OBTENCIÓN DE OLEFINAS

OBTENCIÓN DE OLEFINAS

I. GENERALIDADES

1. Hidrocarburos olefinicos: C-C

Las olefinas son hidrocarburos con dobles enlaces carbono – carbono. El termino olefinas es de olefiant gas, que significa, gas formador de aceite. Las olefinas más importantes utilizadas para la producción de petroquímicos son etileno, propileno, butilenos, e isoprenos. Estas olefinas son generalmente coproducidas con etileno por craqueo ( proceso químico por el cual se quiebran moléculas de un compuesto produciendo así compuestos más simples) de etano, GLP (Gas Licuado de Petróleo), fracciones liquidas de petróleo, y los residuos.

Las olefinas se caracterizan por su mayor reactividad frente a los hidrocarburos paranínficos. Estas pueden reaccionan fácilmente con los reactivos de bajo costo, tales como agua, oxígeno, ácido clorhídrico, y el cloro para formar los productos químicos valiosos. Las olefinas pueden incluso agregarse a sí mismas para producir polímeros (Son materiales de origen tanto natural como sintético, formados por moléculas de gran tamaño, conocidas como macromoléculas) importantes, tales como polietileno y polipropileno.

II. PRODUCCIÓN DE OLEFINAS

Las olefinas más importantes utilizadas para la fabricación de productos petroquímicos son etileno, propileno, y el butileno. La separación de estas olefinas del catalizador y el gas de craqueo térmico corrientes se podría lograr mediante física y métodos químicos de separación. Sin embargo, la demanda olefinas es mucho mayor que los importes que estas operaciones producen. La mayoría de las olefinas son producidas de hidrocarburos por craqueo a vapor.

1. CRAQUEO A VAPOR DE LOS HIDROCARBUROS

La principal vía para la producción de olefinas ligeras, sobre todo de etileno, es el craqueo a vapor de los hidrocarburos. El craqueo térmico con vapor de hidrocarburos se produce en reactores tubulares en ausencia de catalizador a temperaturas por encima de los 750ºC, según reacciones de deshidrogenación.

Las materias primas para las unidades de craqueo a vapor comprenden desde gases ligeros hasta hidrocarburos parafínicos de diversas fracciones de petróleo y residuos.

La forma más sencilla de parafina (alcano) y la materia prima más utilizada para

producción de etileno es el etano. La reacción es altamente endotérmica, por lo que se ve favorecida a altas temperaturas y bajas presiones.

El vapor sobrecalentado se utiliza para reducir parcialmente la presión de los hidrocarburos al reaccionar (en esta reacción, etano). El vapor sobrecalentado también reduce los depósitos de carbón que se forman por la pirólisis de hidrocarburos a altas temperaturas.

1.1 Proceso de Craqueo:

En el esquema simplificado (Ver Fig.3) se señalan las cinco unidades básicas que constituyen las plantas de craqueo con vapor de una de las alimentaciones más convencionales: la nafta. Estas unidades son: pirolisis, fraccionamiento primario, compresión, fraccionamiento criogénico y fraccionamiento a alta temperatura.

Además pueden existir otras unidades complementarias como la de hidrodesulfuración de gasoil (si se emplean como alimentación), las de separación de BTX (benceno, tolueno, xileno), etc.

a. Pirolisis:

La alimentación se precalienta y vaporiza parcialmente en la sección de convección del horno, inyectándole seguidamente vapor recalentado, con lo que se completa la vaporización, y se la introduce en la zona convectiva del horno para recalentar la mezcla antes de entrar en la zona de radiación en la que tienen lugar de forma consecutiva y simultanea las reacciones comentadas.

Como la capacidad del horno es limitada, deben disponerse varios en paralelo; uno de ellos diferentes para pirolizar el etano y el propano separados en las unidades de fraccionamiento de colas, que se reciclan. La diferencia consiste en que los hidrocarburos ligeros requieren menor tiempo de residencia, menores temperaturas y menor relación vapor de agua/HC que las naftas.

El gas saliente del horno de pirolisis debe enfriarse rápidamente en una caldera de recuperación de calor (en la que se genera vapor de muy alta presión) y, a continuación, se termina su enfriamiento hasta los 350-400ºC mediante mezcla con la corriente de fondo del fraccionador principal previamente enfriado en un refrigerante, con aire o con agua de refrigeración.

Proceso De Obtención De Olefinas.

b. Fraccionamiento Primario:

En una columna de destilación atmosférica se rectifica la corriente saliente del horno de pirolisis, separándose por fondo un gasoil o fuel oil de pirolisis negro, rico en olefinas, que suele quemarse como combustible en el horno. En el condensador de cabeza se separa el agua y una nafta que, por contener gran cantidad de olefinas y aromáticos tiene un buen número de octano, y recibe el nombre de gasolina de pirolisis. Sin embargo, debe ser estabilizada mediante tratamiento con hidrogeno para que no polimerice, es decir, para que no forme “gomas”. Los gases salen como inconfensables.

c. Compresión:

El gas craqueado se comprime hasta unos 40Kg/cm2 en un compresor con 4 ó 5 etapas, con refrigeración intermedia, para evitar la polimerización de las olefinas. En los refrigerantes intermedios condensa el agua junto con naftas ligeras, que se unen a la gasolina de pirolisis separada en el fraccionador primario. Generalmente a la salida de la tercera etapa el gas se lava con una solución de hidróxido sódico para eliminar el H2S y el CO2 que lleva consigo. Al final de la ultima etapa el gas se seca mediante alúmina activada o tamices moleculares, que también retienen el CO2 residual, de modo que su punto de rocío sea inferior a -100ºC.

d. Fraccionamiento a baja temperatura:

El gas seco se enfría y se introduce en la desmetanizadora, en la que se separa el Hidrógeno, el CO y el metano. El condensador de esta columna es el punto mas frío del sistema, utilizándose como liquido refrigerante etileno de un circuito auxiliar. La separación de metano en esta columna debe ser lo mas completa posible, pues todo el metano retenido en la corriente de fondo impurificará al etileno producto. Por otra parte no debe escapar etileno con el metano e hidrogeno. Normalmente el CO y el hidrogeno se introducen en un reactor de metanización y el metano producido, junto con el

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