Diplomado en petroquímica Módulo 2
Trabajo practico practico Polimerización de polietileno en las distintas tecnologías Docente : msc.ing Andrés macego Alumna: !aqueline erbas oroza "bba#2$#%&#$'
OBJETIVO GENERAL
Investgar la Polimerización de polietleno en las distnas ecnologías OBJETIVO ESPECÍFICOS 1.-INVESTIGAR LOSPROCESOS POLIMERIZACION DE POLIETILENO 2.-PROCESOS Y TECNOLOGÍA DE POLIMERIZACIÓN 3.-POLIMERIZACIÓN A ALT ALTA PRESIÓN PRES IÓN 4.- PROCESO DE POLIMERIZACIÓN EN SOLUCIÓN 5- POLIMERIZACIÓN EN SUSPENSIÓN O SLURRY - POLIMERIZACIÓN EN FASE GAS !.-PRODUCCION "OSTALEN # $.-DESCRIPCIÓN DEL PROCESO LUPOTEC" %.-DESCRIPCIÓN DEL PROCESO S"ERILENE 1&.4.-DESCRIPCIÓN DEL PROCESO
1.-PROCESOS POLIMERIZACION DE POLIETILENO 1..-INTRODUCCION 1.1.-TIPOS DE POLIETILENO
El polietleno es un polímero ermoplástco semicrisalino de color blanquecino y ranslucido, que puede ener esrucuras lineales o ramifcadas. Eisen varios tpos de polietleno, resulado de los di!erenes procesos de polimerización y condiciones de operación los cuales se clasifcan seg"n su rango de densidades, propiedad que re#e$a su esrucura de sus cadenas polim%ricas &ramifcadas, lineales'. 1.2.-PROCESOS Y TECNOLOGÍA DE POLIMERIZACIÓN
(a producción de polietleno depende de acuerdo al medio en el que ranscurre la polimerización, enre procesos a ba$a y ala presión. (os nuevos sisemas caalítcos, permien sinetzar polímeros)
*on deerminadas propiedades mecánicas y +sicas ayor conrol sobre las mismas, con el fn de sats!acer los nuevos requerimienos de la indusria.
2.-POLIMERIZACIÓN A ALTA PRESIÓN
(a polimerización es vía radical libre para la producción de polietleno de ala densidad, se lleva a cabo ba$o condiciones severas de emperaura, presión y en medio adiabátco. En ales condiciones, la polimerización del etleno ocurre en solución obeniendo el polímero disuelo en el eceso de monómero, cuando la mezcla se en!ría las par-culas del polímero precipian en el eceso de monómero /01. 3.- TIPOS DE PROCESOS A ALTA PRESIÓN' 3.- TUBULAR Y AUTOCLAVE , ambos son similares, ecepuando la zona de reacción.
2abla 0. *ondiciones caracerístcas del proceso ubular y auoclave para la producción de polietleno de ba$a densidad &PE34' adapado de /01
Polietileno de baja densidad
Polietileno de alta densidad
caños película termocontraíble envasamiento automático bolsas industriales film para agro bolsas de uso general cables eléctricos (aislantes) tuberías para riego tubos y pomos
envases soplados botellas bidones contenedores industriales cajones bolsas de supermercado bolsas tejidas macetas
4.-POLIMERIZACIÓN A BAJA PRESIÓN
En la acualidad se emplean res tpos de procesos a ba$a presión para la producción de polietlenos. 4.1.-- PROCESO DE POLIMERIZACIÓN EN SOLUCIÓN
5e emplean generalmene caalizadores tpo 6iegler78a9a &2i*l:;g*l<', ba$o cieras condiciones de operación En un reacor tpo auoclave se pone en conaco etleno y co7monómero en medio de benceno o *iclo=eeno, ano el caalizador como el polietleno producido permanecen disuelos despu%s de la reacción, por lo que el disolvene debe ser secuencialmene removido del polímero. >na de las vena$as de ese proceso es el conrol del peso molecular sobre un amplio rango, lo cual se =ace rav%s del conrol de emperaura y adición de =idrógeno, donde a elevadas emperauras de polimerización, se tene alas velocidades de reacción.
Crea polímeros homogéneos de moléculas uniformes, que se utilian para embalajes de comida, films industriales, etc! "l cataliador más utiliado en esta ocasi#n también es el $igler%&atta!
4.2- POLIMERIZACIÓN EN SUSPENSIÓN O SLURRY
En ese proceso el polímero !ormado es insoluble en el medio de reacción &isobuano o =eano', de a=í su nombre de proceso en suspensión o slurry. El proceso de agiación contnua, con caalizadores caalizadores 6iegler78a9a o P=illips da el polímero !ormado que precipia, el cual es removido por decanación, cenri!ugación o flración a partr de ese proceso se obtenen envases. (a vena$a de ese proceso es el ecelene conrol que se tene sobre la emperaura para PE?4. 4.37 POLIMERIZACIÓN EN FASE GAS (a polimerización en !ase gaseosa, se lleva a cabo en un reacor de lec=o #uidizado donde la alimenación de caalizador sólido &com"nmene 6iegler78a9a' es contnua sobre una corriene de etleno en esado gaseoso, es que el genera mayor versatlidad de producos, pues tene la capacidad de producir PE?4, PE4 y PE(34 /@1. (a separación del polímero, recuperación del disolvene y secado del polímero no son necesarias, por lo que el proceso presena imporanes a=orros económicos. En la abla @ se resumen las caracerístcas principales de las condiciones de operación de los procesos de polimerización a ba$a presión.
4el PE?4 A0B se produce a rav%s de procesos en suspensión, <0B utlizando procesos de !ase de gas, y /CB con procesos de solución. 4e PE(34 el :B se produce a rav%s de procesos en suspensión, el @0B en !ase gas, y
(os cinco licenciase más imporanes, en %rminos de capacidad insalada, son (a >nivaton 2ec=nologies es el mayor licenciane con su ecnología >8IPD( con E( <B, seguido de la *=evron P=illips con el /0B. 3P y isui con aproimadamene el /CB. (a producción de la 4oF represena el @B.(a capacidad de producción de polietleno en los "ltmos diez aGos =a eperimenado un crecimieno de acuerdo al tpo de proceso. En !ase gas =a eperimenado un crecimieno promedio de A,/B. (os procesos en suspensión =an crecido a una asa promedio de 0,/B. 5in embargo, ese mismo proceso para polietlenos bimodales crecidoa eperimenado un crecimieno en asas superiores al @B en los "ltmos cinco aGos. Por su pare, los procesos de solución =an eperimenado las asas más ba$as de crecimieno, debido a la !ala de actvidad de concesión de licencias de erceros, y al vez el nivel de difculad de operación del proceso. (os procesos de solución son adecuadas para los producos de mayor valor agregado /1.
5.-CATALISIS Y UNIDADES DE REACCION POLIMERICA
Para evaluar la in#uencia en las propiedades del polímero seg"n de las condiciones de operación y el caalizador, se =an planeado modelos de la cin%tca de reacción de polimerización que poseriormene =an sido simuladas, así ambi%n se esán desarrollando caalizadores con distnas modifcaciones &sopore' para ser evaluadas es unidades de prueba eperimenal &reacor de laboraorio de lec=o #uidizado'. 5.1.-MODELO MATEM(TICO DE LA CIN)TICA DE POLIMERIZACIÓN
4e los procesos desarrollados para la producción de polietleno lineales &PE?4 y PE(34', el proceso de lec=o #uidizado &!ase gas' es uno de los más desacados en los "ltmos aGos, el cual contn"a siendo motvo de investgación, debido a la comple$idad de su !uncionamieno &oscilaciones de la emperaura de operación' e inesabilidad de su comporamieno. 5e =an desarrollado dos modelos maemátcos para la co7polimerización de etleno y /7 bueno con el caalizador 6iegler78a9a para la producción de PE(34, el primero que considera un reacor de mezcla per!eca &*52H' y el segundo se basa en el modelo de unii7(evenspield, asumiendo la eisencia de dos !ases burbu$a y emulsión. ?mbos modelos propuesos incluyen el desarrollo de un modelo cin%tco, que adicionalmene permie predecir propiedades imporanes del polietleno.
TABLA . 2E*8D(DJK?5 P?H? (? PHD4>**IL8 4E PD(IE2I(E8D5 (I8E?(E5
En el balance de masa se consideran los moles de) ineres &nirógeno', del =idrógeno, del etleno &así como del co7monómero', y del co7caalizador. En el balance de energía se considera que la rans!erencia de calor desde las par-culas en crecimieno =acia la !ase gas, es rápida, por lo que la emperaura de las par-culas no es signifcatva, las emperauras de los gases a lo largo del proceso son aproimadamene uni!ormes. El balance dinámico de energía sobre el reacor, permitrá ver la in#uencia de la emperaura en las propiedades del polímero y la producción de polímero.
En la polimerización en !ase gas del etleno a nivel indusrial se tene ba$a conversión por paso, que conduce a una corriene del gas de reciclo considerable, ba$o una relación de :C)/. Por lo ano, el gradiene de concenración vertcal a rav%s del lec=o se supone despreciable así como los gradienes de emperaura radial y vertcal.
Bajo estas consideraciones se ha modelado el proceso de polimerización el reactor tipo CSTR.
.-PROCESOS BASELL
(.$.#LICENCIAS DE BASELL
Innovador proceso MsFingN de !ase gas para la producción de polietleno de ba$a densidad linear &((4PE', media densidad &4PE' y ala densidad &O4PE' .2.-"OSTALEN El proceso MslurryN a
ba$a presión líder para la producción de polietleno de
ala densidad &O4PE' bimodal .3.- LUPOTEC" T El proceso en reacor ubular de ala presión líder
para la producción de
polietleno de ba$a densidad &(4PE' *ompuesos de polipropileno elaborados con aditvos que comprenden desde cauc=o, que proporciona suavidad y elastcidad, =asa alco, cargas minerales y fbra de vidrio, que aporan esabilidad y rigidezQ
El 8egocio de Poliolefnas &Polyolefns 3usiness', el mayor de los negocios básicos de 3asell, comprende las actvidades de polipropileno y de polietleno de la compaGía. Ese negocio se cenra en la ecelencia operatva de planas de producción de escala mundial con suminisros de maeria prima inegrados o económicamene vena$osos. !.-SISTEMAS CATALIZADORES DE BASELL
?van 6 *aalizadores 6iegler PARA POLIETILENO
?van * *aalizadores de cromo POLIETILENO
?van *aalizadores de ealoceno para polipropileno
*on su carera de producos y ecnologías de PD(IE2I(E8D, 3asell. 5e utliza en una gran variedad de aplicaciones y 3asell es un líder en el mercado de la !abricación de polietleno utlizado por los clienes de diversas áreas del moldeo por soplado, como depósios de plástco para combustble, bidones y recipienes, así como grados especiales de erema pureza para envases destnados a uso m%dico y !armac%utco. 4% maeria prima inegrados o económicamene vena$osos.
$.-PRODUCCION "OSTALEN #
Polietleno de ala densidad para aplicaciones de flm, moldeo por soplado, uberías, moldeo por inyección, cinas, monoflamenos y fbras
Oosalen PP Polipropileno de ala densidad para aplicaciones de uberías y láminas Polietleno de ba$a densidad linear basado en mealoceno. $.1.-INTRODUCCION
(a ecnología de proceso Hostalen esá diseGada para producir polietleno monomodal y bimodal de ala densidad &O4PE' de ecelene calidad a partr de monómero de etleno &y comonomero de bueno'. El proceso consise en dos reacores de polimerización que se puede operar en paralelo &produco unimodal' o en serie &produco bimodal'Q el cambio enre los dos modos requiren solo un coro empo de conversión. El caalizador se inyeca en los reacores de lec=o agiado, en los que la !ase liquida posee =eano como agene suspensor. 4espu%s de la reacción, el polímero se separa del lec=o y se seca. (uego, el polvo de polímero se ranspora a las secciones de erusión
"OSTALEN *+,,/*0, TECNOLOGÍA DE PROCESO DE LODOS DE BAJA PRESIÓN PARA LA PRODUCCIÓN DE ALTO RENDIMIENTO DE GRADOS MULTIMODALES DE "DPE
Esa 2ecnología se basa en res reacores en cascada, 4e producción multmodal Hesinas de O4PE multmodal para un alo rendimieno Hesinas con un rendimieno deHigidez ; dureza equilibrio, impaco Hesisencia a la roura, ala resisencia al agrieamieno R vena$as de procesamieno para uso en películas, 5oplado y aplicaciones de uberías. El %io de la ecnología se re#e$a El millón de oneladas de capacidad Oosalen ?*P, En la producción anual en la empresa 4e propiedad oal y 4E EPHE5?5 *D8S>82?5) 3asell Polyolefne JmbO, Tesseling, ?lemania 7 U
Proceso en cascada en suspensión con res agiados Heacores de polimerización en serie 4isribución personalizada del peso molecular *omposición del produco fnal, logrando Y4iseGo molecular adapador. (as condiciones de polimerización se pueden a$usar Independienemene para cada reacor 4iseGo y fabilidad 4esarrollado a partr de los principales Oosalen ,4emosró una ala fabilidad Zuímica del caalizador de 6iegle "nico Probado comercialmene a las capacidades de la plana Oasa :CC V ; a. Esabilidad del proceso en el reacor y (os resulados de =omogeneización en loes a loes consisencia [abrica el O4PE utlizado en ?plicaciones de alo rendimieno
%.- PROCESO "OLSTALEN
.-ETAPAS DEL PROCESO
/.7?limenación del caalizador <.7 Polimerización
LA TECNOLOGÍA DE PROCESOS ACP DE "OSTALEN
>tliza etleno monómero &y bueno7/ *omonómero' para producir O4PE PD(IE2I(E8D 4E ?(2? 4E85I4?4 El proceso consa de res Heacores de polimerización, 2anque &*52H' que !unciona en cascada, con [ase líquida de =eano como medio en el que se suspende la mezcla de reacción.
?plicaciones -picas de los clienes) ?la rigidez, película de ala enacidad, Incluyendo envases y bolsas de embala$e oldeo por soplo grande y pequeGo, Incluidos los bienes de consumo envasados , ubo de presión para el ranspore de gas, agua poable R alcanarillado *inas y monoflamenos, incluidos ?plicaciones en la indusria etl Inyección de moldes, incluso apones R cierres
1&.-PROCESO LUPOTEC" BASELL
PROCESO TUBULAR DE ALTA PRESIÓN Y AUTOCLAVE TECNOLOGÍAS PARA LA PRODUCCIÓN DE COPOLÍMEROS DE LDPE Y EVA 1&.1.-INTRODUCCION
3a$o la marca (upoec=, (yondell3asell D!rece ubos de ala presión y auoclave 2ecnologías de proceso para la producción 4e polietleno de ba$a densidad &(4PE' R *opolímeros de etleno7aceao de vinilo &E\?'. El proceso (upoec= 2 utliza 2ecnología de reacor ubular de ala presión y Producción de (4PE y E\? esándar, mienras que (upoec= ? es el auoclave de ala presión 2ecnología de proceso del reacor para la producción 4e copolímeros especiales de (4PE, E\? con ?lo conenido de \? y diversos *opolímeros y erpolímeros. En odo el mundo, ás de AC licencias para esas ecnologías *on una capacidad oal de más de diez millones 2oneladas anuales, con lo que las *apacidades compuesas de una sola línea de =asa :0C V ; a Para (upoec= 2. PRODUCTOS DE LUPOTEC"
(os procesos cubren oda la gama de [lu$os y densidades, y puede utlizarse (a producción de aplicaciones -picas de (4PE Incluyendo un amplio pora!olio de grados E\?. >n avance en 2ecnología de polietleno 5e descubrió polietleno de ba$a densidad en /UU y alcanzó imporancia comercial 4ebido a su aislamieno el%crico, óptco y propiedades mecánicas. ? rav%s de un *ompromiso con I ] 4, desarrollos en ala presión *on la inroducción de modifcados, de ala presión ?cero que proporciona una mayor Eso =a dado como resulado Inegridad de las planas y ambi%n Presiones operatvas, lo que amplió (4PE en resinas de mayor densidad *on propiedades me$oradas para aplicaciones de película 1&.2.-ANTECEDENTES LUPOTEC"
Esa 4esarrollo !ue crucial para diseGar el (yondell3asell (upoec= 2 plana en ?ube9e,[rancia, como la primera plana en alcanzar una escala mundial *apacidad superior a UCC V ; a. *on la puesa en marc=a del (4PE más grande del mundo Plana en ?l7Subail, ?rabia 5audia, (upoec= 2ecnología =a logrado oro =io En
(a eperiencia 4e más de 0C millones de oneladas de (4PE producido con ecnología (upoec= Polimerización de etleno sin 5olvene de proceso En el proceso de (upoec=, no reaccionó (os monómeros se recuperan consanemene R reciclado >na gama complea de producos (4PE, E\? y comonómero basado en acrílico (4PE modifcado El maerial se mantene al mínimo Ecepcional calidad de produco =omog%nea *on niveles de gel muy ba$os Elimina la necesidad de mezclar ; =omogeneizar 5ilos debido a la consisencia in=erene de la *alidad del produco suminisrada desde el reacor *apacidades de línea "nica de =asa :0C V ; a para 2ubular y /<0 V ; a para el proceso de auoclave 1&.4.-DESCRIPCIÓN DEL PROCESO LUPOTEC"
El proceso general de !abricación puede ser 4ividido en las siguienes unidades de proceso) /.7Pre7compresión de etleno <.7 compresión a *ondiciones de reacción, U.7 reacción de polimerización, :.75eparación de polímero ; gas, 0.7 reciclado de Jases, erusión, peletzación, desgasifcación, A.7?lmacenamieno y envasado. El reacor ubular (upoec= 2 recibe El #u$o oal de etleno desde el =ipercompresor En la enrada de la primera reacción, Precalenada a /0C7/@C ^ * ya Presiones enre
El perfl de emperaura de la reacción mezcla. El reacor de auoclave (upoec= ? Hecibe etleno comprimido de la *ompresor secundario a rav%s del #u$o 5eparadores a punos de reacor designados. >n 5e inyeca un iniciador de peróido líquido
orgánicoPara manener una polimerización contnua Heacción en zonas de emperaura conrolada. >8 odifcador de monómero se inyeca para conrolar las Propiedades del produco. El e#uene del reacor se 4escarga a rav%s de un re!rigerador de 5eparador de ala presión. *apacidad de proceso (upoec= R propiedades del produco
(a ecnología de proceso (upoec= cubre *apacidades ubulares de un solo ren de =asa :0C V ; a R capacidades de auoclave de =asa /<0 V ; a. los *onfguración del sisema de proceso esá Hequisios específcos del produco. >n produco inegral de PE de ba$a densidad Pueden obenerse utlizando el programa (upoec= Proceso, que van desde los grados esándar (4PE ? los copolímeros E\? de ala y ala *omponenes que contenen copolímero. (os Proceso no tene limiaciones con respeco a 8"mero de grados de reacores que puede producir, y (a mezcla de producos se puede a$usar para 4emanda del mercado y produco económico Jamas Heacor de un [H de C,/0 a_ :C y de una densidad de C,/@ a C,U: g ; cm ` U Pueden prepararse en consecuencia. E\? R copolímeros modifcados con acrílico de =asa :CB Para la confguración de la auoclave esán disponibles. ?ditvos com"nmene disponibles, que se utlizanEn odo el mundo en la !abricación de (4PE, 5e incorporan direcamene al produco para ?lcanzar los requisios fnales de propiedad.
11.-SP"ERILENE TECNOLOGÍA DE PROCESO FLEIBLE EN FASE GASEOSA PARA LA PRODUCCIÓN DE TODA LA GAMA DE PRODUCTOS DE POLIETILENO 11.2.-INTRODUCCION
(a ecnología 5p=erilene de (yondell3asell Es un proceso en !ase gaseosa en lec=o #uidizado para la Producción de oda la gama de densidad de Producos de polietleno &PE', a partr de 4ensidad &((4PE' a densidad media &4PE' R ala densidad &O4PE'. (a #eibilidad de Esa ecnología, lo que se demuesra >na eensa carera de califcaciones, permie (os tulares de licencias para ercados de polietleno contnuamene dinámicos En el !uuro. Proceso simple y efciene (a combinación de procesos eendidos [leibilidad, cosos de capial muy compettvo y *oses operatvos muy ba$os, especialmene Efciene de los monómeros, subraya la ?ractvo de esa ecnología a escala mundial Planas. (a probada fabilidad de la plana Permie la ampliación de escala del diseGo, Principios simples, a capacidades de =asa ACC V ; a. (a eensa carera de 5p=erilene PE incluye Jrados de O4PE &C.:C 7 C.A0 g ; cmU', 4PE Jrados &C.UC 7 C.:C g ; cmU' R ((4PE Jrados &C./ 7 C.UC g ; cmU', cual tene 4esarrollado por (yondell3asell y son *omercializados por la empresa y un 8"mero de licenciaarios en odos los principales mercados (os producos ambi%n cubren oda la gama de !undición Kndice &/C ^ *, <,/A Vg', de C,C/ g ; /C min a /CC g ; /C min y más, ?sí como monomodal, amplio y bimodal 4isribuciones de peso molecular que 3uena procesabilidad en odas las aplicaciones. 11.3.-CAPACIDADES DEL PROCESO
4iseGo simple del proceso, e$or efciencia de monómero en su clase *onrolado mor!ológicamene y cin%tcamene con *aalizadores, proporcionando una 4inámica del #u$o, [acores de ala !recuencia, *apacidades disponibles =asa ACC. 11.4.-DESCRIPCIÓN DEL PROCESO DE SP"ERILENE
El proceso de 5p=erilene, en combinación con El rendimieno consane de los caalizadores ?van, Proporciona una ecelene esabilidad operatva ? una ala fabilidad. >na salida de reacor "nica el 5isema en la base del reacor permie ?lamene efciene, la retrada contn"a de Produco con mínima acumulación de gas. 4i!erene a 2ecnologías compettvas que requieren un semillero R el almacenamieno y la rans!erencia asociados 5isemas, el reacor en el proceso de 5p=erilene Puede iniciarse con los caalizadores ?van 6 y 8o requiere un semillero de polímero. (a ecnología de 5p=erilene tene una *apacidad probada de operar con dos reacores en series. El segundo reacor puede ser Insalado en la consrucción de la plana, o Plana de un solo reacor en una !ase poserior para Produco.
(os !acores en #u$o que superan el A por cieno pueden 5er paenado. 2ecnología de conrol esátco que práctcamene Elimina las láminas en las paredes del reacor. 12.-PROCESO DE SP"ERILENE
Propiedades del produco R rendimieno (a confguración esándar del proceso (a ecnología 5p=erilene o!rece una Heacor y sisema de recirculación. Ese diseGo ?barca oda la gama de densidad de PE desde C,/ a C,A0 g ; cm ` U, un rango de índices de !usión 4e C,C/ a /CC g ; /C min. >so de ?van 6 *aalizadores 6iegler y *romo ?van * *aalizadores, el proceso de 5p=erilene produce Producos monomodales ales como ((4PE para película, O4PE para moldeo por inyección y 4PE para Hoo moldeo y etles. El O4PE y 4PE Producidos por el proceso de 5p=erilene cubren Jama complea de grados para moldeo por soplado, ubería R aplicaciones de la película. >na plana con dos reacores de !ase gaseosa proporciona ?cceso a los grados de O4PE bimodal para películas, oldeo y uberías de presión, incluyendo PE/CC. (a plana ambi%n contn"a produciendo Jrado monomodal de calidad operando los dos Heacores con composiciones de gas id%ntcas.
