La producción de tolueno

Introducción

El tolueno (también llamado metilbenceno) es un líquido incoloro e inflamable con un olor característico. Existe en forma natural en el petróleo crudo y en el árbol tolú. Se evapora cuando se expone al aire y es poco soluble cuando se mezcla con agua. Los vertidos más directos de tolueno al medio ambiente son al aire.

Una vez en el aire, el tolueno se descompone en otros productos químicos. Los microorganismos que viven en el agua y en el suelo pueden fraccionar el tolueno. Debido a que es un líquido que no es retenido por suelo, el tolueno puede moverse a través del mismo y entrar en las aguas subterráneas. Las plantas y los animales no son propensos a almacenar tolueno.

Se produce industrialmente durante la manufactura de gasolina y de otros combustibles a partir de petróleo crudo y en la manufactura de coque a partir de carbón. Es añadido a la gasolina, para mejorar los índices de octano.

El tolueno se utiliza también para producir benceno y como disolvente en pinturas, diluyentes de pinturas, revestimientos, fragancias sintéticas, adhesivos y gomas, tintas, agentes de limpieza, quitamanchas, en la producción de polímeros empleados para fabricar botellas de plástico, nylon y poliuretanos, en productos farmacéuticos, colorantes, anticongelantes, productos cosméticos para uñas, perfumes, lacas, en ciertos procesos de imprenta, curtido de cuero y en la síntesis de productos químicos orgánicos.

Producción de benceno por hidro-desalquilación

Se desea procesar tolueno liquido puro usando una corriente de hidrogeno (metano también presente) proveniente de otra parte del proceso

Hidrogeno de alimentación Tolueno de alimentación

Hidrogeno 286.0 kmol/h -

Metano 15.0 kmol/h -

Tolueno - 108.7 kmol/h

Temperatura 25 °C 25 °C

El proceso consiste en la hidrodesalquilación térmica de tolueno para la producción de benceno a partir de tolueno puro (C7H8), que entra en planta a 18 ºC y 101,6 kPa, e hidrógeno (H2) al 95%, con un 5% de metano (CH4), que se proporciona a 37 ºC y 3749 kPa.

El tolueno fresco a temperatura y presión atmosférica (corriente 1) se mezcla con el procedente de la columna de tolueno (corriente 19). Juntos se vaporizan con la ayuda de un intercambiador de calor (equipo 1) y se comprimen mediante un sistema de compresión (equipos 18, 19 y 20) hasta 3500 kPa. Entonces se mezclan con una corriente que procede de la unión del gas de hidrógeno fresco, que se descomprime mediante una válvula hasta 3530 kPa, y la recirculación, previamente comprimida (equipo 24) también a 3530 kPa; de este modo se consigue alcanzar la proporción 5:1 entre el hidrógeno y el tolueno para evitar coquización dentro del reactor.

La mezcla hidrógeno-tolueno se calienta aprovechando el calor de los productos del reactor en una primera etapa (equipo 10), y posteriormente en un horno (equipo 11). En estas condiciones, 900 K y 3500 kPa, se introduce en el reactor (equipo 12-13). Se trata de un reactor tubular no catalítico adiabático, que opera con una conversión por paso de tolueno del 50 % y una selectividad de tolueno a benceno del 99%; ésta se encuentra limitada por la conversión por paso elegida, produciéndose difenilo (C12H10) e hidrógeno en una reacción secundaria.

Reacción principal: C7H8 + H2 ® C6H6 + CH4

Reacción secundaria: 2C6H6 Û C12H10 + H2

La corriente de salida del reactor (corriente 12) actúa como fluido calefactor en el intercambiador de calor (equipo 10) empleado para aumentar la temperatura de la mezcla reactiva de hidrógeno-tolueno. Después de ese intercambio térmico la corriente de productos es refrigerada mediante un intercambiador de calor (equipo 2) hasta una temperatura de 311 K (corriente 14), para posteriormente atravesar una válvula que le permite

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