Universidad Nacional Experimental

Francisco de Miranda

Área de Tecnología

Complejo Académico “El Sabino”

Resumen de Olefinas

Integrantes

Morales Lisbeth C.I 20468149

Belandria María C.I 20077110

Suarez Daimar C.I 20253619

Gonzalez Igmer C.I 20932766

Sección: 51

Prof. Dila Barreno

Punto fijo abril 2013.

La olefina

La olefina, también conocida como polipropileno o de polietileno, es una cadena larga de polímero de fibra sintética. Se crea cuando el etileno y/o propileno se polimerizan en condiciones muy específicas. La olefina se fabricó por primera vez en la década de 1950, y tiene una gran variedad de aplicaciones en la fabricación de productos para el hogar y la ropa. El uso de la olefina ha aumentado constantemente desde la década de 1960, y continúa ganando en popularidad cada año como nuevos usos por ser un material durable y fácil de encontrar. La olefina se crea cuando los polímeros se funden en un líquido, a continuación, se ejecuta a través de una máquina llamada hilera, lo que obliga al producto en una fibra larga a través de pequeños agujeros. Esta fibra se utiliza para hacer la tela o el producto final en el que se utilizará. Debido a que la olefina se resiste a la tintura, el colorante se debe agregar en este proceso de fusión, en lugar de al tejido final o producto.

Una olefina es un compuesto que presenta al menos un doble enlace Carbono-Carbono. Es un término anticuado que está cayendo en desuso. La IUPAC ha internacionalizado el término alqueno.

Se utilizan como monómeros en la industria petroquímica para la obtención de poliolefinas, como es el polietileno, formado por la polimerización del etileno.

El nombre viene de las propiedades que presentaban los primeros alquenos, el etileno (eteno con las normas de la IUPAC) principalmente, que al reaccionar conhalógenos daban lugar a compuestos líquidos, viscosos, transparentes e insolubles en agua: óleos.

Finalmente se puede decir que Las olefinas son compuestos químicos que contienen por lo menos un doble enlace carbono – carbono. Sin embargo, el término olefinas está siendo reemplazado por el término alquenos.  Los alquenos u olefinas pertenecen a un tipo de hidrocarburos insaturados que se podrían definir como alcanos que han perdido un par de átomos de hidrógeno. En lugar de estos átomos de hidrógeno, las olefinas produjeron un doble enlace entre dos carbonos.

El termino Olefinas proviene de olefiant gas, (gas formador de aceite). Las olefinas son hidrocarburos con dobles enlaces C – C, por eso son denominados insaturados, fórmula general   CnH2n. Los miembros más bajos son gases, los intermedios son líquidos y los más altos son sólidos. Un alqueno no es más que un alcano que ha perdido un hidrógeno produciendo como resultado un enlace doble entre dos carbonos.

Al igual que ocurre con otros compuestos orgánicos, algunos alquenos se conocen todavía por sus nombres no sistemáticos, en cuyo caso se sustituye la terminación -eno sistemática por -ileno, (Eteno=Etileno, Propeno=Propileno). Los alquenos son más reactivos químicamente que los alcanos. Los más importantes son el Etileno y Propileno.

Propiedades físicas de las olefinas

Las olefinas tienen propiedades físicas muy similares a las de los alcanos. Sin embargo, el doble enlace de carbono – carbono evidencia variaciones en dos características en especial: la acidez y la polaridad.

Acidez de las olefinas

La polaridad del doble enlace carbono – carbono de las olefinas provoca que éstas sean más ácidas que los alcanos. En cambio, el grado de acidez de las olefinas es menor que el de los ácidos carboxílicos y también que los alcoholes.

Polaridad de las olefinas

La polaridad de las olefinas depende totalmente de su estereoquímica. Al presentar un doble enlace, las olefinas o alquenos tienen una primera molécula cis. Las moléculas cis se distinguen porque los sustituyentes están de un solo lado del doble enlace. Cuando las olefinas presentan una molécula cis, se presenta un momento dipolar neto. En el caso de las olefinas con moléculas trans (que son las que se encuentran en caras opuestas del doble enlace), el momento dipolar es nulo.

Características de las olefinas

Las principales características de las olefinas son:

 - Mayor densidad que el agua

- Insolubles en agua

- Son incoloras

- Presentan un doble enlace carbono – carbono.

- Su isomería es de cadena, como las parafinas.

- Se clasifican como hidrocarburos insaturados.

- Su isomería es geométrica o cis – trans.

- El isómero cis suele ser más polar, tener un punto de ebullición mayor y un punto de fusión menor que el isómetro trans.

Planta productora de olefina en Venezuela, a nivel industrial

Producción de Olefinas en Venezuela

Pequiven, Petroquímica de Venezuela, conjuntamente con Poliolefinas Internacionales CA, (Polínter) amplían la planta de Polietileno de Alta Densidad, (PEAD) y Polietileno Lineal de Alta Densidad en el Complejo Petroquímico Ana María Campos, en el municipio Miranda del estado Zulia.

Plantas de Olefinas I y II en contexto

La primera Planta de Olefinas del país se construyó en 1976 con una capacidad instalada de 250 mil toneladas métricas anuales de Etileno y 130 mil de Propileno. En una primera etapa la planta de Olefinas I producía sólo 150 mil toneladas de Etileno, pero debido a la necesidad de ampliar su capacidad se construyó una segunda fase que produce 100 mil toneladas métricas más.

Cuando se hace la ampliación de la planta de Olefinas I en 1992 se construye la planta de Olefinas II con una capacidad instalada de 385 mil toneladas anuales de propileno. Olefinas II se crea para suministrar mayor materia prima y servir como soporte a la primera planta.

El proceso de olefinas comienza con el suministro de gas natural por medio de PDVSA GAS a través del lago de Maracaibo. Este gas es licuado en la planta de LGN (Licuado de Gas Natural) y transformado en Etano y Propano. Estos dos hidrocarburos son sometidos por un proceso llamado “craqueo” produciéndose el Etileno y el Propileno, los cuales servirán para la elaboración de Polímeros en las diferentes empresas mixtas petroquímicas y en las empresas transformadoras de resinas plásticas.

Con la transformación de los Polímeros obtenemos una gama de productos plásticos, como jeringas, bolsas plásticas, botellas, cauchos, pinturas, nailon, poliéster y otros más.

Olefinas 3 y nuevas plantas de Polietileno

El proyecto contempla una nueva planta de Etileno, cuya capacidad estará en el orden de las 1.000 toneladas métricas anuales, así como dos unidades de Polietileno una de Alta Densidad (PEAD de 300 mil TMA) y una de Baja Densidad (PEBD de 300 mil TMA)

Cabe destacar que las ventas acumuladas de Polietileno hasta el momento suman 199.877 toneladas métricas, mientras que el consumo del Policloruro de Vinilo (PVC) está en el orden de las 52.407 toneladas métricas. Igualmente, el consumo de Polipropileno se ubicó hasta la fecha en 78.656 toneladas métricas.

Olefinas superiores

En las olefinas con número de átomos de carbono superior a cuatro aumenta rápidamente el número de isómeros. Así, las mezclas como las que se producen en los procesos de craqueo no se pueden desdoblar en sus componentes técnicamente. Además, sólo algunos componentes concretos tienen interés industrial. Así, de los componentes de la fracción C5 de la disociación de nafta, que principalmente son n-pentano, i-pentanos, n-pentenos, i-pentenos, isopreno, ciclopenteno, ciclopentadieno y pentadieno, sólo se aislan en gran cantidad el isoprenoDe las olefinas inmediatamente superiores -con importancia técnica hasta C18 - con los procesos de obtención de olefinas no ramificadas, sólo se pueden obtener mezclas de homólogos, es decir, fracciones de olefinas como, por ejemplo, C6 - C9, C10 - C13 Y C14 - C18. En todo caso la posición del doble enlace en las olefinas no ramificadas depende, en gran parte, del tipo de proceso en que se han obtenido. Por el contrario, las olefinas ramificadas pueden obtenerse de forma dirigida, es decir, con un número de isómeros limitado.

Se pueden diferenciar por ello las olefinas superiores en dos grupos principales, Las no ramificadas y las ramificadas. 

Las olefinas primeramente mencionadas de cadena normal o lineal han adquirido en los últimos tiempos un gran interés, ya que sus productos de transformación, a causa de su linealidad, presentan especiales ventajas, como, por ejemplo, su degradabilidad biológica.

Olefinas superiores no ramificadas

Este grupo de olefinas superiores no ramificadas, normales o lineales como se las denomina , puede subdividirsepor la posición del doble enlace, según que esté en un extremo (terminal) o en el interior (internas).

Las olefinas terminales o a-olefinas son obtenibles en principio por dos procesos:

* · Por una definitiva oligomerización de etileno por reacción de síntesis, que forma las denominadas olefinas de Ziegler o por medio de una nueva variante con catalizadores mixtos, organometálicos.

* · Por deshidrogenación de n-parafinas por diversos métodos.

Olefinas superiores ramificadas

Las olefinas ramificadas de seis átomos de carbono en adelante se obtienen preferentemente por oligomerización o cooligomerización de olefinas inferiores, como propileno, i-buteno y n-butenos.

Reacciones de los hidrocarburos Olefínicos

a) Oxidación:

En cuanto a la combustión, se comportan de modo análogo a las parafinas, conduciendo a CO2 y H2O en la combustión completa y pudiendo producir CO e incluso carbono elemental si el aire está en defecto. 

Gracias a la reactividad del doble enlace las olefinas reaccionan fácilmente con oxidantes normales tales como disoluciones de permanganato potásico (KMnO4). 

b) Isomerización:

A temperaturas elevadas y en presencia de catalizadores adecuados las olefinas se isomerizan de un modo complejo: de una parte se desplaza el doble enlace, y de otra se presenta una modificación de la cadena carbonada similar a la que sufrían las parafinas. 

las olefinas en presencia de catalizadores como Ni, Co, Pt y PtO adicionan hidrógeno sobre los átomos de carbono portadores del doble enlace (adición al doble enlace)

d) Halogenación:

Las olefinas sufren con facilidad la adición al doble enlace tanto de bromo como de cloro: El iodo precisa del concurso de luz ultravioleta para adicionarse con velocidad perceptible. El flúor no se utiliza pues bajo su acción suelen romperse las moléculas orgánicas. El cloro a 300 °C y en presencia de O2 (como catalizador) da lugar a compuestos de sustitución con preferencia a los de adición (que también se forman). 

e) Adición de ácidos hidrácidos:

Los ácidos hidrácidos se adicionan con facilidad sobre los dobles enlaces olefínicos. En esta reacción se cumple la denominada regla de Markownikoff. En las adiciones de moléculas asimétricas a los alquenos, el producto principal es el formado por la adición del H o extremo positivo de la molécula adicionante al átomo del carbono portador del doble enlace ligado al mayor número de átomos de hidrógeno

f) Polimerización:

Las olefinas tienen una notable tendencia a polimerizarse, es decir, a asociarse muchas moléculas simples (o unidades estructurales menores) para dar moléculas de elevado peso molecular medio. (Polímeros o macromoléculas) 

PRODUCTOS DERIVADOS DEL ETILENO

El etileno   es una olefina que sirve como materia prima para obtener una enorme variedad de productos petroquímicos.

La doble ligadura olefínica que contiene la molécula nos permite introducir dentro de la misma muchos tipos de heteroátomos como el oxígeno para hacer óxido de etileno, el cloro que nos proporciona el dicloroetano, el agua para darnos etanol, etc. Asimismo permite unir otros hidrocarburos como el benceno para dar etilbenceno, y otras olefinas útiles en la obtención de polímeros y copolímeros del etileno.

Principales derivados del etileno

Para entender mejor estas reacciones, haremos un análisis breve de las mismas y describiremos algunas de las aplicaciones de los productos intermedios obtenidos.

Oxidación del etileno

En este caso el etileno reacciona con el oxígeno en fase gaseosa y en presencia de un catalizador.Óxido de etileno. El petroquímico más importante que se fabrica por medio de esta reacción es el óxido de etileno. La reacción se lleva a cabo en fase gaseosa haciendo pasar el etileno y el oxígeno a través de una columna empacada con un catalizador a base de sales de plata dispersas en un soporte sólido.

El óxido de etileno como tal se usa para madurar las frutas, como herbicida y como fumigante, y sus aplicaciones como materia prima petroquímica son innumerables, siendo algunos de sus derivados el etilenglicol, polietilenglicol, los éteres de glicol, las etanolaminas, etc. Los principales usos de los productos últimos de los derivados del óxido de etileno son: anticongelantes para los radiadores de autos, fibras de poliéster para prendas de vestir, polímeros usados en la manufactura de artículos moldeados, solventes y productos químicos para la industria textil.

También se utiliza el óxido de etileno en la producción de poliuretanos para hacer hule espuma rígido y flexible (el primero se usa para hacer empaques y el otro para colchones y cojines). Otro uso de los derivados del óxido de etileno lo constituye la fabricación de adhesivos y selladores que se emplean para pegar toda clase de superficies como cartón, papel, piel, vidrio, aluminio, telas, etc.

Acetaldehído. Otro de los productos petroquímicos fabricados por oxidación del etileno es el acetaldehído.

ácido El acetaldehído es un intermediario muy importante en la fabricación de ácido acético y del anhídrido acético. Estos productos encuentran una enorme aplicación industrial como agentes de acetilación para la obtención de ésteres, que son compuestos químicos que resultan de la reacción de un alcohol, fenol, o glicol con un ácido. Algunos de los ésteres que se derivan del ácido acético y los alcoholes apropiados son

los llamados acetatos de metilo, etilo, propilo, isopropilo, isobutilo, amilo, isoamilo, n-octílo, feniletilo, etc. Estos productos son de olor agradable y se usan como saborizantes y perfumes. 

Ésteres del ácido acético y sus aromas 

Los ésteres derivados del ácido acético también sirven como solventes para extraer la penicilina y otros antibióticos de sus productos naturales. También se emplean como materia prima para la fabricación de pieles artificiales, tintas, cementos, películas fotográficas y fibras sintéticas como el acetato de celulosa y el acetato de vinilo.

El acetaldehído no sólo sirve para fabricar ácido acético, sino que también es la materia prima para la producción de un gran número de productos químicos como el 2-etilhexanol, n-butanol, pentaeritrol, cloral, ácido cloroacético, piridinas, y ácido nicotínico. Estos petroquímicos secundarios encuentran múltiples aplicaciones. Por ejemplo, el petaeritrol sirve para fabricar lubricantes sintéticos, el cloral y el ácido cloroacético para hacer herbicidas, el 2-etilhexanol para hacer plastificantes.

Adición de cloro al etileno

Dicloroetano. El etileno reacciona con el cloro cuando se encuentra en presencia de un catalizador de cloruro férrico y una temperatura de 40-50 °C y 15 atmósferas de presión. El principal producto de la reacción es el dicloroetano, que encuentra su aplicación en la fabricación de cloruro de vinilo que sirve para hacer polímeros usados para cubrir los asientos de automóviles y muebles de oficina, tuberías, recubrimientos para papel y materiales de empaque, fibras textiles, etc.

El dicloroetano también se utiliza para fabricar solventes como el tricloroetileno, el percloroetileno y el metilcloroformo, que se usan para desengrasar metales y para el lavado en seco de la ropa. Otras de las múltiples aplicaciones del dicloroetano son la fabricación de cloruro de etilo, tetraetilo de plomo (TEP), etilendiamina y otros productos aminados.

En el terreno de la medicina, el dicloroetano sirve como solvente para la extracción de esteroides.

Adición de benceno al etileno

Etilbenceno. El etilbenceno se puede obtener por medio de dos procedimientos:

extracción de los aromáticos de las reformadoras, y síntesis a partir del etileno con benceno.La reacción del etileno con benceno para obtener etilbenceno se lleva a cabo en presencia de catalizadores a base de ácido fosfórico adsorbido en arcilla. El etilbenceno

se usa casi exclusivamente para hacer estireno, que a su vez es la materia prima para hacer plásticos de poliestireno.

Este producto se usa para fabricar artículos para el hogar, tales como las cubiertas de los televisores, licuadoras, aspiradoras, secadores de pelo, radios, muebles, juguetes, vasos térmicos desechables, etc. También se emplea para empaques y materiales de construcción.

El estireno, al copolimerizarse con otros reactivos como el butadieno y el acrilonitrilo, se convierte en los hules sintéticos llamados SBR (hule estireno-butadieno), o las resinas ABS (acrilonitrilo-butadieno-estireno).

Hidratación del etileno

Alcohol etílico o etanol. Una de las reacciones de gran importancia industrial es la hidratación del etileno para la obtención de alcohol etílico o etanol. Esta reacción se puede hacer de dos maneras.

1) Agregarle agua a las moléculas de etileno en presencia de ácido sulfúrico de 90%, y

2) usar un proceso de alta presión que emplea un catalizador sólido de ácido fosfórico soportado sobre celite.

El alcohol etílico es el producto básico de las bebidas alcohólicas, como el brandy, el ron, el cognac, vino tinto y blanco, etc., aunque éstos se obtienen por fermentación de los azúcares contenidos en la caña de azúcar o de frutas como la uva.

El alcohol etílico no sólo sirve para usos farmacéuticos sino que encuentra gran aplicación como solvente industrial, en los saborizantes, cosméticos y en la fabricación de detergentes.

Además, el etanol es la materia prima para hacer otros productos cuyos nombres y principales usos se describen a continuación. 

Hidroformilación del etileno

Propionaldehído. La reacción de hidroformilación sirve para obtener aldehídos que contienen un átomo de carbono más que la olefina original. En el caso del etileno, el producto de la reacción es el propionaldehído que tiene tres átomos de carbono en su molécula.

Este producto se obtiene industrialmente, haciendo reaccionar el etileno con gas de síntesis (hidrógeno + monóxido de carbono). Es la materia prima básica para la fabricación de n-propanol y del ácido propiónico, cuyos usos describimos a continuación; 

PRODUCTOS DERIVADOS DEL PROPILENO

Los derivados del propileno se pueden clasificar según el propósito al que se destinen, en productos de refinería y productos químicos.

Aprovechando la elevada reactividad que tienen las moléculas de propileno. Su doble ligadura nos permite introducir dentro de la misma una gran variedad de heteroátomos como el oxígeno, nitrógeno, agua, y otros hidrocarburos.

Las moléculas de propileno poseen una reactividad mayor que las del etileno.Algunas de las reacciones que se hacen con el etileno, como la hidratación con ácido sulfúrico para la obtención de etanol, se pueden hacer con el propileno pero en condiciones menos severas.

Principales derivados del propileno

Las reacciones de polimerización tanto del etileno como del propileno se describen en el capítulo correspondiente a los plásticos, resinas y elastómeros.

Oxidación del propileno:

Óxido de propileno. El principal producto petroquímico derivado de la oxidación del propileno es el óxido de propileno. Existen dos procesos industriales para hacer este petroquímico, que son el proceso de la clorhidrina y el proceso oxirane.

El óxido de propileno se usa como fumigante de alimentos tales como la cocoa, especias, almidones, nueces sin cáscara, gomas, etc. Por lo general se usa diluido con bióxido de carbono para reducir al máximo su inflamabilidad.

También se ha encontrado que las fibras de algodón tratadas con óxido de propileno presentan mejores propiedades de absorción, de humedad y de teñido. 

Pero la importancia del óxido de propileno se debe, sobre todo, a las múltiples aplicaciones que tienen sus derivados, algunos de los cuales se mencionan a continuación:

Polioles poliéster. Estos productos son la base de los poliuretanos. Cuando su peso molecular es de 3 000 sirven para hacer poliuretanos flexibles como los que emplean en cojines y colchones. Pero si éste se encuentra entre 300 y 1 200, el poliuretano obtenido será rígido como el que se usa para hacer salvavidas.

Propilenglicol. Este producto derivado del óxido de propileno no es tóxico por lo que encuentra aplicación como solvente en alimentos y cosméticos. Su principal aplicación industrial es el de la fabricación de resinas poliéster. También se usa como anticongelante y para hacer fluidos hidráulicos

Di y tripropilenglicol. El dipropilenglicol se usa en la fabricación de lubricantes tanto hidráulicos como en la industria textil. Otros usos incluyen el de solvente, aditivo en alimentos y fabricación de jabones industriales.

El tripropilenglicol se usa en cosmetología para hacer cremas de limpieza. También entra en la composición de algunos jabones textiles y lubricantes.

Polipropilenglicoles. Estos productos de bajo peso molecular son líquidos que se obtienen a partir del óxido de propileno y agua o propilenglicol. Las aplicaciones más importantes se encuentran en el terreno de los lubricantes de hule, y de máquinas, antiadherentes y fluidos hidráulicos.

Éteres de glicol. Los éteres de los monos, di y tripropilenglicoles se obtienen haciendo reaccionar el óxido de propileno con un alcohol. Generalmente éstos son el metanol o el etanol. Se suelen utilizar como solventes de pinturas, resinas y tintas.

Isopropilaminas. Estas aminas se obtienen haciendo reaccionar el óxido de propileno con amoniaco. Junto con los ácidos grasos se usan como emulsificantes en los cosméticos, y como jabones y detergentes.

Acrilonitrilo. El propileno, si se oxida en presencia de amoniaco, produce en primer lugar acrilonitrilo y como productos secundarios de la reacción se obtienen el acetonitrilo y el ácido cianhídrico.

El acrilonitrilo se usa principalmente para hacer fibras sintéticas que mencionaremos más adelante. También se emplea para hacer resinas ABS y AS (acrilonitrilo-butadieno-estireno y acrilonitriloestireno). Asimismo sirve como materia prima para hacer el hule nitrilo, y los acrilatos, hexametilendiamina, la celulosa modificada y las acrilamidas.

Los metacrilatos de metilo, etilo, y n-butilo sirven para hacer polímeros para las industrias de pinturas, textiles y recubrimientos.

El metacrilato de metilo se usa para hacer pinturas, lacas y como material biomédico para la fabricación de prótesis dentales.

Acroleína. Este es otro producto que se obtiene por oxidación del propileno. Sirve como intermediario en la fabricación de glicerina que se usa tanto para hacer supositorios como para obtener dinamita. La metionina es otro producto derivado de la acroleína. Su principal uso es el de suplemento alimenticio.

Hidratación del propileno: Isopropanol. El isopropanol o alcohol isopropílico se obtiene industrialmente haciendo reaccionar el propileno con ácido sulfúrico. La mayor parte del isopropanol se usa para hacer acetona, un conocido quitaesmalte para las uñas. Otra aplicación del alcohol isopropílico es la fabricación de agua oxigenada, misma que se encuentra en los tintes para el pelo, y que además se emplea como desinfectante en medicina.

Este alcohol también se emplea para hacer otros productos químicos tales como el acetato de isopropilo, isopropilamina, y propilato de aluminio.

Impacto ambiental

Las acciones humanas, son los principales motivos que han producido que un bien o recurso natural sufra cambios negativos.

El polipropileno es un termoplástico semicristalino, que se produce polimerizando propileno en presencia de un catalizador estereo específico. El polipropileno tiene múltiples aplicaciones, por lo que es considerado como uno de los productos termoplásticos de mayor desarrollo en el futuro. Es un producto inerte, totalmente reciclable, su incineración no tiene ningún efecto contaminante, y su tecnología de producción es la de menor impacto ambiental. Esta es una característica atractiva frente a materiales alternativos.

Los combustibles causan contaminación tanto al usarlos como al producirlos y transportarlos. Uno de los problemas más estudiados en la actualidad es el que surge de la inmensa cantidad de CO2 que estamos emitiendo a la atmósfera al quemar los combustibles fósiles., este gas tiene un importante efecto invernadero y se podría estar provocando un calentamiento global de todo el planeta con cambios en el clima que podrían ser catastróficos.

Otro impacto negativo asociado a la quema de petróleo y gas natural es la lluvia ácida, en este caso no tanto por la producción de óxidos de azufre, como en el caso del carbón, sino sobre todo por la producción de óxidos de nitrógeno. Los daños derivados de la producción y el transporte se producen sobre todo por los vertidos de petróleo, accidentales o no, y por el trabajo en las refinerías.

El sector de la industria química y petroquímica contiene una multitud de procesos y es la más diversa. Se la puede subdividir en las siguientes categorías:

químicos inorgánicos,

químicos orgánicos,

petroquímicos y

químicos finos, farmacéuticos, tintas sintéticas y explosivos.

La industria de los fertilizantes es parte de la industria química y petroquímica; sin embargo, se trata por separado.

El grupo de químicos inorgánicos incluye la fabricación de cloro/álcali, carburo de calcio, ácidos inorgánicos, sales, fósforo y sus compuestos, peróxido de hidrógeno, pigmentos inorgánicos (p.ej., dióxido de titanio) y muchas sales metálicas de los ácidos que se han mencionado. Se tratan los químicos inorgánicos como amoníaco, ácido nítrico, urea, ácido fosfórico, etc., en la sección sobre la fabricación de fertilizantes.

Los petroquímicos constituyen una categoría separada de químicos orgánicos. La mayoría de estos químicos emplean petróleo, gas natural o carbón como materia prima, y muchos se producen en grandes cantidades (con plantas de producción de 1.000 toneladas/año para los productos especiales y 500.000 toneladas/año para los básicos).

Muchos de los petroquímicos requieren un almacenamiento para líquidos o gases. Los ejemplos son: etileno, metanol, etanol, ácido acético, acetona, ácido adónico, anilina, bencina, caprolactam, los compuestos de cloro y fluoro con químicos aliditicos o aromáticos, dinitro y trinitrotolueno, formaldehído y alcoholes. Los productos sólidos incluyen: las resinas sintéticas, plásticos y elastómeros, caucho, melanina, nylon, poliéster, poli olefinas y polivinilo cloruros. Los otros productos como celulosa y los químicos basados en el azúcar, si bien no son petroquímicos, pueden ser incluidos en este grupo.

Los químicos finos y los farmacéuticos forman un grupo separado, principalmente debido a un enfoque industrial diferente. Casi siempre se fabrican estos químicos en cantidades pequeñas, sea en base a los petroquímicos, productos naturales o químicos inorgánicos. Este grupo incluye todas las fragancias y sabores sintéticos, tintas sintéticas, productos farmacéuticos intermedios y finales.

Generalmente, las instalaciones modernas que fabrican químicos, incluyen la construcción de plantas de tratamiento de aguas servidas, a fin de permitir la reutilización del agua después de haber reducido la concentración de los contaminantes con métodos químicos o físicos, hasta un nivel que se considere tolerable. Preferiblemente, las instalaciones de almacenamiento de las materias primas y productos deben ser diseñados y construidos con provisiones de contención, como tanques de doble pared, diques, o muros de concreto y sistemas para detectar fugas de los tanques.

La mayoría de los materiales que se utilizan en la fabricación de químicos y petroquímicos son inflamables y explosivos. Si bien muchos de los químicos y petroquímicos son tóxicos, algunos también son carcinogénicos. Los riesgos potenciales de explosión son más severos, comparados, por ejemplo, con la industria de refinación, porque los compuestos son muy reactivos y las presiones que ocurren durante su manufactura y manejo son altas.

Los materiales muy tóxicos que causan lesiones inmediatas, como fosgeno o cloro, serían clasificados como un peligro para la seguridad. Otros causan efectos a largo plazo, a veces con concentraciones muy bajas. En los estudios realizados sobre la producción de químicos y su impacto ambiental, se encontró que las consideraciones de toxicidad, peligro y operabilidad juegan un papel importante. Los posibles desechos y emisiones dependen de los tipos de compuestos que se fabriquen y la gran variedad de procesos y químicos que se emplean en su manufactura.

los contaminantes atmosféricos incluyen partículas y un gran número de compuestos gaseosos, como óxidos de azufre, óxidos de carbono y de nitrógeno procedentes de las

calderas y hornos del proceso, amoníaco, compuestos de nitrógeno y clorinados. Estas emisiones provienen de varias fuentes, incluyendo el equipo del proceso, instalaciones de almacenamiento, bombas, válvulas, desfogues y los retenedores que tienen fugas.

Se controlan las emisiones atmosféricas mediante el uso de incineración (mecheros), adsorción, lavado de gases, y otros procesos de absorción.

Los desechos sólidos de la industria química, pueden incluir restos de materia prima, polímeros residuales, lodos provenientes de la caldera, limpieza de los tanques o equipos de control de la contaminación, y ceniza producida durante la operación de las calderas a carbón. Los desechos pueden estar contaminados con las sustancias químicas de los procesos. La eliminación de los catalizadores gastados puede generar un problema ambiental en las industrias petroquímicas. Actualmente, los proveedores de catalizadores ofrecen el servicio de recibir, nuevamente, los catalizadores gastados.

Procesos de producción de olefinas

Las olefinas más importantes son el etileno y el propileno. El etileno y el propileno se obtienen a través del proceso de desintegración térmica. La desintegración térmica es un proceso que se utiliza en la producción de destilados ligeros y gasolina.

En la desintegración térmica se somete la carga que puede ser propano, etano o butano, a temperatura de alrededor de 455 ºC y a presiones superiores a la presión atmosférica. Con este proceso se reduce la viscosidad de fracciones residuales.

Craqueo con vapor: consiste en la pirolisis de hidrocarburos saturados en presencia de vapor.

Craqueo catalítico: estos procesos mas orientados a la refinación, siendo la ruptura del hidrocarburo de elevado peso molecular o compuesto mas ligero, sin embargo algunos de estos productos generados representan fuentes pontenciales significativas de las olefinas.

Deshidratación de alcoholes: la síntesis de etileno por la deshidratación de la fermentación de etanol fue formalmente practicada en países industrializados antes del craqueo con vapor.

Producción de olefinas por craqueo con vapor de hidrocarburos

El craqueo térmico con vapor de hidrocarburos se produce en reactores tubulares en ausencia de catalizador a temperaturas por encima de los 750ºC, según reacciones de deshidrogenación y de fisión beta, todas ellas endotérmicas. Con alimentaciones ligeras la deshidrogenación es preponderante; con alimentaciones pesadas las reacciones preponderantes son las de fisión, adquiriendo especial importancia las reacciones de condensación de olefinas y moléculas con dobles enlaces conjugados, que mediante sucesivas des hidrogenaciones, dan lugar a la indeseable formación de coque.

La corriente saliente del horno se enfría y destila en una columna de fraccionamiento, en la que se separan los gases Olefínicos de las gasolinas de pirolisis, y aquellos se comprimen, se secan y seles elimina el CO2 que llevan consigo, sometiéndoles a una serie de destilaciones sucesivas, primero a bajas temperaturas y luego a altas temperaturas.

Descripción del proceso

En el esquema simplificado se señalan las cinco unidades básicas que constituyen las plantas de craqueo con vapor de una de las alimentaciones más convencionales: la nafta. Estas unidades son: pirolisis, fraccionamiento primario, compresión, fraccionamiento criogénico y fraccionamiento a alta temperatura. Además pueden existir otras unidades complementarias como la de hidrodesulfuración de los gasoil (si se emplean como alimentación), las de separación de BTX (benceno, tolueno y xileno), etc.

Pirolisis. La alimentación se precalienta y vaporiza parcialmente en la sección de convención del horno, inyectándole seguidamente vapor recalentado, con lo que se completa la vaporización, y se la introduce en la zona convectiva del horno para recalentar la mezcla antes de entrar en la zona de radiación en la que tienen lugar de forma consecutiva y simultánea las reacciones comentadas. Como la capacidad del horno es limitada, deben disponerse varios en paralelo; uno de ellos diferente para pirolizar el etano y el propano separados en las unidades de fraccionamiento de colas, que se reciclan. La diferencia consiste en que los hidrocarburos ligeros requieren menor tiempo de residencia, menores temperaturas y menor relación vapor de agua/HC que las naftas.

El gas saliente del horno de pirolisis debe enfriarse rápidamente en una caldera de recuperación de calor (en la que se genera vapor de muy alta presión) y, a continuación, se termina su enfriamiento hasta los 350-400ºC mediante mezcla con la corriente de fondo del fraccionador principal previamente enfriado en un refrigerante, con aire o con agua de refrigeración

Fraccionamiento primario. En una columna de destilación atmosférica se rectifica la corriente saliente del horno de pirolisis, separándose por fondo un gasoil o fuel oíl de pirolisis negro, rico en olefinas, que suele quemarse como combustible en el horno. En

el condensador de cabeza se separa el agua y una nafta que, por contener gran cantidad de olefinas y aromáticos tiene un buen número de octano, y recibe el nombre de gasolina de pirólisis. Sin embargo, debe ser estabilizada mediante tratamiento con hidrógeno para que no polimerice, es decir, para que no forme “gomas”. Los gases salen como incondensables.

Compresión. El gas craqueado se comprime hasta unos 40kg/cm2 en un compresor con 4 ó 5 etapas, con refrigeración intermedia, para evitar la polimerización de las olefinas. En los refrigerantes intermedios condensa el agua junto con naftas ligeras, que se unen a la gasolina de pirólisis separada en el fraccionador primario. Generalmente a la salida de la tercera etapa el gas se lava con una solución de hidróxido sódico para eliminar el H2S y el CO2 que lleva consigo. Al final de la última etapa el gas se seca mediante alúmina activada o tamices moleculares, que también retienen el CO2 residual, de modo que su punto de rocío sea inferior a -100ºC.

Fraccionamiento a baja temperatura. El gas seco se enfría y se introduce en la desmetanizadora, en la que se separa el hidrógeno, el CO y el metano. El condensador de esta columna es el punto más frío del sistema, utilizándose como líquido refrigerante etileno de un circuito auxiliar. La separación de metano en esta columna debe ser lo más completa posible, pues todo el metano retenido en la corriente de fondo impurificará al etileno producto. Por otra parte no debe escapar etileno con el metano e hidrógeno. Normalmente el CO y el hidrógeno se introducen en un reactor de metanización y el metano producido, junto con el separado en la columna se emplea como fuelgas.

La corriente de fondo de la desmetanizadora pasa a la desetanizadora, en la que se separa la corriente C2 por cabeza, que seguidamente pasa al convertidor de acetileno, en el que este hidrocarburo se hidrogena selectivamente a etileno, debiendo desaparecer casi por completo pues su presencia en el etileno producto final es muy peligrosa.

El gas saliente del convertidor de acetileno se enfría, devolviendo los condensados a ala desmetanizadora. La fracción no condensada pasa al splitter de C2, del que se obtiene por fondo etano, que se recicla a pirólisis, y por cabeza etileno impurificado con restos de metano (“low grade”). El etileno de alta pureza se obtiene en una extracción lateral superior.

Fraccionamiento a alta temperatura. La corriente de fondo de la desetanizadora pasa a la despropanizadora, en la que se separan por cabeza los C3. Los más pesados se separan seguidamente en fracción C4 y en una segunda gasolina de pirólisis que lleva consigo los C5 y superiores. En algunos casos también se recupera la fracción C5.

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. De la fracción C4 se separa el butadieno y los butenos y de las gasolinas de pirólisis se separan los BTX. Las proporciones en que aparecen los distintos productos de la

pirólisis en el gas saliente del horno son distintas según sea la naturaleza y el intervalo de destilación de la alimentación