2.4 Bases Teóricas 2.4.1 Polietileno El polietileno es el plástico más popular del mundo. Existen básicamente tres tipos de polietileno, el polietileno de baja densidad (LowDensityPolyethylene, LDPE), el polietileno de alta densidad (Hih DensityPolyethylene, HDPE) y el polietileno lineal de baja densidad (Lineal LowDensityPolyethylene, LowDensityPolyethylene, LLDPE). (!anual de polimeri"aci#n de PE$D de Polinter, %&&%).
2.4.2 Etileno El etileno es considerado el producto básico de cual'uier omplejo Petro'umico. Es un as incoloro e in*lamable, de olor d+bil y aradable, su densidad es de &,- cm/0 1+ lic2a a 3 4&/ 5 y es poco soluble en aua. El calor lo descompone y en presencia de catali"adores y presiones controladas, pueden unirse 6arias mol+culas, polimeri"ando. 7ormalmente no se encuentra presente en la *abricaci#n aseosa del petr#leo crudo pero se puede obtener de *racciones más pesadas por descomposici#n t+rmica cataltica. 8 presi#n presi#n atmos*+rica tiene un punto de ebullici#n de 94&/. 5. 1u peso molecular es %:,&; rmol. (!anual de polimeri"aci#n PE$D de Polinter, %&&%). El etileno utili"ado para *abricar el polietileno de baja densidad debe poseer las siuientes especi*icaciones< especi*icaciones<
POLIETILENO El polietileno polietileno (PE) es 'umicamente 'umicamente el polmero polmero más simple. 1e representa con su unidad repetiti6a (H%9H%)n. Es uno de los plásticos más comunes debido a su bajo precio y simplicidad en su *abricaci#n, lo 'ue enera una producci#n mundial de aprox aproxim imad adam ament ente e =& mill millone ones s de toneladas anua anuale les s alre alrede dedo dorr del del mund mundo. o. Es 'umicamente 'umicamente inerte. inerte. 1e obtiene de la polimeri"aci#n polimeri"aci#n del del etileno etileno (de (de *#rmula 'umica H%>H% y llamado eteno por la ?@P8 ?@P8), ), del 'ue deri6a su nombre. Este polmero polmero puede ser producido por di*erentes reacciones reacciones de polimeri"aci#n polimeri"aci#n,, como por ejemplo< Polimeri"aci#n por radicales libres, polimeri"aci#n ani#nica,, polimeri"aci#n por coordinaci#n de iones o ani#nica iones o polimeri"aci#n cati#nica. cati#nica. ada uno de estos mecanismos de reacci#n produce un tipo di*erente de polietileno. Es un polm polmero ero de cade cadena na linea lineall no rami rami*i *ica cada. da. 8un'ue un'ue las las rami rami*i *ica caci cion ones es son son comunes en los productos comerciales. Las cadenas de polietileno se disponen bajo la temperatura de reblandecimiento A A en en reiones amor*as y semicristalinas.
ESTRUCTURA QUÍICA ! SÍNTESIS @na mol+cula del polietileno no es nada más 'ue una cadena lara de átomos de carbono, con dos átomos de hidr#eno unidos a cada átomo de carbono.
8 menudo, con el *in de abre6iar la escritura se representa de la siuiente *orma<
8 6eces alunos de los carbonos, carb onos, en luar de tener hidr#enos unidos a ellos, tienen asociadas laras cadenas de polietileno. Esto se llama polietileno rami*icado, o de baja densidad, o LDPE. uando no hay rami*icaci#n, se llama polietileno lineal, o HDPE. El polietileno lineal es mucho más *uerte 'ue el polietileno rami*icado, pero el polietileno rami*icado es más barato y más *ácil de *abricar.
El polietileno se obtiene a partir del mon#mero etileno (nombre ?@P8< eteno). Aiene la *#rmula %HB, 'ue consiste en un par de rupos metilenos (H%) conectadas por un enlace doble.
Debido a 'ue los catali"adores son altamente reacti6os, el etileno debe ser de ran pure"a. Las especi*icaciones tpicas son C; ppm de aua, oxeno, as como otros al'uenos. ontaminantes aceptables incluyen 7%, etano (precursor com2n para etileno), y el metano. El etileno se produce eneralmente a partir de *uentes petro'umicas, pero tambi+n puede ser enerada por la deshidrataci#n de etanol. El etileno es una mol+cula bastante estable 'ue se polimeri"a en contacto s#lo con los catali"adores. La con6ersi#n es altamente exot+rmica (el proceso libera una ran cantidad de calor). Para la polimeri"aci#n del eteno se utili"an cloruros u #xidos metálicos. Los catali"adores más comunes constan de cloruro de titanio (???), llamado catali"adores ieler97atta. tro catali"ador com2n es el catali"ador de Phillips, preparado mediante el dep#sito de #xido de cromo (F?) sobre slica. El polietileno puede ser producido mediante polimeri"aci#n por radicales, pero esta ruta es s#lo de utilidad limitada y eneralmente re'uiere un e'uipo de alta presi#n.
Estructura 3D de molécula de polietileno
PROPIE"A"ES PROPIE"A"ES #ÍSICAS El polietileno es un polmero termoplástico 'ue consiste en laras cadenas de hidrocarburos. Dependiendo de la cristalinidad y el peso molecular, un punto de *usi#n y de transici#n 6trea puede o no ser obser6ables. La temperatura a la 'ue esto ocurre 6ara *uertemente con el tipo de polietileno. Para calidades comerciales comunes de polietileno de media y alta densidad, el punto de *usi#n está tpicamente en el rano de 4%& a 4/&5 (%B: a %==5G). El punto de *usi#n promedio polietileno de baja densidad comercial es tpicamente 4&; a 44;5 (%%4 a %/5G).
PROPIE"A"ES QUÍICAS La mayora de los rados de polietilenos de baja, media y alta densidad tienen una excelente resistencia 'umica, lo 'ue sini*ica 'ue no es atacado por ácidos *uertes o bases *uertes. Aambi+n es resistente a los oxidantes sua6es y aentes reductores. El polietileno se 'uema lentamente con una llama a"ul 'ue tiene una punta de color amarillo y desprende un olor a para*ina. El material contin2a ardiendo con la eliminaci#n de la *uente de llama y produce un oteo. el polietileno (aparte del polietileno reticulado) eneralmente se pueden disol6er a temperaturas ele6adas en hidrocarburos aromáticos tales como tolueno o xileno, o en disol6entes clorados tales como tricloroetano o triclorobenceno.
TIPOS O CLASI#ICACI$N "EL POLIETILENO 1e2n las condiciones de polimeri"aci#n pueden distinuirse cuatro tipos< Polietileno de alta densidad (HDPE)< se *orma a presiones bajas. Polietileno de peso molecular ultra alto (@H!PE)< condiciones de catálisis extremas. Polietileno de baja densidad (LDPE)< se *orma a altas presiones. Polietileno lineal de baja densidad (LLDPE)< polimeri"aci#n con un al'ueno a baja presi#n. • •
• •
LOS TIPOS "E POLIETILENO AS COUNES SON% POLIETILENO "E ULTRA ALTO PESO OLECULAR &U'(PE) El @H!PE es un polietileno con un peso molecular por lo eneral entre /,4 y ;,=millones. El peso molecular alto hace 'ue sea un material muy duro, pero resulta en un empa'uetado menos e*iciente de las cadenas en la estructura cristalina como se e6idencia por las densidades menores 'ue el polietileno de alta densidad (por ejemplo, &,/&9&,/; cm/). El @H!PE se puede hacer a tra6+s de cual'uier tecnoloa de catali"adores, aun'ue los catali"adores ieler son los más comunes. Debido a su extraordinaria tenacidad, bajo desaste y excelente resistencia 'umica, el @H!PE se utili"a en una amplia ama de aplicaciones. Estas incluyen pie"as de manipulaci#n de má'uinas, pie"as m#6iles de las má'uinas de tejer, rodamientos, enranajes, articulaciones arti*iciales y tablas de cortar de carnicera. ompite con las aramidas de chalecos antibalas, bajo los nombres comerciales 1pectra y Dyneema, y se utili"a com2nmente para la construcci#n de partes articulares de los implantes utili"ados para la cadera y pr#tesis de rodilla. Irandes láminas de +ste se pueden utili"ar en luar de hielo para pistas de patinaje.
POLIETILENO "E ALTA "ENSI"A" &'"PE) El HDPE está de*inido por una densidad mayor o iual a &,B4 cm/. El HDPE tiene un bajo rado de rami*icaci#n y por lo tanto *uertes *uer"as intermoleculares y resistencia a la tracci#n. El HDPE puede ser producido por catali"adores cromoslica, catali"adores de ieler97atta o catali"adores de metaloceno. La *alta de rami*icaci#n se aseura por una elecci#n apropiada de catali"ador (por ejemplo, catali"adores de cromo o catali"adores de ieler97atta) y condiciones de reacci#n. El polietileno de alta densidad se utili"a en productos y en6ases, tales como jarras de leche, botellas de deterente, en6ases de mararina, contenedores de basura y tuberas de aua. @n tercio de todos los juuetes están *abricados en polietileno de alta densidad. En %&&-, el consumo de polietileno de alta densidad lobal alcan"# un 6olumen de más de /& millones de toneladas.
POLIETILENO "E E"IA "ENSI"A" &"PE) El !DPE está de*inido por un inter6alo de densidad de &,%=9&,B& cm/. El !DPE puede ser producido por los catali"adores de cromoslica, catali"adores de ieler9 7atta o catali"adores de metaloceno. El !DPE tiene buenas propiedades de resistencia al cho'ue y la cada. Aambi+n es menos sensible a la muesca 'ue el LDPE y la resistencia al arietamiento por tensi#n es mejor 'ue el HDPE. El !DPE se suele utili"ar en tuberas y accesorios de as, sacos, *ilm retráctil, pelcula de embalaje, bolsas de plástico y los cierres de los tornillos.
POLIETILENO "E BA*A "ENSI"A" LINEAL &LL"PE) El LLDPE se de*ine por un inter6alo de densidad de &,4;9&,%; cm/. El polietileno lineal se produce normalmente con pesos moleculares en el rano de %&&.&&& a ;&&.&&&, pero puede ser mayor a2n. El LLDPE es un polmero sustancialmente lineal con un n2mero sini*icati6o de ramas cortas, com2nmente reali"ados por copolimeri"aci#n de etileno con al*a9ole*inas de cadena corta (por ejemplo, 49buteno, 49hexeno y 49octeno). El LLDPE tiene mayor resistencia a la tracci#n 'ue el LDPE, exhibe mayor resistencia al impacto y a la per*oraci#n 'ue el LDPE. 1e pueden soplar menores de espesor (calibre) de *ilms, en comparaci#n con el polietileno de baja densidad, con una mejor resistencia al arietamiento (E1J), pero no es tan *ácil de procesar. El LLDPE se utili"a en en6ases, en particular en *ilms para las bolsas y láminas. @n menor espesor puede ser utili"ado en comparaci#n con el LDPE. tros usos pueden ser< recubrimiento de cables, juuetes, tapas, cubetas, recipientes y tuberas. !ientras 'ue otras aplicaciones están disponibles, el LLDPE se utili"a principalmente en aplicaciones de *ilm, debido a su dure"a, *lexibilidad y transparencia relati6a. Ejemplos de estos productos 6an desde pelculas arcolas, 1aranrap y bubblewrap hasta *ilms de m2ltiples capas y de material compuesto. En %&& el mercado de LLDPE mundial alcan"# un 6olumen de casi %B mil millones d#lares EE.@@. (K 4- mil millones).
POLIETILENO "E BA*A "ENSI"A" &L"PE) El LDPE se de*ine por un inter6alo de densidad de &,4&9&,B& cm/. El LDPE tiene un alto rado de rami*icaciones en la cadena polim+rica, lo 'ue sini*ica 'ue las cadenas no se empa'uetan muy bien en la estructura cristalina. Por lo tanto, las *uer"as de atracci#n intermoleculares son menos *uertes. Esto se traduce en una menor resistencia a la tracci#n y el aumento de ductilidad. El LDPE se crea por polimeri"aci#n por radicales libres. El alto rado de rami*icaci#n con cadenas laras da al LDPE propiedades de *lujo en *undido 2nicas y deseables. El LDPE se utili"a tanto para aplicaciones de en6ases ridos y de pelculas de plástico tales como bolsas de plástico y pelculas para en6olturas. En %&&, el mercado mundial de polietileno de baja densidad tu6o un 6olumen de alrededor de us %%,% mil millones (K 4;, mil millones).
POLIETILENO "E U! BA*A "ENSI"A" &+L"PE) El FLDPE está de*inido por un inter6alo de densidad de &,::&9&,4; cm/. El FLDPE es un polmero sustancialmente lineal con altos ni6eles de cadena corta rami*icada, com2nmente reali"ados por copolimeri"aci#n de etileno con al*a9ole*inas de cadena corta (por ejemplo, 49buteno, 49hexeno y 49octeno). El FLDPE es com2nmente producido utili"ando catali"adores de metaloceno, debido a la mayor incorporaci#n de comon#meros exhibida por estos catali"adores. El FLDPE se utili"a para las manueras y tubera, bolsas para hielo y alimentos conelados, en6asado de
alimentos y *ilm estirable (stretchwrap), y tambi+n como modi*icadores de impacto cuando se me"clan con otros polmeros. 8cti6idad de in6estiaci#n recientemente se ha centrado en la naturale"a y distribuci#n de las rami*icaciones de cadena lara en el polietileno. En polietileno de alta densidad un n2mero relati6amente pe'ueMo de estas ramas, tal 6e" 4 en 4&& o en 4&&& rami*icaci#n por cadena carbonada, puede a*ectar sini*icati6amente las propiedades reol#icas del polmero.
POLIETILENO "E ULTRA BA*O PESO OLECULAR &UL(PE) El @L!PE es un polietileno con un peso molecular entre %;&& y /;&&. El bajo peso molecular hace 'ue sea un material blando ceroso. 1u densidad esta entre &./9 &.;cm/ y su punto de ablandamiento se sit2a entre ;94&&5. Es utili"ado como aditi6o lubricante del PF (en la *abricaci#n de tubos) y tambi+n en el caucho, dispersante en tintas y pinturas y otros compuestos plásticos (P< composite de plástico9madera), peamento de *usi#n en caliente (hot9melt) y en la *abricaci#n de concentrados de color (masterbatch).
COPARACION "E Polietileno a. $aja densidad LDPE, LLDPE (PE$D lineal) ,. 8lta densidad HDPE (PE8D) Caracter-sticas%
Proie/a/es
A de polimeri"aci#n ( 5 )
Presi#n (atm)
Peso molecular
Jami*icaci#n lateral (N)
Densidad (cc)
atali"ador
omon#mero (diluye)
Ba0a &ICI)
Alta &'oecst)
Alta &Pillis)
%&& 9 %;&
=& 9 :&
& 94;&
4&&& 9 /&&&
; 9 4&
- 9 /;
4&&&& 9 ;&&&&
;&&&&9/&&&&&&
4&&&&94;&&&&
&,; 9 ;
&,4; 9 &,;
&,4;
&,4 9 &,B
&,B 9 &,B=
&,B
per#xido (!EO)
ieler97atta Ai%H;l%
#xidos F9!o9r
a9ole*ina
hexano
hexeno
on6ersi#n por paso respecto a etileno N
ristalinidad (N)
8plicaciones
/&
&
;& 9 =&
=; 9 :&
:&
láminas9pelculas moldeo por soplado
moldeo por soplado
TIPOS "E RAI#ICACIONES% POLIETILENO LINEAL • • • •
1in rami*icaciones Polietileno de alta densidad (HDPE) Jesistente aro
POLIETILENO RAI#ICA"O Polietileno de baja densidad (LDPE) 8sociaci#n de laras cadenas de PE con los $arato
POLIERO. Los ol-eros se de*inen como macromol+culas compuestas por una o 6arias unidades 'umicas (mon#meros) 'ue se repiten a lo laro de toda una cadena.
La *iura :.% muestra una analoa entre un polmero y un tren. @n tren está con*ormado por la uni#n de muchos 6aones 'ue se repiten. En el caso de un polmero, se repiten estructuras pe'ueMas denominadas mon#meros.
#i3ra 5.2. 8naloa entre un polmero y un tren.
Aomado de< QLawrence $erReley 7ationalLaboratoryS
@n polmero, por tanto, es un compuesto oránico, 'ue puede ser de orien natural o sint+tico, con alto peso molecular, *ormado por unidades estructurales repetiti6as llamadas mon#meros.
@n polmero es como si uni+semos con un hilo muchas monedas per*oradas por el centro, al *inal obtenemos una cadena de monedas, en donde las monedas seran los mon#meros y la cadena con las monedas sera el polmero.
ONOERO La parte básica de un polmero son los mon#meros, los mon#meros son las unidades 'umicas 'ue se repiten a lo laro de toda la cadena de un polmero, por ejemplo el mon#mero del polietileno es el etileno, el cual se repite x 6eces a lo laro de toda la cadena. Polietileno > etileno9etileno9etileno9etileno9etileno9TT
En *unci#n de la repetici#n o 6ariedad de los mon#meros, los polmeros se clasi*ican en<
'oool-ero 6 1e le denomina as al polmero 'ue está *ormado por el mismo mon#mero a lo laro de toda su cadena, el polietileno, poliestireno o polipropileno son ejemplos de polmeros pertenecientes a esta *amilia.
Cool-ero 6 1e le denomina as al polmero 'ue está *ormado por al menos % mon#meros di*erentes a lo laro de toda su cadena, el 8$1 o el 1$J son ejemplos pertenecientes a esta *amilia.
POLIERI7ACI$N% La polimeri"aci#n es un proceso 'umico por el 'uelos reacti6os, mon#meros(compuestos de bajo peso molecular) se arupan 'umicamente entre s, dando luar a una mol+cula de ran peso, llamada polmero, o bien una cadena lineal o una macromol+cula tridimensional.
TIPOS "E REACCI$N PARA PREPARAR POLÍEROS SINT8TICOS 1e2n los principales tipos de reacci#n por los cuales se tienen polmeros,+stos se clasi*ican como polmeros de adici#n y polmeros de condensaci#n.
POLIERI7ACI$N POR A"ICI$N En este tipo de reacci#n, se adicionan mon#meros 'ue contienen una dobleliadura >, en un proceso *acilitado por la presencia de un catali"ador. Lapolimeri"aci#n por condensaci#n enera subproductos. La polimeri"aci#n poradici#n no. Ejemplo<
POLIETILENO% UN POLÍERO POR A"ICI$N El compuesto más sencillo 'ue puede tener una reacci#n de polimeri"aci#npor adici#n es el etileno H%>H%. El polmero resultante, el polietileno, es el másbarato y el 'ue se produce en mayor cantidad en el mundo. Las llamadas bolsasde plástico están hechas de polietileno. La doble liadura es la ra"#n de la reacti6idad de este compuesto. on lapresencia del catali"ador adecuado tiene luar la polimeri"aci#n.
La polimeri"aci#n del etileno constituye un buen ejemplo del uso de catali"adores para unirpe'ueMas mol+culas de una *orma espec*ica, y as producir un polmero
Polimerización en cadena @n radical libre es un átomo o rupo de átomos con un electr#n desapareado. Los radicales son especies muy reacti6as, constituyen intermediarios de 6ida corta en las reacciones 'umicas. La ra"#n de su tiempo de 6ida es la *alta de un electr#n, por lo 'ue se combinan con rapide" para dar mol+culas neutras y estables. Para la reacci#n de polimeri"aci#n del etileno pueden emplearse di6ersos tipos de catali"adores. Dentro de estos tipos están los per#xidos oránicos 'ue act2an como eneradores de radicales libres.
Etaas /e la olieri9ación Iniciación: primero se *orman unos pocos radicales libres, eneralmente comoruptura de alunas mol+culas de per#xido 'ue se arean como iniciador0 estosradicales libres se adicionan al al'ueno, dando luar a nue6os radicales libres.
Propagación: el radical libre de carbono, reacciona con otra mol+cula, proceso 'ue se repite n 6eces hasta 'ue se produce una lara cadena de átomos, constituida por más de 4&&& mol+culas a la cadena.
Terinación< el radical libre en determinado momento choca con otro 'uepuede ser el extremo de otra cadena, un radical del per#xido o tambi+n unamol+cula de oxeno del aire (llamado dirradical por poseer dos electronesdesapareados). uando esto sucede, la mol+cula deja de crecer.
Al3nos ol-eros /e a/ición.
@na 6e" 'ue los mon#meros se trans*orman en polmeros se incrementa notablemente el 6alor del producto.
POLIMERIZACIÓN POR CONDENSACIÓN En este tipo de polimeri"aci#n toman parte dos mol+culas con di*erentes rupos *uncionales. 8l reaccionar se desprende una mol+cula más pe'ueMa, 'ue por lo eneral es de aua. Los mon#meros son bi*uncionales, esto sini*ica 'ue tienen un rupo reacti6o en cada extremo de la mol+cula. Para unir estos mon#meros es necesario eliminar una mol+cula pe'ueMa, por ejemplo< aua. @n ejemplo sencillo de una reacci#n de condensaci#n es la del ácido ac+tico (el ácido del 6inare) con el etanol, como se muestra en la siuiente reacci#n<
En esta reacción /e con/ensación: el a3a se ;ora a artir /el 6' /el nen ara ;orar n ?ster. El producto de una reacci#n como +sta (ácido U alcohol) es llamado en+ricamente éster. El acetato de etilo es un +ster. Esta reacci#n, llamada de esterificación, es la base para la *abricaci#n de las *ibras poli+ster. En este caso se toma una mol+cula con dos rupos carboxilo (un diácido), como el ácido tere*tálico y otra mol+cula con dos rupos *uncionales hidroxilo, como el etilenlicol (en los pases *ros tambi+n se lo utili"a como anticonelante en los motores de autom#6iles)., tal y como lo muestra la siuiente reacci#n<
Prier aso /e la esteri;icación /e n /i
En la reacción anterior @e/ó li,re n 3ro
tra *orma de representarlo es la siuiente<
La letra n in/ica @e n 3ran n>ero /e las ni/a/es encerra/as entre ar?ntesis se reiten: na tras otra: ;oran/o la ca/ena oli?rica. Siliconas: otro ol-ero or con/ensación Estructura< Estos polmeros no están *ormados por átomos de carbono, sino de 1ilicio.
La condensaci#n de dihidroxisilanos (*ormaci#n de mol+culas de aua) oriina cadenas con enlaces ...91i9...'ue son muy estables a altas temperaturas. Estos compuestos tienen tambi+n radicales al'ulicos unidos al silicio (en eneral metilos).
"E AQUÍ EN A"ELANTE ESTA EL PROCESO UNIPOL SELECCIONAR UNO ! TRA"UCIRLO AL ESPAOL CON TO"OS SUS "ETALLES. El reactor de lecho *luidi"ado de *ase as @7?PL para la producci#n de polmeros *ue comerciali"ado por la @nion del arburo (ahora Vuimica Dow) en 4=:. Este reactor produca polietileno de alta densidad (HDPE). El proceso @7?PL *ue extendido en 4-; a la producci#n de polietileno lineal de baja densidad (LLDPE) y en 4:; a la producci#n de polietileno. 8 *ines de 4:&, $P hemicals empe"# autori"ando su propio proceso de lecho *luidi"ado ?nno6ene en *ase as en competici#n con la @nion de arburo. El proceso @7?PL actualmente posee acciones del mercado Leon por encima de 4%& lneas de reacci#n 6endidas o bajo construcci#n. El diseMo del reactor es similar a todos los tipos de polmeros y se muestra conceptualmente en la G?I. . @n reactor similar es usado por $P hemicals, el cual a licenciado %unidades. EL mon#mero, comon#mero, hidroeno, y mon#mero no con6ertido son alimentados a tra6+s de un plato de distribuci#n dentro del lecho *luidi"ado, mientras el catali"ador y cocatali"ador son alimentados dentro del lecho sobre el plato de distribuci#n. La polimeri"aci#n ocurre en la super*icie de creando partculas en el rano de %;& a 4&&& micrones. La reacci#n es altamente exot+rmica y tiene una baja con6ersi#n por la pasada del mon#mero, romo, ieler, o la nue6a eneraci#n de catali"ador de metaloceno son usados en el proceso .El rano de las condiciones de operaci#n desde -; a 4&;W y desde %& a %; atmos*eras dependiendo del polmero 'ue se produce y el catali"ador. La relaci#n del aspecto del lecho ha sido reportado de %.- a B.-. Fuene! "AND#OO$ o% FL&IDIZA'ION AND FL&ID(PAR'ICLE S)S'EMS ( *en(C+ing )ang
Los temas claves de diseño del reactor son el punto de adición del catalizador, punto de extracción del polímero, diseño de pl aca de distribución, relación de aspecto, velocidad de operación, y control de temperatura. La uniformidad de la temperatura es crítica como el reactor opera cerca del punto de fusión del polímero. La mala distribución puede resultar en la formación de laminas de polímeros o colapso del lecho; bajo condiciones severas, no puede haber solidicación completa del reactor. La sección superior del reactor se expande para reducir la velocidad y minimizar el arrastre de polímero. n el proceso !"#$%L, el &as y la pe'ueña cantidad de polímero arrastrado se enfrían y se reciclan de nuevo al proceso. n el diseño de ($, un ciclón se utiliza primero para recuperar el polímero antes de 'ue se enfríe el &as y se recicle. La capacidad del reactor est) limitada por la capacidad de eliminación de calor del sistema. Los serpentines de refri&eración internos no pueden ser utilizados, ya 'ue estos se representar)n r)pidamente in*til por la formación de película de polímero. l control de temperatura en los reactores de primera &eneración se lleva a cabo por enfriamiento del &as de reciclo. La capacidad de las plantas m)s nuevas se han incrementado hasta en un +- al operar en el modo de condensación. La tecnolo&ía de condensación es ofrecida por La !nion arbide, ($ y xxon. l &as de reciclado se enfría por debajo de su punto de condensación para formar un lí'uido. l calor latente del lí'uido se utiliza para aumentar la capacidad del reactor. La !nion arbide y xxon han unido sus fuerzas para ofrecer una operación supercondensación con hasta un /- de lí'uido en la alimentación total. ($ arma operación con hasta alrededor de 0- de lí'uido. n el proceso de la !nión arbide y xxon, el &as y el lí'uido se alimentan juntos a trav1s de la placa distribuidora. n el proceso de ($, el &as y el lí'uido se separan, y el lí'uido se alimenta por encima de la placa distribuidora 2"e3ton et al 4. 566/7
l funcionamiento del reactor 83in& 2oscilación7, donde se cambian las condiciones de operación para hacer diferentes polímeros, se han considerado teóricamente pero no hay parece haber sido utilizado en la pr)ctica. 9eactores duales en serie se han utilizado para la producción de copolímero de polipropileno de impacto 2(urdett, 566+7. l producto polímero y el catalizador sin reaccionar es elaborado desde el reactor y se des&asica con nitró&eno. Fuene! "AND#OO$ o% FL&IDIZA'ION AND FL&ID(PAR'ICLE S)S'EMS 9 *en(C+ing )ang
:ocument
#ase as @nipol (licenciante< @ni6ation) El proceso @nipol ha sido desarrollada por La @nion arbide durante la d+cada de 4=& y principios de 4-& a *inales, en un es*uer"o para permitir la producci#n de HDPE y LLDPE en una baja presi#n, reactor de lecho *luidi"ado sini*icati6amente
más barato de construir y operar 'ue los procesos de alta presi#n o de soluciones con6encionales. @nipol se aplic# primero a la producci#n de polietileno de alta densidad en 4=:and a la producci#n de LLDPE en 4-;. 8nexo 4& muestra un es'uema del proceso @nipol. De catali"ador soportado se introduce en un reactor donde es *luidi"ado en una corriente de etileno, comon#mero, e hidr#eno. Gormas de polietileno sobre las partculas del catali"ador *luidi"ado. Iases sin reaccionar se retiran continuamente del reactor, comprimido, en*riado, y reciclado. Las partculas de polmero se eliminan del reactor a tra6+s de una 6ál6ula di*erencial, transportados a una extrusora, compuesta con las *ormulaciones de aditi6os apropiados, y se ranula. @nipol ??, 'ue no comprende uno sino % reactores, apareci# en la escena en 4% con la intenci#n de proporcionar La @nion arbide (y los potenciales licenciatarios) con la capacidad de producir polietilenos 'ue tienen una !D bimodal. 1#lo hay % lneas @nipol ?? en el mundo, una planta de @nion arbide en Aa*t, Louisiana, y uno perteneciente a e'uiparar Petrochemical ompany O1, una empresa conjunta con La @nion arbide Petrochemical?ndustries ompaMa y $oubyan Petrochemical ompany en 1huaiba, Ouwait. La tasa de producci#n de un reactor de @nipol se determina por la cantidad de calor 'ue se puede 'uitar. Para aumentar la capacidad de extracci#n de calor del lecho *luidi"ado La @nion arbide ha desarrollado lo 'ue se llama la operaci#n en modo condensado. La corriente de reciclado se condensa parcialmente, y alo de l'uido se re9inyecta en el sistema. La entalpa de 6apori"aci#n absorbe más calor, lo 'ue permite mayores tasas de producci#n. 8 mediados de 4& Exxon desarroll# y patent# lo 'ue se re*iere a como 1uper ondensada !odeAechnoloy 'ue permite a2n más altas tasas de producci#n. 1!A es uno de los pilares t+cnicos de @ni6ationAechnoloies.
InnoDene &Licencia% BP Aoco) La otra tecnoloa importante producci#n de lecho *luidi"ado para la producci#n de polietileno es proceso ?nno6ene de $P 8moco. @n diarama de blo'ues del proceso ?nno6ene se muestra en el uadro 44. 8un'ue ?nno6ene es muy similar a @nipol, hay alunas di*erencias. En ?nno6ene la corriente de reciclaje se hace pasar a tra6+s de un cicl#n para capturar s#lidos en la corriente de as con el *in de eliminar la *ormaci#n de incrustaciones en el compresor y los intercambiadores de calor y minimi"ar la contaminaci#n cru"ada durante las transiciones de productos. Las caractersticas del diseMo ?nno6ene % intercambiadores de calor en el circuito de reciclado, mientras 'ue el diseMo de @nipol s#lo tiene un intercambiador de calor.
En 4; $P present# su 6ersi#n de la operaci#n en modo condensado 'ue se llama Xalta producti6idadX technoloy.@ni6ationand $P termin# en los tribuna les sobre los derechos a la operaci#n en modo condensado y @ni6ation pre6aleci#.
Serilene &licenciante% Basell ) Laro el actor principal en la tecnoloa de producci#n de polipropileno , $asell tiene un proceso de producci#n de polietileno tambi+n. En 4& Himont se embarc# en un es*uer"o todesin un proceso de polietileno sobre la base de la amplia experiencia 'ue haba obtenido durante el desarrollo del proceso de polipropileno 1pheripol muy popular, y anunci# 'ue haba per*eccionado el proceso en 4/, llamándola 1pherilene . Aomando otro ejemplo de su tecnoloa de polipropileno, Himont diseMado un catali"ador para el proceso basado en su Iránulo tecnoloa de reactores 'ue da al producto *inal una mor*oloa es*+rica. @n diarama es'uemático del proceso de 1pherilene se muestra en el 8nexo 4%. El catali"ador se aliment# inicialmente a un reactor de prepolimeri"aci#n, en realidad un pe'ueMo bucle en suspensi#n, donde se re6iste pre6iamente con polietileno lueo se inyecta en el primer reactor. 1pherilene es un proceso de lecho *luidi"ado multireactor. El tiempo de residencia en el proceso es ca. %,; horas. $asell dice 'ue las 6entajas de 1pherilene más de los procesos de *ase de as competiti6os incluyen (4) el reactor se puede poner en 6aco, (%) el ensuciamiento es mnima, (/) las transiciones de rado arerapid, y (B) separaci#n por 6apor del pol6o antes de la composici#n contaminantes de hidrocarburos minimi"ado. $asell no ha tenido mucho +xito en la concesi#n de licencias de proceso 1pherilene. Debido a más de los problemas de capacidad en 8m+rica del 7orte, $asell recientemente cerr# la planta 1pherilene en el lao harles, L8. 1e pre6+ 'ue $asell poco a poco eliminar radualmente esta plata*orma tecnol#ica.
SELECCION PROCESO PRODUCCION POLIETILENO LINEAL DE BAJA DENSIDAD # Nombre Productos
$olietile + no L:$
$olietile
@ no
$olietile
0 no
$olietile / no
5. $olietilenode baja densidad 2L:$7. +. opolímeros >? @.Aomopoliler os 5. $olietileno lineal de baja densidad 2LL:$7, +. $olietileno de media densidad 2C:$7, @. polietileno de alta densidad 2A:$7, 5. $olietileno lineal de baja densidad 2LL:$7, +. $olietileno de alta densidad 2A:$7, 5. $olietilenode baja densidad 2L:$7. +. opolímeros >? @.Aomopoliler os
Proceso
Materia Prima
Cataliad or
5. tileno, +. #niciador 5. Ai&4pressure 2si es 8in Lupotech Bs necesario7, informacio +. BC tubular @. n reactor comonomer o,
5. Becnolo&ia de nueva &eneración 8pherilene de fase &as con es'uema de proceso simplicado
5.tileno, +. omonómer o, @.Aidró&eno , 0."itro&eno , /. cocatalizad or
5. Die&ler4 natta +. Eamilia de catalizador es basados del titanio
5. #nnovene F 2fase &as7
5.tileno, +. omonómer o, @."itro&eno ,
5. Die&ler "atta, +. romo, @. Cetalocen o,
5. $roceso a alta presión de radica libre
5. tileno, +. #niciador , @. comonomer o, 0. "itró&eno
#Pla!t as
Producc i"! TP
8in informa 0. cion
6 0.
@/ 0/.
++ 5.
$olietile G no
$olietile J no
$olietile
K no
5. $olietileno lineal de baja densidad 2LL:$7, +. polietileno de media densidad 2C:$7, 5. $olietileno lineal de baja densidad 2LL:$7, +. polietileno de media densidad 2C:$7, @. polietileno de alta densidad 2A:$7, 5. $olietileno lineal de baja densidad 2LL:$7, +. $olietileno de alta densidad 2A:$7,
5.$roceso 8lurry a baja presión 4 H$roceso IH
5.tileno, +. omonómer o, @.Aidró&eno ,
5.4 atalizador de alto rendimient o producido por C#B8!# AC#?L
05
56J/G
5.$roceso del polietileno de la tecnolo&ía 8L?#BA
5. Die&ler "atta 2D"7, 5. tileno, +. +. $roprietary omonómer sin&le4site o, catalyst 2887
5+
+/
5. $roceso del polietileno !"#$%L de fase &as
5. tileno, +. omonomer o @. "itró&eno
5. atalizador es convension ales, +. Cetalocen o
6G 0/.
Co!clusi"!$ 8e selecciona el proceso !"#$%L, ya 'ue tiene m)s plantas en el mundo, su proceso es f)cil y económico, no &enera daños medioambientales, es de baja inversión, mínimo potencial de incendio y ries&os y f)cil operación y mantenimiento.
Cole0o /e Etileno6Polietileno La in6ersi#n 'ue se estima en 4.:&& !!us, es el omplejo Petro'umico de Etileno y Polietileno a implementarse en el municipio de Yacuiba del departamento de Aarija, el cual tendrá por objeti6o procesar el etano producido en la Planta de 1eparaci#n de L'uidos del Iran haco. La planta producirá =&&.&&& tma de polietilenos de di*erentes caractersticas (alta densidad, baja densidad y lineal de baja densidad), y consumirá aproximadamente -;=.&&& tma de etano. La ?lustraci#n 4& nos muestra ejemplos los muchos usos *inales del polietileno.
Los polietilenos producidos serán destinados al mercado interno para impulsar la industria de polmeros y los excedentes a la exportaci#n. La ?lustraci#n 44 nos muestra la e6oluci#n de los precios y 6ol2menes importados de polietileno por nuestro pas desde la esti#n %&&= a %&4%, principalmente de pases como $rasil, 8rentina y !+xico.
Conclsiones% Pro/cto
Polietileno lineal de baja densidad
Proceso selecciona/o
@7?PL *ase 3 as
L3ar /e ro/cción
Yacuiba 9 Aarija
InDersión
