Obtención industrial del etileno, propileno, buteno, acetileno, y su impacto ambiental

Obtención industrial del etileno, propileno, buteno, acetileno, y su impacto ambiental.

Química Orgánica I

Introducción:

En el siguiente trabajo se hablará de la obtención industrial del etileno, propileno, buteno y acetileno, al igual que el impacto ambiental que esto conlleva; primeramente, los primeros tres compuestos son los alquenos de mayor importancia industrial en su forma gaseosa ya que intervienen en procesos de síntesis de diferentes productos orgánicos, dando lugar a  distintos materiales que actualmente utilizamos en la vida cotidiana.

Mediante la deshidrogenación del etano (C2H6) se da la obtención industrial del etileno, para que esta transformación ocurra adecuadamente, se necesita calor; por lo tanto, debe llevarse a cabo en hornos de pirólisis a unos 1000°C, pero en fin, ese proceso se explicará con forme se vaya leyendo esta investigación.

El propileno va como subproducto junto con el etileno y otras olefinas en procesos de refinería, o bien, mediante el craqueo con vapor de hidrocarburos, en la obtención del buteno se lleva a cabo en reacciones de cracking a partir del petróleo y por último, el acetileno se adquiere a partir del enfriamiento rápido (quenching).

Al obtener estos cuatro productos se involucra tiempo, dinero y esfuerzo; sin embargo, vale la pena realizar dicha transformación ya que su producción se aprovecha muy bien, sus usos y aplicaciones tienen una gama enorme que hace que se nos faciliten más las actividades que realizamos diariamente, pero, su impacto ambiental al ser desechados provoca preocupación por parte de la sociedad; consideramos que la industria debe  tomar métodos más factibles para no contaminar tanto al medio ambiente y conservar nuestro planeta limpio y  estable para poder seguirnos desarrollando como humanidad.

Obtención Industrial del Etileno, Propileno y Buteno.

El etileno, también conocido como Eteno, es aquel hidrocarburo insaturado más simple y un compuesto natural, éste tiene hibridación sp2 y su estado de agregación es en Gas. Muchas frutas como las naranjas, plátanos, kiwis, manzanas y aguacates desprenden etileno, ya que es una hormona y éste Etileno desprendido en forma de gas promueve la maduración de las frutas. El etileno es muy importante en la industria petroquímica, éste es convertido en grandes cantidades de productos como plásticos, resinas, fibras y elastómeros (todos ellos polímeros) y solventes, recubrimientos, plastificantes y anticongelantes, ésas fueron las aplicaciones del Etileno.

La gran parte del etileno producido mundialmente se obtiene por la ruptura mediante vapor (steam cracking) de hidrocarburos de refinería (etano, propano, nafta y gasóleo, principalmente). También es obtenido a partir del reformado catalítico de naftas o a partir de gas natural (Oxidative Coupling of Methane, OCM). También se puede obtener en laboratorios de Química Orgánica mediante la oxidación de Alcoholes.

El craqueo es el proceso por el cual se rompen (craquean) moléculas orgánicas complejas (hidrocarburos pesados) para formar moléculas más simples y cortas, que generalmente son hidrocarburos ligeros, los cuales son los principales compuestos para formar los productos petroquímicos. En pocas palabras el proceso por el cual mediante temperatura y presencia de catalizadores se hace las rupturas de hidrocarburos de cadena larga a hidrocarburos de cadena más corta, los hidrocarburos más producidos son los alcanos y alquenos de cadena corta.  

Reacción de Craqueo:

Calor + C2H6                     H2 + CH2=CH2[pic 1]

[pic 2]

Secciones de proceso:

• Pirolisis y apagado: su función es llevar a cabo la reacción de craqueo del etano mediante un conjunto de hornos, por los cuales se suministra el calor requerido en la reacción para producir etileno a partir del etano y el propano alimentado a los hornos. Fuera del horno se lleva acabo el enfriamiento.
• Compresión y tratamiento cáustico: aquí se comprimen los vapores salidos de la sección de pirolisis, para obtener las condiciones necesarias para poder fraccionar los diferentes componentes obtenidos, como hidrógeno, metano, butadieno, propileno, butano, gasolinas, etc. Esto se hace para lograr la pureza del producto así evitando problemas de corrosión y envenenamiento de los catalizadores en los reactores.
• Criogenia y dementación: la separación de las fracciones ligeras ricas en hidrógeno y metano del resto de los hidrocarburos, por medio de un enfriamiento profundo a -146°C.
• Compresión de Propileno: Se enfría y condensa con agua de enfriamiento el propileno y se subenfría con varias corrientes de proceso.
• Compresión de Etileno: ésta tarea es realizada por un compresor centrífugo, el etileno comprimido es enfriado y condensado con agua de enfriamiento y propileno refrigerante.
• Fraccionamiento: aquí se lleva a cabo la separación de C2 a C5 para obtener los productos: etileno, propileno, propano, butanos y gasolina de pirolisis.
• Servicios auxiliares: Vapor, Agua de enfriamiento, Combustible (gas), Energía Eléctrica y Aire.

El propileno (C3H6) es semejante al Etileno, es después del etileno el segundo compuesto más utilizado en la industria química en todo el mundo y se obtiene como derivado en la obtención del etileno.

El método más utilizado para la obtención del propileno es la destilación a partir de G.L.P. (Gas Licuado de Petróleo). Éste consiste en una serie de pasos que van eliminando componentes no deseados hasta obtener Propileno.

1. Es dulcificada la mezcla en el Merichem en la cual son separados los componentes tales como Anhídrido carbónico o Mercaptanos.
2. Los componentes livianos son separados en una columna de destilación “De etanizadora”, tales como Metano, Etano o Nitrógeno.
3. Se separa el Propileno del Propano, éstos poseen un peso específico muy similar, por lo cual se necesita una columna de destilación “Splitter”. Éste paso es el más complejo.
4. Se eliminan los últimos componentes residuales, como Arsina, y se obtiene el Propileno listo para polimerizar.

Producción del propileno por craqueo con vapor. El Propileno es separado por destilación de la fracción C3, compuesta por propano, propileno y otros componentes menores. En la torre C3 el propileno es separado por cabeza de la columna y por fono se separa una mezcla rica en propileno.

Producción de propileno en refinería. El Propileno se obtiene como subproducto del Craqueo catalítico en lecho de fluido (FCC) de gasóleos.

Las aplicaciones del propileno consisten en su polimerización para dar lugar a propileno: los plásticos más baratos y ocupa el tercer lugar en ventas. Productos para el hogar, electrodomésticos, embalajes, utensilios de laboratorios, botellas, etc.  

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