Procesos de Produccin del Etileno

Procesos de Produccin del Etileno

Procedimientos en la Obtencin de etilenoDos procedimientos se han revelado como adecuados para la obtencin de etileno:La hidrogenacin rigurosamente selectiva del acetileno a etilenoLa pirolisis conducida cataliticamente, de los hidrocarburos del petrleo (hidrogenacin de etano o propano)

La pirolisis es la descomposicin qumica de materia orgnica y todo tipo de materiales, excepto metales y vidrios, causada por el calentamiento a altas temperaturas en ausencia de oxgeno (y de cualquier halgeno). Involucra cambios simultneos de composicin qumica y estado fsico, los cuales son irreversibles.

Introduccin Histrica a la Produccin de EtilenoPoco antes de 1950, el acetileno era la ms importante materia prima para la obtencin del etileno (por hidrogenacin) en Europa, pero los hallazgos de petrleo y gas natural pusieron en primer termino a estos productos como materia prima para la produccin de etileno.

La industria de produccin de etileno ha atravesado por varias etapas: hacia la mitad de los 50s, algunas plantas de etileno que alimentaban nafta, la pirolizaban casi exclusivamente a etileno, de modo que el propileno y los C4 eran quemados como gas residual.

En el comienzo de los aos 60, las plantas de etileno aumentan en capacidad, y se valoran los subproductos obtenidos

Etileno a partir de acetilenoObtencin de Etileno

Obtencin de Etileno a partir delacetilenoSe conduce acetileno puro (1), juntamente con un gran exceso de hidrgeno (2), por medio de la bomba (3) al horno de contacto (4), dividido en tres partes. Como contacto se emplea un catalizador que contiene nquel y trabaja selectivamente, de modo que el acetileno se hidrogena solamente a etileno.

Un 1-2 % de acetileno queda inalterado en el proceso de reaccin y se acaba de hidrogenar en otro contacto auxiliar. Una parte del gas bruto que se desprende (4) se mezcla en la bomba (3) con acetileno e hidrgeno y vuelve a pasarse por el contacto. El gas bruto hidrogenado en (5) se refrigera en (6) mediante un riego con agua fra. Despus se le comprime a 30 atm. En el compresor (7) y se le refrigera en el cambiador de calor 8 mediante una contracorriente de etileno puro, fro.

Obtencin de Etileno a partir delacetileno 2El gas fro pasa por un secador (9) lleno con gel de slice y, a continuacin por el refrigerante enrgico (11), enfriado a -45 C con amonaco por la mquina frigorfica (10). El etileno bruto abandona este refrigerante a -20 C y llega al cambiador de calor (12) por el que pasa en contracorriente con un serpentn de etileno puro a -100 C. El etileno bruto se licua as completamente y llega a travs del serpentn (13) a la columna (15), desprende hidrgeno que todavia le acompaa, que se reintegra al ciclo por (16). El etileno lquido se expansiona en (17) y penetra en la columna de Linde (19), en la que penetra tambin, a travs de la vlvula de expansin (18). En la columna escapa por su cabeza el etileno puro, mientras que los productos secundarios de mayor punto de ebullicin se recogen en (20). El etileno puro sirve an como refrigerante en los cambiadores de calor (11 y 18)

Diagrama de Proceso para la obtencin de Etileno a partir de acetileno.

Fuentes de Acetileno

Gasificador Hmedo

Gasificador Seco

Cracking de HidrocarburosEn 1890 Lewis descubri que se obtiene acetileno cuando se caliente el metano a temperaturas superiores a los 1000 C. Treinta aos despus Wulff desarrollo un proceso para la obtencin de acetileno por cracking de hidrocarburos.

Esencialmente, el procedimiento consiste en una escisin trmica de hidrocarburos, a una temperatura de unos 1400 C con formacin de acetileno y de hidrgeno. La escisin se lleva a cabo en un horno especial llamado horno regenerativo.

Etileno a partir de petrleoObtencin de Etileno

Etileno a partir de petrleoSe parte del etano o del propano (componentes del petrleo), aunque se procura no trabajar con mezclas, sino con los gases previamente separados.

Se caliente el etano a 820 C en el calentador (1) a una presin de 3,5 atm., y despus de una permanencia muy corta en la columna (2) se le enfria con agua. El agua que sale de (2) pasa al separador (5), en el que se separan el agua y los hidrocarburos ligeros. El agua vuelve al ciclo de refrigeracin (2), mientras que son recogidos los hidrocarburos, sobre todo los aromticos. El gas que se desprende de (2) esta a una temperatura de 38 C y pasa al separador (4), en el que separa una parte de los componentes de alto punto de ebullicin, mientras que el gas rico en etileno escapa por la cabeza de la columna. Para eliminar otros componentes se le comprime en tres etapas (6-11) hasta 35 atm., eliminado despus de cada compresin el calor correspondiente, mediante los cambiadores (6, 8, 10)

Etileno a partir de petrleo2Del separador (11) se obtiene un gas muy rico en etileno, pero que an contiene etano inalterado y otros productos que limitaran el empleo del etileno. Por ello se lleva el gas, despues de refrigerarlo a 15 C (12), al absorbedor (13), regado desde su parte superior con un aceite de lavado que disuelve al etileno. Se conduce el aceite caliente al deflegmador. El etileno escapa por la cabeza, mientras que del fondo de la columna se retira el aceite pobre que, despus de ser refrigerado a 15,5 C vuelve al absorbedor (13). El gas que escapa por la cabeza se enfria (17) por varias etapas a -16 C, se desca (19), se le caliente de nuevo (20) y se le conduce a 6 C a la torre de etileno (21). Un cambiador de calor (22) caliente el contenido a 28 C, siendo la presin de 25 atm. Por la cabeza escapa etileno y del fondo se extrae etano que regresa al proceso.

Diagrama del proceso de obtencin de etileno a partir de petrleo

Cracking de naftaEl proceso anterior es conocido como cracking de nafta y representa la mayor fuente de etileno alrededor del mundo y se divide (para resumir) en 4 etapas:Cracking en horno de tuboQuenching o enfriamientoCompresin del gas crackeadoSecado, enfriamiento y destilacin a baja temperatura

Utilidad del etileno

Utilidad del etilenoEn trminos de cantidad el etileno, esta entre los compuestos quimicos organicos bsicos ms importantes para la industria. Ya que el etileno representa el 30% de la materia prima de todos los petroqumicas.

En 1995, la produccin mundial de etileno era de alrededor de 79 millones de toneladas al ao, incluyendo 22.0, 19.7 y 7.2 toneladas al ao en Estados Unidos, Europa del Este y Japn respectivamente.

En Estados Unidos, la materia prima dominante para la produccin de etileno son las mezclas LP y gas natural ricas en etano, propano y butano, con una contribucin de nafta ligera resultante de la refinacin de petrleo.

Cadenas Productivas del etilenoEl etileno puede experimentar muchos tipos de reacciones que conducen a una variedad de productos qumicos importantes, una lista de algunos tipos de reacciones es:

PolimerizacinOxidacinHalogenacin e HidrohalogenacinAlquilacinOligomerizacinHidratacinOxo-reaccinAgente de maduracin para las frutas

Cadenas Productivas del etileno