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TEMA 0 INTRODUCCIÓN A LOS PROCESOS PETROQUÍMICOS

Prof: José Núñez Septiembre de 2013

CONTENIDO 1. Introducción. 2. La industria Química. 3. Proceso Químico. 4. Petroquímica. 5. Materias Primas. 6. Energía y Abastecimiento de Materias Primas. 7. Característica de la Industria Química. 8. Productos Petroquímicos. 9. Vía de Obtención de Productos Petroquímicos. 10. Tipos de Complejos Petroquímicos. 11. La industria Petroquímica Venezolana. PEQUIVEN, S.A. 12. Interacción Petroquímica y Refinación.

1. INTRODUCCIÓN La Petroquímica es una de las ramas de la industria química que utiliza derivados seleccionados del petróleo y el gas natural como materia prima para manufacturar una extrema variedad de productos petroquímicos y químicos valiosos. Los productos petroquímicos básicos que se obtienen se diferencian en función a su utilidad, mercado y tecnologías. En la industria petroquímica se obtienen diversos productos químicos a partir, directa o indirectamente, de los hidrocarburos del petróleo o del gas natural. Las tres vías principales para obtener estos productos se inician con el gas de síntesis (CO/H2), olefinas o BTX (Benceno, Tolueno y Xilenos), que son materia prima para la producción de muchos intermediarios petroquímicos y de productos básicos de uso masivo. La industria petroquímica se ha identificado principalmente con la producción de básicos masivos (commodities), aunque cada vez es mayor la tendencia de ir incorporando productos intermedios, tal como es el caso de las resinas termoplásticas.

2. LA INDUSTRIA QUÍMICA La industria química envuelve el uso de procesos químicos como reacciones químicas y operaciones unitarias para producir una gran variedad de materiales sólidos, líquidos o gaseosos. La mayoría de estos productos son usados en la manufactura de otros artículos, aunque un número pequeño de los productos son usados directamente por los consumidores. La industria química se ocupa de la extracción y procesamiento de las materias primas, tanto naturales como sintéticas, y de su transformación en otras sustancias con características diferentes de las que tenían originalmente, para satisfacer las necesidades de las personas mejorando su calidad de vida. Su objetivo principal es elaborar un producto de buena calidad con el costo más bajo posible, y tratando de ocasionar el menor daño posible al medio ambiente. Existen dos tipos de industria química: Industria química de base: Utilizan estas materias primas básicas y elaboran productos intermedios que, a su vez, sirven de materia prima para otras industrias Industrias químicas de transformacion: Están destinadas al consumo directo de las personas, emplean como materias primas los productos elaborados por las industrias químicas de base. La química fina, como se le denomina a este sector industrial, comprende numerosas industrias especializadas (medicamentos, fertilizantes, plaguicidas, colorantes, etc.).

2. LA INDUSTRIA QUÍMICA La industria química comprende las industrias que producen químicos industriales. Centrado a la economía del mundo moderno, la industria química convierte materia prima (petróleo, gas natural, aire, agua, metales y minerales) en más de 70000 diferentes productos. Productos: Polímeros y plásticos, especialmente polietileno, polipropileno, policloruro de vinilo, polietilen tereftalato, poliestireno y policarbonato comprenden 80% de la producción de la industria a nivel mundial. Los químicos son utilizados para producir una gran variedad de bienes de consumo, así como también materias primas para la agricultura, manufactura, construcción e industria de servicios. La industria química por sí sola, consume 26% de su propia producción.

Las principales industrias incluyen cauchos y productos plásticos, textiles, refinación de petróleo, pulpa y papel, y metales primarios. Ventas: Las ventas de la industria química pueden ser divididas en las siguientes categorías: •Químicos Básicos: 35 a 37% de las ventas en $. •Ciencias de la vida: 30% de las ventas en $. •Químicos Especiales: 20 a 25% de las ventas en $. •Productos del consumidor: Cerca de 10% de las ventas en $.

2. LA INDUSTRIA QUÍMICA 1.- QUÍMICOS BÁSICOS: Los químicos básicos o “Commoodity chemicals” son la categoría más amplia de la industria química incluyendo, polímeros, intermediarios petroquímicos, otros derivados, químicos industriales, químicos inorgánicos y fertilizantes. a.- Polímeros: este representa el segmento de mayores ingresos, cerca del 33% de las ventas de los químicos básicos, incluyen todas las categorías de plásticos y fibras hechas por el hombre. El mayor mercado para los plásticos son empaques, seguido por construcción del hogar, contenedores, electrodomésticos, tuberías, transporte, juguetes, juegos, entre otros. El mayor volumen de producción de los polímeros es del Polietileno, PVC, Polipropileno, Poliestireno, nylon y acrílicos. Las principales materias primas paro los polímeros son petroquímicos intermediarios. b.- Los petroquímicos intermediarios: son principalmente producidos a partir de LPG, gas natural, y petróleo crudo. Su volumen de ventas es cerca del 30% de las ventas totales de los químicos básicos. Típicamente, los productos de mayor volumen de producción incluyen etileno, propileno, benceno, tolueno, xilenos, metanol, monocloruro de vinilo, estireno, butadieno y óxido de etileno. Estos químicos son los puntos de partida para la mayoría de los polímeros y otros compuestos químicos orgánicos así como también muchos de la categoría de químicos especiales. c.- Otros Derivados: e industriales básicos incluyen cauchos sintéticos, surfactantes, colorantes y pigmentos, resinas, carbón, explosivos, y productos de caucho que contribuyen con el 20% de las ventas de los químicos básicos.

2. LA INDUSTRIA QUÍMICA d.- Químicos Inorgánicos: (Cerca del 12% de las ventas de la industria química básica), siendo las más antigua de las categoría de la industria química. Los productos incluyen sal, cloro, soda cáustica, soda ash, ácidos (como ácido nítrico, ácido fosfórico y ácido sulfúrico), dióxido de titanio y peróxido de hidrógeno. e.- Fertilizantes: son la menor categoría (cerca de 6% de las ventas) e incluyen fosfatos, amoniaco entre otros. 2.- CIENCIAS DE LA VIDA: Cerca del 30% de las ventas en $ de la industria química incluyen químicos distinguidos y sustancias biológicas, farmacéuticas, diagnósticos, productos de salud animal, vitaminas y pesticidas. Mientras que la producción de este sector es mucho menor en volumen que otros sectores, sus productos tienden a tener muy altos precios. Los pesticidas, representan cerca del 10% de esta categoría e incluyen herbicidas, insecticidas y fungicidas.

3.-QUÍMICOS FINOS: son una categoría de relativo alto valor, y de crecimiento rápido con diversos mercados de productos finales. Los productos son vendidos por lo que pueden hacer más que por los químicos que contienen. Los productos incluyen químicos electrónicos, gases industriales, adhesivos y sellantes así como también revestimientos, limpiadores químicos industriales y catalizadores. 4.- PRODUCTOS DEL CONSUMIDOR: Los productos del consumidor incluyen las ventas de productos directos como jabones, detergentes y cosméticos.

2. LA INDUSTRIA QUÍMICA Principales Sectores de la Economía Desarrollada

2. LA INDUSTRIA QUÍMICA Sector Manufacturero

2. LA INDUSTRIA QUÍMICA Manufactura Química

2. LA INDUSTRIA QUÍMICA

2. LA INDUSTRIA QUÍMICA Sectores Industriales



3. PROCESO QUÍMICO El objetivo principal de la industria de procesos químicos es combinar unidades de procesamiento tales como: reactores químicos, columnas de destilación, unidades de extracción, evaporadores, intercambiadores de calor, entre otros, integrados de una forma racional de manera de transformar materias primas y entradas energéticas en un producto acabado.

Materias Primas

Energía

PROCESO QUÍMICO

Producto Acabado Energía

Desperdicios, Desechos Cualquier unidad de procesamiento, o combinación de unidades de procesamiento utilizada para la transformación de materias primas (a través de cualquier combinación de cambios químicos, físicos, mecánicos o térmicos) en un producto acabado es un proceso químico. Principios Básicos: Operar las unidades de procesamiento en forma segura. Mantener los flujos de producción Mantener la calidad del producto.

3. PROCESO QUÍMICO

4. PETROQUÍMICA La Petroquímica es la más joven de las industrias a base de hidrocarburos. En la industria petroquímica se obtienen diversos productos químicos directamente o indirectamente a partir de los hidrocarburos del petróleo o del gas natural. Por lo general el término no incluye los hidrocarburos combustibles, lubricantes, ceras ni asfaltos. Una definición más amplia es que los productos petroquímicos son compuestos orgánicos e inorgánicos y mezclas que incluyen: Químicos orgánicos Intermediaros cíclicos Plásticos y resinas Fibras sintéticas Elastómeros Colorantes orgánicos Pigmentos orgánicos Detergentes Agentes tensoactivos Amoníaco.

4. PETROQUÍMICA La importancia de la petroquímica estriba en su capacidad para producir grandes volúmenes de productos a partir de materias primas abundantes y a bajo precios. La mayor parte de los compuestos petroquímicos son orgánicos. Sin embargo, también varios productos inorgánicos se producen en grandes cantidades a partir del petróleo, como por ejemplo el amoniaco, el azufre entre otros. Tanto las operaciones petroquímicas como las operaciones petroleras están sujetas al comportamiento de los mercados internacionales. Pues, es natural que siendo los derivados del petróleo y del gas los insumos básicos para los procesos petroquímicos, cualquier cosa que suceda en esas dos ramas de la industria necesariamente repercutirá en la petroquímica mundial. Por ejemplo, la disminución en el consumo de petróleo en 1981 y 1982 repercutió en la refinación de crudos, lo cual también afectó a la industria petroquímica tanto en las operaciones como en los proyectos y planes. En casi todos los países del mundo se hicieron reajustes, tomando en consideración factores nacionales e internacionales como: • Capacidad de producción de las plantas. • Eficiencia de las plantas. • Tipos de productos elaborados. • Demanda y precios de productos. • Costo, rentabilidad y beneficios.

5. MATERIAS PRIMAS El desarrollo de la química moderna en los últimos 50 años claramente han demostrado que el petróleo y el gas natural son las materias primas ideales para la síntesis de la mayoría de los productos químicos de mayor consumo. Además de su gran abundancia y disponibilidad, está formado por una gran variedad de compuestos que presentan todas las estructuras carboniladas posibles, lo que permite acrecentar aún más las posibilidades de nuevos productos.

En los años 60, los EE.UU. construyeron su crecimiento petroquímico a base del etano que obtenían como subproducto de sus grandes yacimientos de gas natural. Este etano tenía bajo costo, y era ideal para la producción de etileno.

Por el contrario, Europa y Japón, que tenían pocos recursos de gas natural, basaron su desarrollo petroquímico en la nafta que obtenían como subproducto de la refinación de crudo, en cantidades superiores a las necesidades de gasolina, debido a la alta demanda de combustibles pesados, principalmente fuel oil pesado, para la producción de energía eléctrica.

5. MATERIAS PRIMAS a).- Gas Natural: es una mezcla de hidrocarburos gaseosos y algunas impurezas que resultan de la descomposición de la materia orgánica. Estos hidrocarburos son metano (principal constituyente), etano, propano, butanos, pentanos y cantidades pequeñas de hexanos, heptanos, octanos y gases más pesados, con impurezas de vapor de agua, CO2, H2S, mercaptanos y gases no combustibles (He, N2). De acuerdo a su procedencia el gas natural se clasifica en: Gas Natural No Asociado: se obtiene directamente del subsuelo y se encuentra en solución con hidrocarburos líquidos no más pesados que las gasolinas naturales (hasta C10). Gas Natural Asociado: es el gas que a condiciones de yacimiento se encuentra formando soluciones verdaderas con el crudo, y que al producirse éste, se separa de la fase líquida. La composición del gas natural es variable, aunque el metano es el componente que generalmente se encuentra en mayor proporción. En Venezuela el 11% del gas natural es no asociado y el 89% asociado para principios del año 2000.

5. MATERIAS PRIMAS a).- Gas Natural:

5. MATERIAS PRIMAS a).- Gas Natural: El gas natural es sometido a una serie de procesos para purificarlo y separarlo en los hidrocarburos que lo constituyen.

Inicialmente se deshidrata el gas natural mediante procesos de adsorción (p.e, alúmina activada), y luego se enfría a muy baja temperatura para condensar los componentes más pesados y separarlos por destilación en: - Gas residual (principalmente metano, Desmetanizador) - Etano (Desetanizador) - Propano (Despropanizador) - Butanos y gasolina natural (hidrocarburos C5+, Desbutanizador). El etano se trata con soluciones acuosas de etanolaminas (principalmente mono y dietanolaminas, MEA y DEA) para remover los gases ácidos: sulfuro de hidrógeno y monóxido de carbono. También se pueden utilizar sulfolano (sulfona de tetrametileno), carbonato de potasio, diglicolamina (DGA), solución de soda cáustica, etc.

5. MATERIAS PRIMAS

b).- Gas de Refinería: Los gases provenientes de la destilación primaria del crudo. Gases provenientes de la estabilización de gasolinas naturales y de fraccionamiento. Los gases provenientes de la descomposición térmica y catalítica destructiva. c).- Fracciones Líquidas: Las gasolinas naturales y de procesamiento termocatalíticos (Reformación catalítica). Naftas de destilación primaria. Gasóleos. d).- Fracciones Sólidas: Parafinas que se utilizan para la fabricación de los ácidos grasos. e).- Carbón Por licuefacción del carbón, (Síntesis Ficher Tropsch).

5. MATERIAS PRIMAS

5. MATERIAS PRIMAS

LA INDUSTRIA DEL GAS NATURAL



LPG Worldwide Consumption in 2005 Millions tonnes PETROCHEMICALS

48,1

REFINERY

12

AGRICULTURE

DOMESTIC AND COMMERCIAL

-

P612 – Avril 2007

107

INDUSTRY

26,8

AUTOMATIVE

18

TOTAL

Source : WLPGA SEG

3,4

215,3

% 22 6

2 50 12

8 100






PETRÓLEO Y GAS EN VENEZUELA

LA INDUSTRIA PETROLERA

La industria petrolera incluye procesos globales de exploración, extracción, refino, transporte (frecuentemente a través de buques petroleros y oleoductos) y mercadeo de productos del petróleo. Los productos de mayor volumen en la industria son combustibles como fuel oil, diesel y gasolina. El petróleo es la materia prima de muchos productos químicos incluyendo productos farmacéuticos, disolventes, fertilizantes, pesticidas y plásticos. La industria del petróleo se divide normalmente en dos fases: "Upstream": Exploración y Producción. Mejoramiento "Downstream": Transporte, Refinación, Venta y Distribución. En las grandes empresas petroleras, también se incluye la Industria Química “Chemicals”. En algunas ocasiones como una rama Independiente y en algunos casos dentro de “Downstream”.

LA INDUSTRIA PETROLERA 350000

M$

300000

Others : transport, marketing (estimates) Petrochemical Refining Exploration/Production

250000

200000

150000

100000

50000

0 1970 1972 1974 1976 1978 1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 Source: IFPSEG & CEGS 801*33 – November 2006

Including China and Russia since 2002



6. ENERGÍA Y ABASTECIMIENTO DE MATERIAS PRIMAS

La accesibilidad a fuentes de energía y materias primas y las consecuencias de sus precios, han determinado en todo tiempo la base teórica de la instauración o ampliación de la industria química. El carbón, el gas natural y el petróleo, tienen que proporcionarnos en nuestros días no solo energía, sino también materias primas para cubrir nuestras necesidades. En ningún sector de producción industrial es tan completa esta dependencia entre energía y materia prima como en la industria química, que se ve afectada por cualquier variación en la disponibilidad de las mismas, puesto que es la mayor consumidora de energía y también de reservas fósiles naturales. Todos los esfuerzos a corto y mediano plazo deben concentrarse, por una parte, en el problema de poder ampliar la flexibilidad de la provisión de materias primas para la química y, de otra, satisfacer las demandas cada vez mayores del sector energético.

A largo plazo debe intentarse el desacoplamiento de la inevitable doble función de los combustibles fósiles, para poder conservar el mayor tiempo posible tan imprescindible materia prima básica para su transformación en la industria química.

7. CARACTERÍSTICA DE LA INDUSTRIA PETROQUÍMICA La industria petroquímica necesita del abastecimiento abundante y continuo de materias primas y ciertos márgenes de beneficios en vista de la elevada escala de producción y del empleo de procesos continuos y automatizados. Es una industria intensiva en capital y la mano de obra directa tiene una participación relativamente baja en el costo del producto. Requiere, de modo general, suministro confiable de servicios industriales tales como: vapor, electricidad, combustible, tratamiento de efluentes industriales, almacenamiento, manejo y despacho de productos, etc. Tienden a concentrarse en complejos integrados para aprovechar las economías de escalas y compartir costos de inversión y de operación de las infraestructuras. Caracteriza igualmente a esta industria la continua exigencia de investigación necesaria para el desarrollo de nuevos procesos y productos.

Se presentan condiciones de operación muy variadas presiones y temperaturas en todos los rangos, atmósferas altamente corrosivas, etc. Algunas características son: Participación en el mercado internacional Industria intensiva en capital Libertad de Mercado Fuerte regulación ambiental y de seguridad Alto desembolso en investigación y desarrollo.

7. CARACTERÍSTICA DE LA INDUSTRIA PETROQUÍMICA

8. PRODUCTOS PETROQUÍMICOS

En menos de 40 años los productos de la industria petroquímica han revolucionado nuestra forma de vida. La categoría mayor de estos productos está constituida por los plásticos y las resinas. Otra categoría son las gamas de cauchos sintéticos, siendo la industria de neumáticos y calzados los principales usuarios de este producto. Las fibras sintéticas representan cerca del 35% de los requerimientos de la industria textil mundial; las principales las poliamidas (nylons), poliéster y acrílicos. Otra categoría importante de productos de la industria petroquímica incluye a los solventes y los detergentes. Los solventes son usados en la industria de pinturas y recubrimientos, procesos químicos y farmacéuticos. Los detergentes, por su parte de amplia utilización hoy en día, cobran importancia pues además de ser efectivos deben ser biodegradables a fin de preservar el ambiente. Otro producto petroquímico importante es el metanol, utilizado en la manufactura de resinas y de otros productos intermedios. Además de los químicos-orgánicos, un considerable volumen de productos químicos inorgánicos son derivados del petróleo y del gas natural aunque no son clasificadas algunas veces como productos petroquímicos. Es más importantes de estos es el amoniaco, el cual constituye una valiosa fuente de nitrógeno para la manufactura de los fertilizantes.

8. PRODUCTOS PETROQUÍMICOS Productos Básicos: metanol, etileno, propileno, butadieno, butano, benceno, tolueno y xilenos. Productos Intermedios: plásticos y resinas, fibras, elastómeros, solventes, agentes tensoativos, revestimientos, etc. Productos Terminados: para la agricultura, la construcción, electricidad, transporte, tapicería, revestimientos, adhesivos, tintas, vestidos y otros productos. Clasificación de los Productos:

Productos intermedios de primera generación (alta reactividad química): a).- Hidrógeno, amoniaco y metanol b).- Olefinas y dienos c).- Hidrocarburos Aromáticos d).- Acetileno Productos intermedios de segunda generación, que se obtienen al incorporar los distintos heteoátomos (O, S, N, Cl, etc) a las moléculas de estos productos por medio de una nueva seria de operaciones químicas. Productos terminales (de consumo): a).- Materiales plásticos b).- Fibras sintéticas c).- Solventes d).- Detergentes, etc.

8. PRODUCTOS PETROQUÍMICOS El 90% (aproximadamente) de la producción de la industria petroquímica se basa en los siguientes productos: Etileno Propileno Olefinas C4 Benceno Tolueno Xilenos Gas de Síntesis (H2, NH3, CH3OH).

9. VÍAS DE OBTENCIÓN DE PRODUCTOS PETROQUÍMICOS

10. TIPOS DE COMPLEJOS PETROQUÍMICOS Tipos de Complejos Petroquímicos: Complejos Basados en Gas de Síntesis: en los cuales se producen fertilizantes y resinas. Sus procesos están centrados en la reformación con vapor de hidrocarburos livianos (metano, etano, etc) o de la nafta; o en la oxidación parcial de los hidrocarburos más pesados (gasóleos, residuo, etc). En estos casos se produce primero una mezcla de CO/H2, la cual después de adaptarla, se utiliza en la producción de hidrógeno, en la síntesis de amoniaco o metanol, seguida de la de formol, ácido acético, etc. Complejos Olefínios y/o diolefínicos: en los cuales los procesos básicos consisten en la pirólisis con vapor del etano, propano, nafta como también gasóleo o crudo.

Complejos Aromáticos: más específicos para las refinerías en la producción de combustibles de alto octanaje, que se centra en la reformación catalítica. En la industria petroquímica, se utilizan para producir principalmente benceno, tolueno, xilenos y etilbenceno utilizando nafta como materia prima.

11. LA INDUSTRIA PETROQUÍMICA VENEZOLANA. PEQUIVEN, S.A . En Venezuela se dedican a la elaboración de productos petroquímicos el estado venezolano (a través de PEQUIVEN, ex-filial de PDVSA), empresas mixtas y empresas de capital totalmente privado. Para el desarrollo de sus actividades Pequiven cuenta con: Tres Complejos Petroquímicos: Morón, Ana María Campos y General José Antonio Anzoátegui, ubicados en los estados Carabobo, Zulia y Anzoátegui, respectivamente. Una sede corporativa situada en Valencia, estado Carabobo. Una planta de BTX en la Refinería El Palito, PDVSA. Una mina de Roca Fosfática en el estado Falcón. Dos terminales marinos dentro de los complejos Ana María Campos y José Antonio Anzoátegui. Un terminal marino dentro de la compañía anónima Productos de Alcoholes Hidratados (Pralca) empresa mixta de Pequiven, ubicada en la Costa Oriental del Lago, en el estado Zulia. Un Terminal en Borburata, estado Carabobo. Tres Unidades de Comercialización: Fertilizantes, Productos Industriales y Olefinas y Plásticos. 22 Empresas Mixtas. Nueve Empresas Filiales. Una Consultoría Ambiental. Una empresa de Investigación y Desarrollo (Indesca).

11. LA INDUSTRIA PETROQUÍMICA VENEZOLANA. PEQUIVEN, S.A . UNIDADES DE NEGOCIO Pequiven está organizada en tres diferentes unidades de negocio: la Unidad de Negocio de Fertilizantes (UNFER), la Unidad de Negocio de Olefinas y Plásticos (UNOP) y la Unidad de Negocio de Productos Industriales (UNPI), las cuales tienen bajo su responsabilidad la producción y la comercialización de los diferentes productos generados por Pequiven en sus diferentes áreas operacionales.

11. LA INDUSTRIA PETROQUÍMICA VENEZOLANA. PEQUIVEN, S.A . UNIDAD DE NEGOCIO DE FERTILIZANTES Tiene como responsabilidad la producción, almacenaje, transporte, distribución y comercialización de todos los fertilizantes necesarios para abastecer, en primer lugar, la demanda nacional y exportar los excedentes. Adicionalmente, ejecuta programas educativos orientados a la preservación del ambiente y el uso racional de los fertilizantes.

El mercado interno es la prioridad para Pequiven y por medio de la UNFER y en coordinación con el Ministerio del Poder Popular para Agricultura y Tierras, es atendido en calidad y cantidad, tanto en el ciclo de siembra de invierno, como en el ciclo norte verano, lo que se traduce en un gran esfuerzo logístico, debido a la gran cantidad de producto que se moviliza a lo largo y ancho de nuestro territorio durante todo el año. La fortaleza en el mercado internacional se encuentra orientada hacia los mercados del Caribe, Norte, Centro y Suramérica, región ésta en la que somos la referencia en cuanto a producción y precios.

11. LA INDUSTRIA PETROQUÍMICA VENEZOLANA. PEQUIVEN, S.A . UNIDAD DE NEGOCIO DE FERTILIZANTES Principales productos que comercializa: Ácido fosfórico Ácido Sulfúrico Amoniaco Fosfato Diamónico (DAP) Granulados NPK Óleum Roca Fosfática Roca Parcialmente acidulada Solución Amoniacal Sulfato de Amonio Úrea Caprolactama Fosfato Tricálcico Nitrato de Potasio

11. LA INDUSTRIA PETROQUÍMICA VENEZOLANA. PEQUIVEN, S.A . UNIDAD DE NEGOCIO DE OLEFINAS Y PLÁSTICOS Tiene como responsabilidad la producción, almacenaje, transporte, distribución y comercialización de las Olefinas y las Resinas Plásticas, tanto a nivel nacional como internacional.

También cuenta con un Centro Socialista de Investigación y Desarrollo, el cual soporta todos los desarrollos de Pequiven y las empresas mixtas en el área de polímeros, además de dar soporte técnico al sector transformador del plástico en nuestro país. La UNOP tiene como responsabilidad, garantizar la calidad y el suministro de las resinas plásticas a las empresas transformadoras en Venezuela, con la finalidad de impulsar la producción de bienes terminados y generar así mayor valor agregado para Venezuela. Principales Productos: Etileno Propileno Cloruro de Vinilo (MVC) Policloruro de Vinilo (PVC) Ácido clorhídrico/Hipoclorito de Sodio Cloro Gasolina de Pirólisis

11. LA INDUSTRIA PETROQUÍMICA VENEZOLANA. PEQUIVEN, S.A . UNIDAD DE NEGOCIO DE OLEFINAS Y PLÁSTICOS Principales Productos (cont): Dicloroetano (ED) Polietileno de Alta Densidad Polietileno de Baja Densidad Polietileno Lineal de Baja Densidad Polipropileno Soda cáustica

11. LA INDUSTRIA PETROQUÍMICA VENEZOLANA. PEQUIVEN, S.A . UNIDAD DE NEGOCIO DE PRODUCTOS INDUSTRIALES La Unidad de Negocios de Productos Industriales (UNPI), representa una de las tres ramas del negocio que estratégicamente maneja Pequiven para la producción, distribución y comercialización de los productos generados en sus diferentes áreas, a los efectos de impulsar el desarrollo del país. Operativamente está integrada al Complejo Petroquímico Ana María Campos, estado Zulia, al Complejo Petroquímico José Antonio Anzoátegui y a las empresas mixtas Metanol de Oriente y Supermetanol, ubicadas en este mismo condominio industrial, así como al Terminal de Distribución Borburata y a la Refinería El Palito (Planta BTX), estado Carabobo. Tiene la responsabilidad de producir, almacenar, transportar, distribuir y comercializar aromáticos, oxigenados, clorados y los productos químicos y petroquímicos, en el ámbito nacional e internacional. Benceno Tolueno, Xilenos Ácido Fosfórico Alquilbencenos Anhidrido ftálico Clorofluorometanos Etilenglicoles Metanol MTBE Óxido de Etileno

11. LA INDUSTRIA PETROQUÍMICA VENEZOLANA. PEQUIVEN, S.A . COMPLEJO PETROQUÍMICO MORÓN Ubicado en las costas del estado Carabobo, en las cercanías de la población de Morón, este Complejo inició sus operaciones en 1956, con capacidad para producir 150 MTMA de fertilizantes nitrogenados y fosfatados, la cual fue expandida a 600 MTMA durante el período 1966-1969. Desde esa fecha, el complejo ha ampliado su capacidad de producción hasta alcanzar el nivel actual superior a 1,97 MMTMA (tiene una capacidad actual de 1588 MTMA y para el año 2013 contará con una capacidad adicional de 2547 MTMA). Su producción es destinada básicamente a la manufactura de Urea, SAM (Sulfato de Amonio) y Fertilizantes Granulados NPK/NP.

Así mismo, el Complejo Morón está provisto de instalaciones capaces de autoabastecer los servicios industriales que requieren sus operaciones. Su fuente principal de agua la constituye el embalse construido sobre el río Morón, del cual se obtiene el 100 % del agua requerida. También posee dos generadores de 20 MW cada uno para suplir la demanda eléctrica y, además, dispone de seis compresores de aire para la instrumentación.

11. LA INDUSTRIA PETROQUÍMICA VENEZOLANA. PEQUIVEN, S.A . COMPLEJO PETROQUÍMICO MORÓN

11. LA INDUSTRIA PETROQUÍMICA VENEZOLANA. PEQUIVEN, S.A . COMPLEJO PETROQUÍMICO ANA MARÍA CAMPOS Ubicado en la costa oriental del Lago de Maracaibo del estado Zulia, este Complejo tiene una capacidad instalada de 3,5 MMTMA de Olefinas, resinas plásticas, vinilos y fertilizantes nitrogenados. Su construcción en 1976 aumentó significativamente la expansión de las actividades petroquímicas venezolanas e impulsó el aprovechamiento del gas natural como fuente básica de insumos para estas operaciones. Líneas de Producción En el Complejo a partir del Gas natural y la Sal, se desarrollan tres líneas de productos de naturaleza eminentemente estratégica para la región y el país, cuyos usos y aplicaciones están asociados con la vida diaria de toda la población. Fertilizantes Cloro y Soda Plásticos

11. LA INDUSTRIA PETROQUÍMICA VENEZOLANA. PEQUIVEN, S.A . COMPLEJO PETROQUÍMICO ANA MARÍA CAMPOS

11. LA INDUSTRIA PETROQUÍMICA VENEZOLANA. PEQUIVEN, S.A . COMPLEJO PETROQUÍMICO JOSE Denominado oficialmente como Complejo Petroquímico General de División José Antonio Anzoátegui se inauguró el 14 de agosto de 1990, con el fin de impulsar el desarrollo de la petroquímica en el Oriente del país y actuar como condominio industrial de las empresas mixtas que operan en el área, mediante el suministro de los servicios básicos necesarios para su operación.

El Complejo Petroquímico José Antonio Anzoátegui, está ubicado en el estado Anzoátegui, tiene una superficie de 740 hectáreas donde se han instalado las plantas de las empresas mixtas en las cuales Pequiven tiene participación accionaria.

11. LA INDUSTRIA PETROQUÍMICA VENEZOLANA. PEQUIVEN, S.A . AROMÁTICOS BTX En 1988 se inició en la refinería El Palito, de Petróleos de Venezuela, la construcción de un complejo de Aromáticos para surtir a la industria petroquímica a la industria petroquímica nacional de Benceno, Tolueno, Ortoxileno y Copesol (BTM). El proyecto contempló la modernización y el incremento de la capacidad de las unidades de hidrotratamiento y reformación catalítica de la Refinería El Palito, la construcción de una unidad de extracción y fraccionamiento de aromáticos y otra de fraccionamiento de xilenos además de las unidades de isomerización de xilenos y de hidrodesalquilación térmica, y finalmente las facilidades que ofrecen las infraestructuras de almacenamiento y despacho de buques y camiones cisternas.

11. LA INDUSTRIA PETROQUÍMICA VENEZOLANA. PEQUIVEN, S.A . En Junio del 2005 se formalizó la creacción del Corporación Petroquímica Venezolana (CPV), con lo cual se separa Pequiven de PDVSA. La materia prima utilizada en estos complejos petroquímicos es el gas natural y sus componentes:

Complejo Ana María Campos (El Tablazo, Zulia): se utiliza gas natural asociado proveniente de las áreas productoras del centro-sur del Lago de Maracaibo, él cual es procesado en una planta de procesamiento de gas y separado a metano, etano, propano, butanos y gasolina natural. Complejo Morón: el gas natural se utiliza directamente y es obtenido de los yacimientos de Anaco (Anzoátegui) y de las Mercedes (Guárico). Complejo José Antonio Anzoátegui (Jose): se utilizan los butanos del Complejo Criogénico y gas natural.

11. LA INDUSTRIA PETROQUÍMICA VENEZOLANA. PEQUIVEN, S.A . La producción de Pequiven cubre más de 40 renglones entre materias primas básicas, productos intermedios y productos destinados al consumidor final. La capacidad de producción total de Pequiven y las empresas mixtas fue de 9615 MTMA en el 2006 (en 1999 la capacidad total era de 8200 MTMA: 4900 MTMA en sus propias plantas y 3300 MTMA de las empresas mixtas). Las ventas de Pequiven, incluidas las de sus empresas mixtas filiales, en el 2000 estuvieron en el orden de 1008 millones de dólares, en tanto que las empresas mixtas superaron los 770 millones de dólares anuales. Pequiven cuenta con una serie de ventajas comparativas que ofrece Venezuela en el área petroquímica: País petrolero con abundantes reservas de gas natural. Posición geográfica favorable para acceder a mercados regionales y globales en crecimiento. Disponibilidad de una importante infraestructura industrial en áreas clave para la expansión.

11. LA INDUSTRIA PETROQUÍMICA VENEZOLANA. PEQUIVEN, S.A . Participa directamente en 17 empresas mixtas del sector con socios nacionales e internacionales: Corporación Comercializadora de Petroquímicos y Químicos (COPEQUIM) Investigación y Desarrollo, C.A. (INDESCA) Grupo Zuliano. Aguas Industriales de Jose. Corporación Americanas de Resinas, C.A. (Coramer) FertiNitro . Olefinas del Zulia. Metor. Propilven. Produsal. Química Venoco. Supermetanol. Superoctanos. Tripoliven. Clorovinilos del Zulia. Polinter. Monómeros Colombo-Venezolanos (Barranquilla-Colombia).

12. INTERACCIÓN PETROQUÍMICA Y REFINERÍA

Petroquímica del Gas ( Etano - Propano)

ETANO PROPANO

GAS

Complejo El Tablazo

ETILENO

PROPILENO

MATERIA PRIMA

PRODUCTOS BASICOS

•Etanol

• Empaques

•Etil Benceno

• Botellas

•Dicloruro de Etileno

• Cauchos

•Cloruro de Etileno

•Polietilenos •Oxido de Etileno •PVC

• Muebles • Pinturas • Juguetes • Recubrimientos

•Polipropileno •Isopreno

•Tetramero de

• Fibra de vidrio • Cassettes • Goma espuma • Aislamientos

Propileno

• Textiles

•Isopropanol

• Detergentes

•Cumeno

• Adhesivos

•Nylon

• Mangueras

•Poliester

• Etc...

PRODUCTOS INTERMEDIOS

APLICACIONES FINALES

Productos producidos en el país


Complejo Refinador Paraguaná

Petroquímica de Refinación

AROMÁTICOS BENCENO TOLUENO XILENOS

NAFTA REFORMADA

MATERIA PRIMA

(Todas las refinerías)

Refinería El Palito

CRUDO

ETILENO PROPILENO

AROMÁTICOS BENCENO TOLUENO XILENOS

PRODUCTOS BASICOS

• Ver Lámina 2 • Estireno • Cumeno • Ciclohexano • Fenol • Anhidro maleico • Paraxileno • Ortoxileno • Mezcla xilenos • LAB (*) • PET (*) • SBR (*) • ABS • Nylon • Poliester • Policarbonato

• Empaques • Botellas • Cauchos • Muebles • Pinturas • Juguetes • Recubrimientos • Fibra de vidrio • Cassettes • Goma espuma • Bakelita • Lacas • Barnices • Detergentes • Plastificantes • Textiles

PRODUCTOS INTERMEDIOS

APLICACIONES FINALES

Productos producidos en el país (*) Productos producidos anteriormente en el país - - - Potenciales productos en el país


Desarrollo Polo Petroquímico Paraguaná Potencialidades PETROQUÍMICA BÁSICA

ETILENO PROPILENO BENCENO TOLUENO XILENOS

PETROQUÍMICA SECUNDARIA • EDC • MVC • Oxido de Etileno • Etilenglicol • Oxido de Propileno • Propilenglicol • Acrilonitrilo • Isopropanol • Acetona • Isooctanol • Isobutileno • Buteno • Anhídrido maleíco

PETROQUÍMICA 3RA Y 4TA TRANSFORMACIÓN

• Butadieno

• Polietilenos

• Etilbenceno

• PVC

• Estireno

• PET

• Ciclohexano

• Polipropileno

• Caprolactama

• Poliuretanos

• Acido Adípico • HMDA • Cumeno • Fenol

• MTBE • Polibutenos • Poliestireno / SBR

• Acetona

• Nylon 6

• Anilina

• Nylon 66

• LAB (*)

• Resinas Fenólicas

• TDI

• Bisfenol A

• Ácido Benzoíco

• Detegentes

• PTA / DMT

• Resinas de Poliester

PROCESOS PETROQUÍMICOS I Tema 1. Introducción. Tema 2. Tratamiento de Agua Tema 3. Oxígeno y Nitrógeno Tema 4. Gas de Síntesis. Reformación con vapor y oxidación parcial. Derivados del Gas de Síntesis. Tema 5. Cloro Sada. Electrólisis. Tema 6. Producción de Aromáticos BTX. Reformación Catalítica. Tema 7. Derivados de los Aromáticos.

PROCESOS PETROQUÍMICOS II Tema 0. Introducción. Tema 1. Producción de Olefinas. Tema 2. Derivados de las Olefinas. Tema 3. Monocloruro de Vinilo (MVC). Tema 4. Producción de Polímeros. Tema 5. Procesos de Manufactura de Polímeros. Tema 6. Procesamiento de Polímeros.

TEMA 2 TRATAMIENTO DE AGUA

Prof: José Núñez Octubre de 2012

INTRODUCCIÓN Los complejos petroquímicos cuentan con toda la infraestructura de servicios industriales que requieren las distintas plantas instaladas. Se debe tener generación y distribución de electricidad y vapor, los apropiados sistemas de tratamiento y distribución de agua potable, agua desmineralizada y agua de enfriamiento. En muchas unidades, el vapor es generado en calderas de recuperación secundaria que están incorporadas a equipos de combustión que forman parte del proceso, como los hornos de pirólisis en las plantas de olefinas y hornos de reformación en las plantas de amoniaco. Estas calderas generan vapor usado en forma exclusiva para las operaciones de producción de esas plantas. Agua: el agua normalmente es utilizada en parte directamente en algunos procesos, en el sistema de agua contraincendios, en los sistemas sanitarios y en los circuitos de agua de enfriamiento. La otra parte es tratada y desmineralizada.

El agua es un líquido, incoloro, inoloro e insípido que como cualquier otro compuesto químico tiene sus propiedades químicas que lo caracterizan.

PROPIEDADES MÁS RESALTANTES DEL AGUA Entre las propiedades más resaltantes se tienen: Calor Específico

Tensión superficial Priedades disolventes Viscosidad Conductividad, entre otros.

FUENTES DE LAS AGUAS Existen dos fuentes naturales de agua, estas son: aguas superficiales provenientes de los ríos, lagos, mares, represas y lagunas; y el agua subterránea, comúnmente conocida como agua de pozo. Dependiendo, de la fuente de donde provienen, el agua tiene diferencias bien marcadas en cuanto a sólidos suspendidos y/o sólidos disueltos. Estos reciben el nombre de impurezas cuando son de origen natural y contaminante cuando son de origen industrial o municipal. El uso final que va a tener el agua, así como también la calidad de su alimentación, definirá qué impurezas se deberán eliminar para evitar o minimizar los efectos secundarios que ella pueda producir.

PROBLEMAS CON LAS AGUAS CRUDAS

• • • •

Sólidos disueltos Gases disueltos Organismos vivos Sólidos suspendidos

PROBLEMAS CON LAS AGUAS CRUDAS

IMPUREZAS PRESENTES EN EL AGUA.

Minerales

Calcio Magnesio Sodio Hierro

Aire

Tierra

Oxigeno CO2 CO

Arcilla Arena Lodo

TEMA 4 GAS DE SÍNTESIS

Prof: José Núñez Octubre de 2012

GAS DE SÍNTESIS 1) Generalidades: El gas de síntesis es una mezcla de monóxido de carbono e hidrógeno (la cual también puede contener nitrógeno) producido por una gran cantidad de procesos catalíticos o no catalíticos, y que se utiliza en una gran diversidad de procesos petroquímicos y metalúrgicos: bien como mezcla de H2/CO o separando el hidrógeno y monóxido de carbono de alta pureza. Como una mezcla, el gas de síntesis se utiliza para la síntesis de metanol y compuestos oxoquímicos, y como un gas reductor del mineral hierro en la industria siderúrgica. Los productos separados, hidrógeno y monóxido de carbono, tienen usos intensivos en los procesos de refinación de petróleo, producción de amoniaco y como materia prima importante de varios compuestos químicos. El gas de síntesis se obtiene a partir de hidrocarburos, desde el gas natural a nafta o gasóleo liviano, o carbón mediante los siguientes procesos: 1) Reformación de gas natural, hidrocarburos livianos o nafta en presencia de vapor de agua, o en presencia de vapor y oxígeno. 2) Oxidación parcial de crudos o fracciones petroleras, también se puede utilizar metano. 3) Gasificación del carbón o coque.

GAS DE SÍNTESIS 1) Reformación del Gas Natural, hidrocarburos livianos a nafta en presencia de vapor de agua, o en presencia de vapor y oxígeno.

Reformación autotérmica

2) Oxidación parcial: De crudos o fracciones petroleras pesadas, también se puede utilizar metano:

3) Gasificación del carbón o coque:

GAS DE SÍNTESIS La mayor parte del gas de síntesis se produce por reformación con vapor de agua del gas natural o de hidrocarburos livianos hasta la nafta. Aunque, tanto los crudos pesados como el carbón son alimentaciones de menor costo, las plantas de oxidación parcial o de gasificación del carbón pueden tener costos de capital dos o tres veces mayores que las de una planta de reformación de hidrocarburos con vapor de agua. Los procesos de oxidación parcial y gasificación del carbón pueden ser atractivos si se aumenta la capacidad de las plantas. Sin embargo, a las capacidades típicas y con una variedad de alimentaciones, la reformación de hidrocarburos permanecerá como la forma más efectiva para producir gas de síntesis por muchos años más.

GAS DE SÍNTESIS En el diseño de plantas para la producción de gas de síntesis, hay varios factores que afecta la selección y el diseño del proceso, entre ellas: La relación H2/CO La pureza del producto La capacidad de la planta La disponibilidad y el costo de las materias primas (incluyendo oxígeno y agua) Los beneficios que se pueden obtener de los subproductos (particularmente vapor de exportación y el exceso de hidrógeno).

El gas de síntesis producto obtenido por reformación con vapor u oxígeno contiene H2 y CO, en conjunto con impurezas tales como: CO2, H2O, CH4 y N2. Los procesos de tratamiento de gas de síntesis dependen del uso final y del método de generación del gas de síntesis. Los tratamientos incluyen etapas de procesos como remoción de CO2, eliminación del H2 para ajustar la relación H2/CO, separación H2/CO y purificación del H2.

GAS DE SÍNTESIS Aplicaciones: Amoniaco, metanol, Fisher Tropsch, Homologación RCH2OH, Glicoles, Ácido Acético, Hidrogenación.

En un catalizador heterogéneo, el gas de síntesis puede reaccionar para formar los siguientes productos: Metanol Catalizador ZnO-Cr2O3 Parafinas (Síntesis de Fisher-Tropsch

Catalizador Fe

Metano

GAS DE SÍNTESIS

GAS DE SÍNTESIS Con un catalizador homogéneo conteniendo cobalto o rodio el gas de síntesis puede reaccionar con una olefina para formar un aldehído (oxosíntesis).

Necesidades de Hidrógeno en la Refinación de Petróleo: Hidrodesulfuración Hidrogenaciones e isomerizaciones Hidrocraqueo de destilados Hidroconversión de residuos pesados Necesidades de hidrógeno en la Petroquímica: •Hidrogenación selectiva del corte C2, C3 y C4 •Síntesis de amoniaco, metanol y ciclohexano. Fuentes de hidrógeno: Reformación Catalítica Unidades Petroquímicas (Craqueo con vapor, Deshidrogenación de etilbenceno a estireno, etc. Unidades específicas de producción (Reformación con vapor, Oxidación parcial).

PROCESOS PETROQUÍMICOS I. TEMA 5 Prof: José Núñez

TERMODINÁMICA Potencial de Descomposición (de una sustancia) en solución es la fuerza electromotriz externa más pequeña que debe aplicarse para originar un flujo de corriente a través de la solución. Si los electrodos no están polarizados y el disolvente no ofrece resistencia al flujo de corriente, el potencial de descomposición es un poco mayor que la suma de los potenciales electrolíticos del catión y del anión. En forma general la reacción global que se da es la electrólisis de la sal,

Tal que, 2 NaCl( ac ) 2 H 2O(l ) H º 224kJ / mol

2 NaOH ( ac )

H 2 ( g ) Cl 2 ( g )

Gº 211.12kJ / mol

TERMODINÁMICA Para que ocurra la reacción electroquímica de la salmuera ultrapura, una celda debe poseer los siguientes componentes: Un electrodo cargado positivamente (ánodo). Un electrolito en la cámara del ánodo. El cual es la salmuera ultra pura para un determinado anolito. Un electrodo cargado negativamente (cátodo). Un electrolito en la cámara del cátodo. El cual es la solución de NaOH denominado catolito. Una membrana para mantener el anolito y el catolito separados.

TERMODINÁMICA Reacciones que ocurren en la celda 1.-Disociación de la sal: 2NaCl 2Na+ + 2Cl2.-Reacción anódica: 2ClCl2 + 2e- (oxidación) 3.-Reacción catódica: 2H2O + 2e- H2+ 2OH- (reducción) 4.- Ocurre en el cátodo 2Na+ + 2 OH - 2NaOH Reaccíones Anódicas

2Cl(Sln) 4 OH- (Sln)

Cl2 (S)+ 2e-, Eº=1.36V O2 (S) + 2 H2O (L) + 4e-, Eº= 0.40V

TERMODINÁMICA Los iones hidroxilos que migran del cátodo al ánodo reaccionan con Cl2 disuelto para formar una variedad de reacciones secundarias como siguen, Cl 2 ( ac )

NaOH

2Cl 2 ( ac )

NaCl

4 NaOH

3Cl 2 ( ac ) 6 NaOH

O2( S )

HOCl 4 NaCl 2 H 2O

NaClO3 3H 2O 5 NaCl

•Reacciones Catódicas

2 H 2O( L ) Na

( S ln)

2e e

H 2( g )

2OH

Na( s ) , 2.72V

( S ln)

, 0.828V

REACTORES Celda de diafragma

REACTORES Celdas de Membrana

(CF2-CF2-CF-CF2)X (CF2-CF)4-CF2-CF2-SO2

CF3

Unidad de Ácido Clorhídrico

H 2 Cl2

2HCl

H -44126Kj/mol

PRODUCCIÓN DE AROMÁTICOS

PROCESOS PETROQUÍMICOS II. TEMA 6 Prof: José Núñez Diciembre: 2012

AROMÁTICOS VERSATILIDAD DE LOS BTX

AROMÁTICOS VERSATILIDAD DE LOS BTX

AROMÁTICOS FUENTE DE LOS AROMÁTICOS Los aromáticos se encuentran en las fracciones del petróleo directas en cantidades relativamente pequeñas (10 al 12%), y en menor proporción en la corriente de gasolina de pirólisis subproducto del proceso de craqueo con vapor. Por otra parte, los naftenos se encuentran presenten en las gasolinas en proporciones variables de 10 hasta 50%, por lo que en consecuencia, debido a las bajas concentraciones de aromáticos, es usual la reformación catalítica de naftas para aumentar el contenido de aromáticos A nivel mundial, se obtienen los aromáticos a partir de: Reformación catalítica de naftas con un 71% de la producción. Gasolina de pirólisis (Cracker de Etileno-Propileno) con un 23% de la producción. Fracción ligera del alquitrán producido de la destilación seca de la hulla con un 6% de la producción.

AROMÁTICOS COMPLEJO DE AROMÁTICOS Un complejo de aromáticos es una combinación de unidades de proceso que es utilizada para convertir nafta proveniente de la destilación del petróleo y gasolina de pirolisis en los petroquímicos intermediarios básicos Benceno, Tolueno y Xilenos. Los complejos de aromáticos pueden tener diferentes configuraciones. El más simple complejo produce solo benceno, tolueno y una mezcla de xilenos y consiste de las siguientes unidades principales: Hidrotratamiento de Nafta para remoción de compuestos de azufre y nitrógeno. Reformación catalítica para la producción de aromáticos a partir de la nafta. Tratamiento preliminar del reformado para separar la fracción de aromáticos de los no aromáticos (reformado).

Separación de BTX. Conversión de aromáticos.

AROMÁTICOS COMPLEJO DE AROMÁTICOS

AROMÁTICOS COMPLEJO DE AROMÁTICOS Los complejos aromáticos más modernos son diseñados para maximizar el rendimiento de benceno, tolueno y para xileno y en ocasiones orto xileno. A continuación se presenta la configuración de un complejo de aromáticos moderno típico de UOP, con las siguientes tecnologías: CCR-PLATFORMING, Reformación con regeneración continua del catalizador. SULFALONE, destilación extractiva para la recuperación del benceno y tolueno. PAREX, para la recuperación de para-xileno por medio de una separación continua por adsorción. ISOMAR, para la isomerización de xilenos y la conversión del etilebenceno. TATORAY, para la conversión de tolueno y aromáticos más pesados a xilenos y benceno.



Tema 0. Introducción a los Procesos Petroquímicos.pdf

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