INSTITUTO TECNOLOGICO DE TIJUANA (ITT) Subdirección Académica Departamento de química Y bioquímica CARRERA: INGENIERIA QUÍMICA
QUIMICA ORGANICA No. Serie: 4IQ2A
TEMA: Obtención industrial de etileno, propileno, butano y complejos petroquímicos Nombre del maestro: Marco A. Zazueta Nombre del alumno: Ornelas Sánchez Rodrigo Yael Número de control: 10211366 Fecha de entrega: 24 de mayo del 2011
UNIDAD 4
-----INTRODUCCION----En este escrito, se tratara tratara de las maneras de obtener diversas sustancias de manera industrial, pero nos enfocaremos en cómo se obtiene el etileno, el propileno y el butano. El etileno se utiliza en la industria para acelerar la maduración de los alimentos (generalmente frutas y verduras), el propileno es un termoplástico que se utiliza como empaques (normalmente) ya que tiene diversas características como su resistencia al calor y una estructura rígida, y también hablaremos del butano, una de sus aplicaciones es como combustible y ese lo puedes conocer, respirar y convivir como el gas butano o LP que es básicamente lo que mantiene tu agua caliente, la flama de tu estufa y otras cosas más. Así mismo hablaremos hablaremos de los complejos complejos donde estos productos son elaborados, en pocas palabras, se mencionaran los complejos petroquímicos, así mismo de la manera en cómo afectan el planeta, pero como vivimos en México nos concentraremos en los complejos existentes en nuestro país. Espero que este trabajo resulte de provecho, y por adelantado agradezco su atención y tiempo invertido al leer este texto y por lo tanto gracias…
-----DESARROLLO----ETILENO Comenzaremos con el etileno, bueno es llamado etileno o eteno, cuya fórmula es CH 2=CH2, tiene un peso molecular de 28.05 gramos, es un gas incoloro e inflamable aunque tiene un olor débil, pero agradable y aparte es menos denso que el aire, por lo tanto es muy volátil e hidrosoluble.
La estructura molecular es plana, ya que está formada por un enlace doble entre carbonos y otros cuatro entre carbono-hidrogeno, a causa del doble enlace, la molécula no puede rotar a temperatura ambiente o inferior, por su característica de no saturado, esto lo hace reactivo. La principal área de aplicación es materia prima para la industria química orgánica sintética. Una aplicación del etileno es en los alimentos, aunque es contrastante con el que se la en otras áreas. Aquí se utiliza para hacer madurar más rápido en muchas frutas, pero esta característica puede dañar a las mismas, ya que acorta su periodo de vida. El nivel de daño de la fruta o verdura, está en función de la concentración del etileno, así como el tiempo de exposición y a la temperatura. Algunos alimentos frescos pueden emitir etileno, así como motores que utilizan propano, diesel y gasolina. Las emisiones por parte de los motores tienen un alto daño potencial, ya que emiten altas concentraciones de etileno a productos que son altamente sensibles al etileno (como las lechugas, brócoli, col, hojas verdes y coliflor). El etileno se puede utilizar en asociación con otros hidrocarburos (saturados o insaturados), con sintetizados del caucho, por consecuencia teniendo muchas aplicaciones en la industria. Ya sea en la automotriz, en la de construcción y aunque se sorprenda también en la industria de alimentos. Este es utilizado en la industria automotriz y en la construcción ya que posee una resistencia a los cambios de temperatura y a su capacidad impermeabilizante. También se puede obtener promedio de la hidratación
del etileno, lo resultante se emplea generalmente en la síntesis de algunos éteres y algunos otros productos. El etileno puede reaccionar por polimerización, oxidación entre otras. El etileno se dice que se obtiene por deshidrogenación del etano, y por el cracking del propano, siendo estas componentes predominantes del gas natural. Por lo tanto, en la industria ocupa un lugar importante en la industria petroquímica, aquí es convertido en diversos productos ya sean finales o intermedios por ejemplo el polietileno (PE), policloruro de vinilo, poliestilieno (PS), el poliacrilonitrilo, politetrafloruroeteno, oxido de etileno, entre otros.
Este es un ejemplo de la deshidrogenación del etano, como puede ver, esta reacción es endotérmica (necesita calor para iniciar) por lo tanto para llevarla acabo necesita un ambiente caliente o hostil como un horno de pirolisis de 1000 C. Este calor intenso es tan fuerte que provoca p rovoca que los enlaces se rompan, y por ende necesitan una forma de estabilizarse, pero la única forma es un enlace entre carbonos pero doble. En consecuencia, se obtiene el etileno, aunque traerá consigo otros productos no deseados, que pueden ser separados por destilación o absorción. La obtención industrial del eteno o etileno es por medio del cracking del petróleo (etano). Durante el proceso de cracking se obtienen diversos productos como el etileno, propileno y butileno, que se pueden emplear generalmente para llevar a cabo la polimerización y otras reacciones m ás.
PROPILENO Ahora hablaremos del propileno, bueno el propileno con formula C 3H6 este se obtiene como subproducto ya sea por la destilación a partir del gas LP, o del craqueo de hidrocarburos, el propileno junto con el etileno forman prácticamente la base de la industria petroquímica.
El proceso para destilar al propileno, es un proceso en el que se va eliminando lo que no se desea hasta obtenerlo en una cierta manera “puro”. Se inicia con la mezcla de hidrocarburos, se introduce en la merichem, todo con el fin de separar algunos componentes. Después se buscara separar algunos componentes livianos, por lo tanto se introducirán en una columna de destilación “Deetanizadora”. Por último se presenta el paso más complejo, que es el separar al propileno de su “hermano alcano” osea el propano, ya que ambos tienen casi el mismo peso molecular, y para para realizar esta separación se empleara una columna de destilación “splitter”. Para finalizar, se eliminan los residuos y se obtiene el ansiado propileno. Una aplicación del propeno es para obtener polipropileno, la reacción empleada es del tipo radicalaria, pero la polimerización es catalítica ya que el grado de calidad de los productos es alto y es más controlable. Para producir polipropileno se puede emplear el proceso novolen, en este proceso se puede utilizar el propileno, el etileno o algún otro comonómero, para así alimentar al reactor.
Se inicia agregando hidrogeno para mantener bajo control al peso molecular durante la reacción, aquí se pueden establecer la condiciones para la polimerización ya sea temperatura, presión y la concentración, pero todo esto está en función del grado en que se quiera producir. Como esta reacción es del tipo exotérmico, el enfriamiento del reactor se hace por medio de la transferencia de calor por la descompresión de la mezcla de gases del reactor. Para conseguir un intercambio de calor eficiente se asegura por medio de la evaporación del líquido que está presente en la polim erización. El polipropileno se obtiene por medio de la separación en un tanque de descarga a presión atmosférica. El polímero entra en contacto con nitrógeno en un tanque de purga para así separarlo del propileo restante. Y así el polipropileno se transporta, en donde es convertido en pellets, para así poderse incorporar a una gama de aditivos. Y así se obtiene el célebre producto del propileno, que es el polipropileno que es un termoplástico semicristalino, este tiene múltiples aplicaciones ya que es inerte y se puede reciclar ya que su incineración no tiene efecto contaminante. Los catalizadores empleados eran originalmente del tipo Ziegler-Natta. Actualmente se están sustituyendo por otros sistemas basados en zirconocenos.
BUTANO El butano, es un alcano que es también conocido como “n -butano”, es alifático, inflamable y es un gas con una formula C 4H10. A su isómero se le denomina “isobutano” o metilpropano. Este gas tiene la característica de que es un gas incoloro e inoloro, y durante su elaboración se le agrega un odorizante, para así sea más fácil su detección en caso de fuga, esto esto es muy útil ya que es muy volátil y por ende causar una explosión.
La forma de obtener a este gas, es generalmente en las refinerías y en las plantas de proceso de gas natural. Se obtiene en estos lugares ya que es un hidrocarburo derivado del petróleo y también es posible obtenerlo en otro proceso de refinación del combustible con más demanda, la gasolina. También se es posible obtener mediante la preparación de yoduro de etilo y una am algama de sodio. Este gas se emplea en la elaboración de de gas LP o licuados del petróleo, que es la denominación que reciben distintas mezclas entre propano y butano que se encuentran en estado gaseoso a condiciones normales, aunque se aprovecha para su almacenamiento ya que pasa a estado liquido baso presiones “bajas”, este gas es aplicado como combustibles en los hogares alrededor del mundo, y su transporte no puede efectuarse en gaseoductos ya que puede llegarse a condensar, y debido a esto en el gas natural se eliminan los restos de butano y propano para así, evitar dicho efecto.
COMPLEJOS PETROQUIMICOS En esta sección, nos enfocaremos en la industria petroquímica de México, pero más concretamente que genera cada una de las instalaciones petroquímicas, así como su impacto ambiental. La función de la industria petroquímica, es básicamente transformar el gas natural y otras sustancias en materias primas, de las cuales serán la base de diversos procesos, procesos, en la cuales generalmente la base es el metano, etano y las naftas. Normalmente se considera a la industria de la petroquímica como una plataforma clave para el desarrollo de la actividad económica de un país, y más aquí en México que sus principales ingresos provienen del petróleo, unas de las diversas industrias que se ven “beneficiadas” por esta es la textil, automotriz, la electrónica, la farmacéutica entre muchas otras más. Debido a que esta industria es el primer eslabón de importantes cadenas de producción, se considera indispensable el fortalecimiento de la misma para así satisfacer de manera eficiente a la demanda nacional. En donde se llevan a cabo los procesos petroquímicos, reciben el nombre de complejos petroquímicos, y en México hay un total de 6 complejos petroquímicos, que son los complejos petroquímicos tula, cangrejera, pajaritos, Morelos, independencia y cosoleacaque. A continuación se hablara un poco mas afondo de cada complejo petroquímico.
UNIDAD PETROQUIMICA TULA Inicio sus operaciones en 1979. Está ubicado en el kilometro 23.5 de la carretera Jorobas-Tula en el municipio de Tula d Allende, en el estado de Hidalgo. En este complejo petroquímico se produce acrilonitrilo, y es empleado para piezas automotrices, interiores de refrigeradores, paneles, suelas para calzado industrial, tapones para envases, juguetes y otras más. Actualmente cuenta con su planta de acrilonitrilo para así producir unas 50 mil toneladas métricas de dicho compuesto y otras 6 mil toneladas para acido cianhídrico anuales. Aquí se emplea el proceso catalítico de la Standard Oil Company (SOHIO), mediante el empleo de propileno, amoniaco y aire como materias primas, el cual esta divido en las secciones de reacción, recuperación, purificación, almacenamiento y tratamiento de desechos.
COMPLEJO PETROQUIMICO CANGREJERA Inicio sus operaciones en 1980. Está ubicado en el suroeste de la ciudad de Coatzacoalcos. Es la instalación más grande en su tipo en Latinoamérica, actualmente funciona con 16 plantas en servicio, las cuales están orientadas a una cadena de derivados de etileno y otra de aromáticos, obteniéndose como productos principales el polietileno de baja densidad, estireno, oxido de benceno y otros más. Los cuales dichos productos finales pueden obtenerse con procesos petroquímicos siendo la pintura, detergentes, cosméticos, teléfonos, bolsas, juguetes, farmacéuticos y cintas.
COMPLEJO PETROQUIMICO PAJARITOS Inicio sus operaciones en 1967, se localiza a 7 kms. Aproximadamente de la ciudad de Coatzacoalcos, Veracruz. Este centro de trabajo comercializa y distribuye productos petroquímicos derivados del etileno y el cloro para maximizar su valor económico, satisfaciendo de esta manera la gran demanda del mercado a través de la aplicación del polietileno. Es la única empresa y/o complejo en México que produzca el monómero del cloruro de vinilo, teniendo una cobertura del 35% de la demanda nacional, además d otros productos de la familia de las olefinas como etileno, oxido de etileno, así como el acido muriático. El cloruro de vinilo, como se sabe es un derivado del etileno y puede presentar este la característica de ser un derivado clorado, por lo tanto puede funcionar para la fabricación del PVC (Policloruro de Vinilo) que es empleado en la industria ya sea desde las tuberías hasta material médico y así teniendo otras aplicaciones.
COMPLEJO PETROQUIMICO MORELOS Los productos de este gran complejo, forman parte de la materia prima para la industria procesadora y transformadora de fibras sintéticas, envases de plástico, crem as, solventes, entre otras aplicaciones. El polietileno de baja densidad se utiliza principalmente para empaques, mientras que el de alta densidad se emplea para elaborar una infinidad de artículos plásticos para diversos usos que van desde el domestico hasta el automotriz. Está ubicado en Veracruz.
COMPLEJO PETROQUIMICO INDEPENDENCIA Inicio sus operaciones en 1969. Se encuentra en la carretera federal México-Puebla, en el poblado de Santa María Moyotzingo, municipio de San Martin Texmelucan, Puebla. Tiene por objetivo principal satisfacer la demanda nacional de metanol, especialidades petroquímicas y nuevos productos petroquímicos derivados del petróleo en la zona del altiplano del país. Dicho complejo petroquímico es el único productor nacional de metanol y cuenta con una de las tres plantas productoras de acrilonitrilo, en la republica republica mexicana. El metanol, es la materia prima para la manufactura de proteínas sintéticas por fermentación continua, malation, palation metílico, salicilato de metilo, antidetonante en la gasolina magna sin, entres otras aplicaciones. Mientras que el acrilonitrilo, funciona como fibra sintética em pleada para la confección y elaboración de ropa.
COMPLEJO PETROQUIMICO COSOLEACAQUE Inicio sus operaciones en 1971, se ubica en el estado de Veracruz, cerca del istmo de Tehuantepec. Aquí se elabora, comercializa y también se distribuye productos petroquímicos no básicos, principalmente dedicado al sector agrícola. Los productos que se obtiene en sus plantas son el amoniaco y el anhídrido carbónico. Los cuales pueden funcionar como materias primas para explosivos, fibras sintéticas y solventes, aunque también se genera como producto secundario el dióxido de carbono, para las industrias de fertilizantes, refresqueras y química. Cuenta con centros de distribución en Guaymas, Son., Topolobampo, Sin., San Martin Texmelucan, Pue., y Lázaro Cárdenas, Mich. Integrada por cinco plantas de amoniaco anhídrido.
IMPACTO AMBIENTAL Bueno aquí ya se ha hablado de que se genera, “como se genera” y que se puede generar. Pero ahora se presentaran las consecuencias de los procesos. Cuando se realiza el proceso de destilación, se requiere energía para elevar la temperatura, por lo tanto existe la combustión, y esta libera gran cantidad de calor pero también libera gran cantidad de dióxido de carbono, el cual es un gran problema en la vida cotidiana. Ya que las regiones en las cuales se extrae petróleo, tiene el riesgo de presentar un derram e y con ello una afección al medio ambiente de la región, ya sea por la contaminación del suelo y algunas veces del agua.
También los productos de las destilaciones del petróleo más importante son los combustibles y por lo tanto eso implica que se presentara una quema de estos para obtener energía, aunque los efectos por el exceso de CO2 y por la ausencia de “filtros” son más que conocidos, ya que no hace falta plantearlo en este escrito, porque en las zonas urbanas se presencia estos “ fenómenos” ambientales desencadenados por el ser humano. Estos fenómenos pueden ser la lluvia acida, el efecto invernadero, entre otros. Y sus efectos como se dijo, son más que conocidos, ya que el problema de contaminación es un tema que actualmente se le ha dado una mayor difusión para así crear conciencia.
-----CONCLUSION----Aunque el petróleo, así como todo lo relacionado con ello, fue y es generalmente relacionado con el progreso, ya que es la base de nuestra sociedad. Por la simple razón de que todos o la mayoría de los objetos que nos rodean son derivados del d el petróleo. Así como el propileno, en su forma de polipropileno puede sustituir debido a su versatilidad a diversos materiales que eran empleados en tiempos de anatano, llegando a sustituir desde la madera hasta el vidrio. Luego vimos que el etileno y sus aplicaciones, así como la más famosa que es la del “envejecimiento precoz” o más bien la aceleración de proceso de madurez de algunos alimentos. También se informo acerca de donde se obtienen, osea de los grandes complejos petroquímicos, se vieron cuales son, y en donde están. Así mismo que es lo que genera en cada uno y se dio una ligera idea en qué tipo de industrias se pueden aplicar lo producido en el com plejo. Espero que el trabajo haya sido de su agrado y agradezco el tiempo, así como la paciencia empleada al momento de leer este trabajo, y dejando claro, que la quím ica es una rama del conocimiento muy extensa, por lo tanto en este trabajo solo se trato de mostrar lo más general del tema. Gracias por su atención.
-----FUENTES----1. Garbulinski, Laura (2006) “Polipropileno” Recuperado el 19 de mayo del 2011 URL:http://www.fing.uncu.edu.ar/catedras/industrias1/ano2010/Industria%20del%20Polipropileno.pdf 2. Desconocido (2005) “Etileno” Recuperado el 19 de mayo del 2011 URL: URL:http://www.textoscientificos.com/quimica/etileno
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