendimiento Vinnolit por medio de un programa especial de carga.

• Una vez que la polimerización se ha completado el contenido del reactor se descarga en un tanque de purga y de aquí alimenta continuamente al sistema de desgasificación intensiva.

• El monómero no convertido se quitó, se condensa y se alimenta de nuevo en el proceso. Después de la desgasificación y la recuperación del calor latente, el agua se separa por centrifugación y el PVC húmedo dejando la centrífuga se alimenta en la sección de secado.

• El PVC húmedo es secado por medio de aire caliente en el Vinnolit MST ciclón secador. Después del secado, el polvo de PVC es transportado neumáticamente al silo y la unidad de ensacado.

LAS CIFRAS DE CONSUMO DE MATERIAS PRIMAS Y ENERGÍA

• Consumo por 1000 kg de polvo de PVC en la planta de producción, incluyendo la recuperación de VCM:

• Descripción: PVC es producido por polimerización batch o mejor dicho por polimerización por lotes de VCM dispersado en agua.

• Los tamaños estándar del reactor son : 60, 80, 100 o 130 m3. El reactor de agitación (1) se encarga de agua, aditivos y VCM.

• Durante la reacción de polimerización, la temperatura se controla a una temperatura definida en función del grado por agua de refrigeración o agua helada. Al final de la reacción, los contenidos se descargan en un tanque de purga (2).

EL PROCESO DE S-PVC CHISSO CORP.

• El PVC suspensión que contiene VCM se alimenta continuamente a la columna de separación (3). La columna tiene un diseño propio y se recupera efectivamente VCM de la suspensión de PVC sin deterioro de la calidad del PVC.

• Después de pelar, la suspensión se deshidrata (4), y se secó con eficacia por el secador de propiedad (5). Se hace pasar a continuación a los silos de almacenamiento para cisterna de carga o ensacado.

• VCM recuperado se llevó a cabo en un soporte de gas (6), a continuación, comprimido, enfriado y condensado para ser reutilizado para la siguiente carga de polimerización.

• Materias primas y servicios públicos, por tonelada de PVC: VCM: 1.003 t Electricidad: 160 Kwh Vapor: 0.7 t aditivos para el grado de tuberías, $ US 12

ECONOMIA

• El proceso ha sido autorizado con éxito 12 veces en todo el mundo. La capacidad total del proceso de Chisso en el mundo es más de 1 millón de toneladas anuales. Además, la tecnología de eliminación VCM Chisso se ha autorizado a muchos productores de PVC en todo el mundo.

PLANTAS COMERCIALES

CONCLUSIONES• Los reactores para la fabricación en batch y semi-continua son cubas con agitador y

condensador cuando se utilizan para la fabricación con monómeros líquidos, mientras que para los gaseosos son autoclaves que operan a presión. En ambos casos hay una serie de conexiones para la entrada de los diversos aditivos: monómeros, tensoactivos,disoluciones de oxidantes, reductores, etc.

• Los polímeros en emulsión se fabrican en batch. El proceso de la polimerización en batch como se han visto en los procesos de S-PVC CHISSO CORP. y la S-PVC VINNOLIT,, se realiza cargando inicialmente en el reactor todos los ingredientes y se utiliza en la obtención de homopolímeros y copolímeros vinílicos de reactividades semejantes para que el polímero tenga una estructura uniforme (por ejemplo: acetato de vinilo y etileno). La presencia de todo el monómero en el reactor desde el principio del proceso exige un cuidadoso control de la exotermia de la reacción.

• Hay un efecto de la temperatura en la polimerizacion ; la temperatura de los materiales durante la reaccion de polimerizacion tiene un marcado efecto sobre el grado de polimerizacion y el peso molecular del PVC obtenido. Hay una relacion entre la temperatura de polimerizacion, el peso molecular promedio y la viscosidad relativa del polimero.Por ejemplo resinas de alto peso molecular que se producen a baja temperatura se mezclan con plastificantes, por lo que requieren alta porosidad para su rapida absorcion.

POSIBILIDAD DE LA INSTALACION DE UNA PLANTA DE PVC EN EL PERU

Materias primas del PVC• En su composición, el PVC contiene un 57% de cloro,

proveniente de la sal común y un 43% de hidrocarburos (gas y/o petróleo).

• Cloruro de Sodio:(Sal común) Es un recurso prácticamente inagotable, del cual por un proceso electrolítico se obtiene cloro, sosa cáustica e hidrógeno.

• Petróleo y/o Gas Natural: A partir de uno de ellos se obtiene el etileno.

• Etileno y cloro: se combinan para producir etileno diclorado.• Etileno diclorado: se transforma en cloruro de vinilo (VCM)

el cual, por un proceso de polimerización y secado produce un polvo blanco inocuo, el policloruro de vinilo (PVC).

SALES QUIMPAC

La División Sales posee varios yacimientos salinos, siendo los más importantes Las Salinas de Huacho(Lima) y Las Salinas de Otuma ( Ica ).En Las Salinas de Huacho, distantes unos 130 km al norte de Lima, la sal es obtenida por evaporación solar. Se trata de una reserva de características inagotables, sobre la cual se extienden más de 180 hectáreas de cristalizadores.En Las Salinas de Otuma, ubicadas a 280 km al Sur de Lima, en el departamento de Ica, QUIMPAC procesa sal por evaporación solar y conduce una operación de extracción minera que produce sal roca o sal gema. Ambos tipos de sal son usadas para el deshielo de caminos en los Estados Unidos y Canadá.

Charcas de las salinas de Huacho

Operaciones • Actualmente, Quimpac cuenta con dos unidades de negocios: Químicos y Sales.• La Unidad de Químicos es el principal negocio de la Compañía y cuenta con dos

plantas: la de Oquendo (Callao) y la de Álcalis (Paramonga).• En dichas plantas, por medio de la electrólisis y usando como principales

insumos la sal obtenida en las salinas propias y la energía eléctrica, se produce soda cáustica y cloro, y a partir de éste, una gama de productos como fosfato bicálcico, usado como complemento alimenticio en la dieta de aves, porcinos y bovinos; cloruro férrico, y otros productos usados por las principales industrias.

Descripción de la Ubicación• El lugar idóneo para instalar la planta seria el departamento de Ica donde se

encuentra una de los ramales del gasoducto; así como un terminal portuario.

Accesos• Pisco posee accesos terrestres, marítimos y aéreos, los cuales podrían ser empleados

para el transporte de materias primas y productos finales.

 

Acceso terrestre• Desde Lima a través de la carretera Panamericana Sur (km 231), y un desvío de 8

km. Posee también un acceso a la carretera asfaltada que conecta con la región Ayacucho (Vía de Los Libertadores), que también atraviesa la región Huancavelica.

Red de distribución de productos al mercado nacionalPisco es un punto importante de la red de distribución de productos a nivel nacional, pues es una ciudad con acceso directo al transporte terrestre, marítimo y aéreo. Transporte terrestre a través de la carretera Panamericana, importante vía de comunicación del país. Transporte marítimo, a través del Puerto General San Martín.Obtención del EtilenoLas olefinas son hidrocarburos acíclicos insaturados en el cual los de mayor importancia son el etileno, propileno, n-buteno, butadieno e isopreno. En el caso del etileno se puede obtener por medio del proceso llamado Steam Cracking, usando como carga el etano extraído del gas natural.Tecnologías disponibles para la producción de olefinasLa tecnología de ABB-LUMMUS (ver Tabla Nº 5.3) es el proceso más aplicado en todo el mundo para la producción de etileno en grado polímero por el proceso STEAM CRACKING. El proceso esparticularmente bien conocido por su funcionamiento, incluyendo la eficiencia en producción y energía, bajo costo de inversión y su confiabilidad de operación. Clientes han seleccionado la tecnología de ABB Lummus para más de 175 proyectos. Lo cual contabiliza cerca del 40% de la capacidad de etileno a nivel mundial. La experiencia de ABB Lummus abarca diseño plantas para capacidades hasta los 1500 TM/año y alimentaciones desde etano hasta gas oil.

BIBLIOGRAFIA• http://www.thyssenkrupp-uhde.de/en.html• http://www.epa.gov/

• SOURCE ASSESSMENT: POLYVINYL CHLORIDE• Institute for Plastics Testing and Pastics Engineering (IKP) / Resource-sparing

production of polymer materials• Handbook of petrochemicals production processes (McGraw-Hill Handbooks• Hydrocarbon Processing’s Petrochemical Processes 2010• http://www.apla.com.ar/index2.php• http://www.chemsystems.com/about/cs/news/items/PERP%200708_7_PVC.cfm• Chemical Engineering Petrochemical Processes Hydrocarbon Processing Gulf

Pub 2001 ,link: http://www.docin.com/p-483602451.html

• Chemistry of Petrochemical Processes, pag 332, 2°edicion,autor: Sami Matar, Lewis hatch

• http://www.thyssenkrupp-uhde.de/fileadmin/documents/brochures/uhde_brochures_pdf_en_8.pdf

• ( vinyl chloride and polyvinyl chloride )