OBTENCIÓN DE ESTIRENO La manufactura del Estireno se realiza principalmente por el método de la deshidrogenación del etilbenceno. Este proceso es simple en concepto
La deshidrogenación del etilbenceno a estireno toma lugar con un catalizador de óxido de hierro y otro de óxido de potasio, en un reactor de lecho fijo a una temperatura entre 550 !"0 #$ en presencia de %apor y a baja presión & 0.'( )ta*, dado +ue bajas presiones presiones fa%orecen el a%ance a%ance de la reacción. Los principales subproductos +ue se obtienen en el reactor de deshidrogenación son tolueno y benceno.
La figura muestra una tpica unidad de deshidrogenación. El et etil ilbe benc ncen eno o y el reciclado de et etil ilbe benc ncen eno o es co comb mbin inad ado o co con n %a %apo porr y precalentado por intercambio de calor con el producto a la salida del reactor. )ntes de entrar el reactor se mezcla con m-s %apor +ue sale de un sobrecalentador +ue ele%a la temperatura del %apor a "00#$. Esta mezcla es alimentada a los reactores donde se produce la r eacción. El efluente del reactor pasa por un intercambiador de calor donde es refrigerado. El condensado es separado en gas de %enteo &mayormente hidrógeno*, agua de proceso y fase org-nica. El gas de %enteo es remo%ido por un compresor para se usado como comb co mbus ustib tible le o pa para ra re recu cupe pera raci ción ón de hi hidr dróg ógen eno. o. El ag agua ua de pr proc oces eso o es separada de materiales org-nicos y reutilizada. La fase org-nica es bombeada con inhibidores de polimerización a un tren de destilación.
) /obrecalentador 1eactor $ 2ntercambiador 3 $ondensador E 4ambo En el tren de destilación los subproductos benceno y tolueno son recuperados en la parte superior de la columna bencenotolueno. Las colas de la columna benceno tolueno son destiladas en una columna de reciclado del etilbenceno donde se efect6a la separación del etilbenceno del estireno. El etilbenceno +ue contiene por encima de un 78 de estireno es conducido a la sección de deshidrogenación donde es reciclado. Las colas +ue contienen estireno, subproductos m-s pesados +ue el estireno, polmeros, inhibidor y por encima de (000 ppm de etilbenceno son bombeados a la columna de acabado de estireno. El producto +ue sale de la parte superior de la columna de destilación es estireno puro. Las colas son procesadas en un sistema de recuperación de residuos &destilación flash o una columna pe+ue9a de destilación* para separarlo de los productos pesados, polmeros e inhibidor. El residuo es usado como combustible.
v (textos cientifcos, 2005) Bibliograía textos cientifcos.
(13 de Agosto de 2005). Obtenido de tt!"##$$$.textoscientifcos.co%#!oli%eros#abs#estireno
&os !rod'ctos aro%ticos 'e se obtienen en %a*or !ro!orci+n de las o!eraciones de refno del !etr+leo son el benceno, tol'eno * la %ecla de xilenos. -s del 30 de los !lsticos !rod'cidos * a!roxi%ada%ente 'n /0 de las fbras sintticas, cons'%en estos aro%ticos. &a %ecla de los tres se no%bra en !etro'í%ica co%o racci+n B estando s' !rod'cci+n an'al en torno a los 0x104 %. &os aro%ticos !olicíclicos co%o el nataleno * el antraceno se 'san en %enor !ro!orci+n.
1. 6rod'ctos de transor%aci+n del benceno.
7l benceno es 'n lí'ido de b 8 /0 9:, 8 5 9:. ;o es sol'ble ni %iscible en ag'a, s' densidad es inerior a la del ag'a * 'n !otente cancerígeno. 6or otra !arte, el benceno es el idrocarb'ro %s i%!ortante entre los aro%ticos !ara la 'í%ica ind'strial, * oc'!a el tercer l'gar en c'anto al cons'%o de %aterias !ri%as orgnicas. &a %a*or !arte de la !rod'cci+n del benceno (a!roxi%ada%ente 'n <0) se cons'%e en la abricaci+n de tres !rod'ctos 'e derivan de l" etilbenceno, !ara !rod'cir estireno, c'%eno !ara enol * cicloexano (%ateria !ri%a !ara !olia%idas). =na cantidad %enor se 'tilia !ara la !rod'cci+n de nitrobenceno 'e es inter%edio en la abricaci+n de anilina, base de los colorantes aoicos (abla <.1).
1.1 7tilbenceno (b 8 134 >:, 8 <5 >:).
7l etilbenceno se obtiene !rinci!al%ente !or reacci+n del benceno con etileno. &a !rod'cci+n %'ndial de este !rod'cto es de 25x104 %.
&a al'ilaci+n del benceno con etileno se realia, act'al%ente, seg?n dos !rocesos de abricaci+n (@ 8 113 C#%ol)"
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en ase lí'ida, 'tiliando cidos de &e$is (Al:l 3, BD3 o 36O) co%o cataliadores.
en ase gaseosa 'tiliando so!ortes inertes rec'biertos de 'n cataliador cido ( 36O) o e%!leando silicatos de al'%inio.
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-onsanto &'%%'s)" Ee realia a te%!erat'ras de 10200 9: * de 310 at%. Ee 'tilian a!roxi%ada%ente 0,25 Fg de Al:l3 !or cada 1000 Fg de etilbenceno !rod'cido. =n re'isito i%!ortante es 'e el etileno no est en exceso !ara %ini%iar la !rod'cci+n de !olietilbencenos, !ara ello el etileno se introd'ce de %anera controlada, en !e'eGas cantidades, !ara 'e est sie%!re en deecto. 7n estas condiciones se consig'e 'na selectividad en etilbenceno en torno al <<. 7l !rinci!al inconveniente de este !roceso es 'e re'iere %ateriales resistentes a la corrosi+n, * se!arar !or lavados ac'osos * bsicos el cataliador 'e 'eda dis'elto o s's!endido en el !rod'cto de reacci+n, * l'ego secar el benceno 'e no a reaccionado antes de reciclarlo. Heciente%ente se a desarrollado 'n !rocedi%iento de ne'traliaci+n con a%oniaco gas 'e evita los lavados con ag'a * el secado !osterior. PROCESO
EN
FASE
LÍQUIDA (!roceso
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PROCESO EN FASE GAS: Ee o!era a 'nos 300 9: * de
045 at%. :o%o cataliadores se 'tilian Al2O3.EiO2, 36O#EiO2 en or%a de eolitas %odifcadas. 6ara evitar 'e se introd'ca %s de 'na %olc'la de etileno en el anillo de benceno a* 'e %antener 'na relaci+n %olar de etileno a benceno %'* baIa, a!roxi%ada%ente de 0,2"1. 7n estas condiciones !ara 'na conversi+n de /5 se alcana 'na selectividad en etilbenceno del
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6H76AHA:JK; L7 7EJH7;O L7EL7 7J&B7;:7;O.
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7l etilbenceno se e%!lea, casi excl'siva%ente, !ara la obtenci+n de estireno, lí'ido incoloro, (b 8 14 9:, 8 31 9:) 'e es el %on+%ero del !oliestireno. &a !rod'cci+n %'ndial de estireno es de 23,3x10 4 %. &a %a*or !arte de estireno se obtiene !or desidrogenaci+n catalítica de etilbenceno (@ 8 121 C#%ol). :o%o cataliador se e%!lea 'n siste%a de tres co%!onentes" MnOAl2O3F 2:O3. &a adici+n de ag'a es !ara dis%in'ir la !resi+n !arcial del etilbenceno * des!laar el e'ilibrio a la dereca. &a conversi+n del !roceso es del 45 * la selectividad del <0.
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=na cantidad i%!ortante de estireno se obtiene !or desidrataci+n del %etilenilcarbinol, obtenido co%o s'b!rod'cto de la oxidaci+n de !ro!eno a +xido de !ro!eno (!or cada g de !ro!eno oxidado se obtienen 2,5 g de estireno). A!roxi%ada%ente el 15 del estireno !rod'cido se obtiene !or este !rocedi%iento. 7l estireno, 'na ve obtenido, se enría r!ida%ente, se le adiciona 'n inibidor, se destila a vacío * se g'arda en la osc'ridad !ara evitar !oli%eriaciones.
( Ean eIedor, s..)
Procesos de producción del PVC
Las principales materias primas para la producción de PVC son el petróleo y la sal común o cloruro sódico, sin embargo existen otros ingredientes, como plastificantes, catalizadores y pigmentos colorantes que mejoran sus propiedades. n su composición, el PVC contiene un !"# de cloro, pro$eniente de la sal común y un %&# de 'idrocarburos (gas y)o petróleo*. l refino del petróleo da lugar a una fracción, las naftas, que, por medio de un proceso denominado cra+ing, producen, entre otras sustancias gaseosas, el etileno, una de las bases para la fabricación de PVC. Paralelamente el cloruro sódico se descompone por electrólisis, obtenindose cloro y adem-s 'idróxido sódico e 'idrógeno. proximadamente el &!# del cloro obtenido en este proceso se destina a la producción de PVC.
&a reacci+n del etileno * cloro da l'gar al %on+%ero clor'ro de vinilo (N:-), obtenindose !revia%ente el !rod'cto inter%edio dicloretano (7L:). 7n los inicios de la !rod'cci+n de N:-, se 'saba !rinci!al%ente el acetileno en la act'alidad s+lo se !rod'ce así el P del N:- * el resto se obtiene !or oxicloraci+n.
n la primera sección el dicloroetileno (/C* se produce mediante una reacción de cloración directa mientras que en la segunda sección se produce mediante una reacción de oxicloración. Las dos reacciones son exotrmicas. l /C que se produce en la cloración directa se puede alimentar directamente al 'orno de craqueo (tercera sección* mientras que el obtenido en la oxicloración necesita pasar por una etapa de purificación antes de entrar en la sección de craqueo. La tercera sección es el craqueo del /C para formar VC0. 1ras el craqueo los productos (VC0, 2Cl y /C no con$ertido* pasan a una etapa de destilación de donde se obtiene el VC0 producto y se separan el 2Cl y el /C que se reciclan a oxicloración y destilación de /C respecti$amente. Las reacciones que inter$ienen son las siguientes3
Como se obser$a de la reacción global el proceso es balanceado, en cuanto al -cido clor'4drico, siendo reutilizado todo el -cido generado en el craqueo en la sección de oxicloración.
0ediante la polimeración del monómero VC0 en reactores, en unas condiciones adecuadas de presión y temperatura, se obtiene el pol4mero policloruro de $inilo (PVC*.
l VC0 junto con agua caliente se alimentan a un reactor discontinuo junto con los acti$adores y aditi$os necesarios. n este reactor se lle$a a cabo la polimerización en suspensión y una $ez se 'a completado se descarga a un depósito que 'ace de pulmón para mantener una producción continua a las siguientes secciones del proceso. La reacción de polimerización es endotrmica y el calor es extra4do mediante agua de refrigeración en serpentines. /espus de la sección de reacción $iene la sección de desgasado en la cual se desorbe el monómero no con$ertido empleando $apor en un stripper, esta corriente es comprimida, condensada y reciclada a la alimentación del proceso. Por el fondo del stripper sale una corriente con el pol4mero y con
agua, para quitar el agua pasa a una centr4fuga y el PVC 'úmedo pasa a la sección de secado. l secado se produce en un ciclón con aire caliente. /el ciclón pasa mediante transporte neum-tico a un silo y a la unidad de en$asado. La figura muestra el proceso de fabricación del PVC.
l rendimiento del proceso es pr-cticamente del 566#, necesit-ndose 5665+g de VC0 para obtener 5666+g de PVC. Los consumos de ser$icios auxiliares son de aproximadamente 6,7t de $apor por tonelada de PVC, 5"6+8' y aditi$os y productos qu4micos por un $alor aproximado de 559. Las resinas de PVC se pueden producir mediante cuatro procesos diferentes3 :uspensión, emulsión, masa y solución. Suspensión
l polimerizado formado en suspensión se separa del agua por filtración en forma de perlitas finas, y se seca a continuación. l estar
ampliamente liberado de los aditi$os perjudiciales, posee las mejores propiedades mec-nicas y elctricas. ste polimerizado ofrece el aspecto de llo$izna y no necesita en algunas manipulaciones de preparación pre$ia. Con el proceso de suspensión se obtienen 'omopol4meros y copol4meros y es el m-s empleado, correspondindole cinco octa$as partes del mercado total. l proceso se lle$a a cabo en reactores de acero inoxidable por el mtodo de cargas la tendencia es 'acia reactores de 5!.666 ;g. n la producción de resinas de este tipo se emplean como agentes de suspensión la gelatina, los deri$ados celulósicos y el alco'ol poli$in4lico, en un medio acuoso de agua purificada o de aereada. lgunas $eces se 'ace necesaria el agua desmineralizada. Los catalizadores cl-sicos son los peróxidos org-nicos. ste tipo de resinas tiene buenas propiedades elctricas. Emulsión
l polimerizado en emulsión precipita en la dispersión acuosa en forma de pol$o fino y blanco, y se a4sla sec-ndolo por atomización o mediante precipitación electrol4tica y subsiguiente secado en tambor. l producto contiene aún parte de los aditi$os emulsionantes, por lo que presenta propensión a absorber m-s agua, junto con unas propiedades mec-nicas inferiores (esto tiene el incon$eniente de que el material se enturbia, y su calidad aislante queda limitada, pero por otra parte tiene la $entaja de que los agentes del reblandecimiento se absorben bien*. Con el proceso de emulsión se obtienen las resinas de pasta o dispersión, las que se utilizan para la formación de plastisoles. Las resinas de pasta pueden ser 'omopol4meros o copol4meros< tambin se producen l-tices. n este proceso se emplean $erdaderos agentes surfactantes deri$ados de alco'oles grasos, con objeto de lograr una mejor dispersión y como resultado un tama=o de part4cula menor. /ic'os surfactantes tienen influencia determinante en las propiedades de absorción del plastisol. La resina resultante no es tan clara ni tiene tan buena estabilidad como la de suspensión, pero tampoco sus aplicaciones requieren estas caracter4sticas. l mercado de esta resina es de dos octa$os del total de la producción mundial. Masa
La producción de resina de masa se caracteriza por ser de >proceso continuo?, donde sólo se emplean catalizador y agua, en ausencia de agentes de suspensión y emulsificantes, lo que da por resultado una resina con buena estabilidad. l control del proceso es muy cr4tico y por consiguiente la calidad $ariable. :u mercado $a en incremento, contando en la actualidad con un octa$o del mercado mundial total. Solución
La polimerización de las resinas tipo solución se lle$a a cabo precisamente en solución, y a partir de este mtodo se producen resinas de muy alta calidad para ciertas especialidades. Por lo mismo, su $olumen de mercado es bajo. /entro de la producción de resinas, tenemos $arios procesos para modificar las propiedades de las mismas. La copolimerización es uno de ellos, y tiene por objeto obtener temperaturas de fusión menores, lo que es especialmente benfico para procesos de inyección, soplado y compresión. Los terpol4meros de $inilo@acetato son especialmente adecuados sobre todo si se necesita resistencia al impacto. Atro proceso de modificación de las propiedades de las resinas es el de post@ cloración. ste consiste en la adición de cloro a la molcula de PVC, 'asta un BB@B7# de cloro. ste ni$el de cloro adicional permite que se ele$e la temperatura de distorsión de la resina, lo cual 'ace posible nue$as aplicaciones, principalmente conducir l4quidos con temperaturas 'asta de 76C. 1ambin existen los >composites? que son ligas que se 'acen con objeto de mejorar las propiedades f4sicas del PVC, mezcl-ndolo con fibra de $idrio o con fibras naturales como la seda, la lana o el algodón.
