Petroquímica
La industria petroquímica de los aromáticos en el siglo XXI J. M. López Bahamonde Jefe de Coordinación Petroquímica. Cepsa
1. Origen y evolución de los hidrocarburos aromáticos: el BTX Lo que en la industria petroquímica se conoce como hidrocarburos aromáticos, bajo la denominación de fracción BTX, es un conjunto de moléculas que podríamos considerar como derivados básicos de benceno y formado por benceno, tolueno, orto-xileno, meta-xileno, para-xileno y etil-benceno. Desde un punto de vista histórico, este conjunto de moléculas formaron parte fundamental de la fracción ligera del alquitrán producido en la destilación seca de la hulla y recibieron la denominación genérica de aromáticos, constituyendo la materia prima básica de la industria carboquímica. Durante la segunda parte del siglo XIX y hasta los años 40 del siglo
XX, la industria carboquímica, asociada siempre a la siderúrgica, de donde obtenía fundamentalmente sus materias primas, experimentó en Europa y EE.UU. un desarrollo espectacular. Hacia finales de los años 40, tiene lugar en EE.UU. 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. La progresión de la petroquímica es tan rápida que ya en los años 60 se asiste a la práctica desaparición, por conversión de materias primas, de la antes poderosa industria carboquímica. Actualmente, la petroquímica basada en naftas de petróleo aporta más del 96% de la produc-
Figura 1. El sector petroquímico de los aromáticos
La industria de los aromáticos, que se inició con el desarrollo de la industria siderúrgica, tomó otra dinámica cuando cambió la materia prima al petróleo. En este artículo se muestra el volumen importante de esta actividad hoy día, su proyección al futuro y las últimas fronteras de su tecnología.
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IN GENI ERIA QU IM ICA
CAPACIDAD Kt/año
PRODUCCION
% DE UTILIZACION
Kt/año
EE.UU Y CANADA
22.414
18.176
81
ASIA-PACIFICO
21.127
17.796
84
EUROPA Oc.
13.531
11.235
83
EUROPA Este
8.985
4.454
50
LATINOAMERICA
3.902
3.356
86
ORIENTE MEDIO Y AFRICA
1.781
1.370
77
71.740
56.387
79
TOTAL MUNDIAL
Fi gura 2. Capaci dad mundi al de producci ón de BTX
Fi gura 3. Capaci dad mundi al de producci ón por zonas geográf icas
ción mundial de B.T.X. y permite soportar una muy diversificada y en constante crecimiento industria petroquímica (Figs. 1, 2 y 3).
alimentados con nafta o gases del petróleo-nafta pirolítica. 2. El reformado catalítico de naftas en refinerías.
2. Fuentes suministradoras de BTX
3. La desproporcionación y desalquilación del tolueno.
En los umbrales del siglo XXI, las fuentes de hidrocarburos BTX son prácticamente:
La calidad de la carga en los reformados catalíticos y en los crackers de etileno determinan la producción y concentración del BTX en el reformado y la nafta pirolítica.
1. Crackers de etileno/ propileno
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Figura 4. Reacciones típicas
Las reacciones básicas involucradas en estos procesos se dan en la figura 4. En la figura 5 se ilustran las etapas básicas del reformado catalítico de naftas. En las figuras 6, 7, 8, 9 y 10 se ilustra la composición básica del BTX según su origen, así como su distribución por productos a escala mundial.
Petroquímica
3. La producción de BTX en Europa Occidental Europa juega un papel muy importante en esta industria con un 20% de la capacidad mundial instalada, lo que significa una producción prevista para el 2002 de 18 millones de t/año y con un crecimiento previsto del 40% sobre su capacidad actual. Por otro lado, la capacidad de producción de derivados del BTX en Europa Occidental alcanza la cifra de 27 millones de t/año, procedentes de 53 empresas. En la figura 11 se dan los principales productores de BTX y sus derivados en Europa Occidental.
Figura 5. Reformado catalítico de naftas
4. Evolución de la tecnología La tecnología del BTX se puede considerar madura en los albores del siglo XXI. No obstante, la me jora constante en catalizadores y la necesidad de incorporar como materias primas básicas de la petroquímica tanto el gas natural como fracciones ligeras del petróleo procedente del esquema de refino, como son naftas ligeras C5-C6 así como GLP (fracción C3-C4), está dando lugar a futuras tecnologías que se encuentran en fase de aplicación inicial, de evaluación económica o de investigación básica. Entre éstas, cabría resaltar:
Figura 6. Composición según las fuentes
- Alquilación: sustitución de ácidos (CLH, FH, etc.) por resinas intercambiadoras y zeolitas modificadas (LAB, etil-benceno, cumeno, etc.). - Tamices/membranas: superación del equilibrio químico (isomerización, p-xileno, etc.). Sustitución de la destilación tradicional por adsorciones selectivas (m-xileno, 2,6-dimetil naftaleno, etc.). - Oxidación directa: obtención del fenol por oxidación directa del benceno o del ácido acético por oxidación directa del n-butano. - Reformado catalítico: transformación de naftas ligeras a aromáticos. - GLP: transformación directa del
Figura 7. Producción mundial de benceno por fuentes
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GLP a aromáticos (procesos Cyclar de BP/UOP, aroforming del IFP, etc.). - Dismutación: conversión selectiva del tolueno a p-xileno y benceno (proceso MSTDP de Mobil). - Ecología/seguridad: eliminación de etapas peligrosas en los procesos de fabricación (obtención del TDI a partir de carbamatos para eliminar el gas fosgeno).
- Avances tecnológicos en:
Figura 8. Producción mundial de tolueno por fuentes
• Mejora de calidad. • Reducción de contaminantes. • Mejora de rendimientos y consumos. • Mejora de almacenamiento, manipulación y transporte.
5. Futuro de la petroquímica de aromáticos Esta poderosa rama de la petroquímica está experimentando un gran crecimiento, muy en especial en los países en desarrollo, Oriente Medio, Asia e India.
Figura 9. Producción mundial de xilenos por fuentes
La tasa anual de crecimiento, si se supera la crisis económica que padecen Asía y Japón fundamentalmente, se estima en el 4,3% hasta el año 2010, casi el doble de la esperada para los productos energéticos. Este fuerte crecimiento se agudiza en los países emergentes. No obstante, el gran desarrollo del sector está sometido a duros programas internacionales para la defensa del medio ambiente (ECETOC, IARC, ECDIN, IRPTC, IPCS, etc.) en la que el “quinto programa de acción medioambiental” tiene como objetivo reducir el impacto de esta industria.
(1) Incluye hidrodealquilación, desproporcionación de tolueno y otros procesos de transformación
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Figura 10. Producción mundial de BTX por fuentes
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Figura 11. Productores de BTX en Europa Occidental en el año 2002
