AO DE LA PROMOCIN DE LA INDUSTRIA RESPONSABLE Y DEL COMPROMISO CLIMTICOUNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERFACULTAD DE INGENIERA QUMICA

CARRERA PROFESIONAL DE INGENIERA QUMICA DEL GAS NATURAL Y ENERGA

Obtencin de propileno materias primas y productos

PRESENTADO POR: SALCEDO ROSAS, Jos De Monthy LEDESMA MASCARO, Jaime William

HUANCAYO PER2014

INTRODUCCIN

Elpropilenoopropeno(H2C=CHCH3) es unhidrocarburoperteneciendo a losalquenos, incoloro e inodoro. Es un homlogo deletileno. Como todos los alquenos presenta el doble enlace como grupo funcional. Es el segundo compuesto ms utilizado en la industria qumica en todo el mundo. El propileno constituye una de las principales olefinas ligeras. Se trata de un gas muy voltil y se suele almacenar como un lquido a presin. Su almacenamiento y transporte en condiciones criognicas resultan ms fciles que con el etileno, debido a la diferencia en sus propiedades fsicas. El propileno se considera el segundo elemento en importancia despus del etileno. Esta olefina puede reaccionar con muchos compuestos como el oxgeno, agua, cloro, etc.La qumica del propileno queda determinada por la presencia de un doble enlace y de tomos de hidrgeno allico. Cuando uno de estos hidrgenos es abstrado, el radical alilo resultante queda estabilizado por resonancia. Las principales reacciones en que interviene el propileno consisten en reacciones de polimerizacin, de adicin electrfila y de sustitucin. La obtencin del propileno se lleva a cabo principalmente como subproducto junto con el etileno y otras olefinas, bien mediante procesos de craqueo con vapor de hidrocarburos, bien en procesos de refinera. Como consecuencia de ello, la produccin de propileno queda determinada en gran medida no slo por su demanda, sino tambin por la del etileno y la de los productos de refinera. A nivel mundial, las relacin etileno/propileno es aproximadamente de 2/1, con variaciones segn los pases que dependen de la relacin propileno de craqueo con vapor / propileno de refinera, y del tipo de alimentacin utilizada.En refinera, el propileno se obtiene principalmente como subproducto del craqueo cataltico en lecho fluido (FCC) de gasleos. De nuevo, la produccin depende del destino al que se orienta la refinera (por ejemplo, las refineras de Estados Unidos, ms orientadas a maximizar la produccin de gasolina, producen ms propileno que las de Europa). El proceso MTO (Methanol to Olefins) es una ruta innovadora para la produccin de olefinas a partir de metanol. El metanol se convierte principalmente en olefinas tales como etileno y propileno, que son comnmente utilizadas para satisfacer la creciente demanda del mercado de poliolefinas o se puede utilizar en la produccin de otros derivados de olefinas.En la refinera el propileno se obtiene como Subproducto, Craqueo Cataltico en lecho fluido y en craqueo Utilizando vapor de Hidrocarburos, Nafta.

1. PROPILENO

El propileno (CH2=CHCH3) constituye una de las principales olefinas ligeras. Se trata de un gas muy voltil y se suele almacenar como un lquido a presin. Su almacenamiento y transporte en condiciones criognicas resultan ms fciles que con el etileno, debido a la diferencia en sus propiedades fsicas. El propileno se considera el segundo elemento en importancia despus del etileno. Esta olefina puede reaccionar con muchos compuestos como el oxgeno, agua, cloro, etc. Es unhidrocarburoperteneciendo a losalquenos, incoloro e inodoro. Es un homlogo deletileno. Como todos los alquenos presenta el doble enlace como grupo funcional. Es el segundo compuesto ms utilizado en la industria qumica en todo el mundo, la obtencin del propileno se lleva acabo principalmente como subproducto junto con el etileno y otras olefinas. Bien mediante procesos de craqueo con vapor de hidrocarburos, bien en procesos de refinera. 1.1. Las propiedades fsicas y qumicas del propileno

Densidad del gas a 15C, 1 atm: 1,78 kg/m3 (0.111 lb/ft3) Densidad relativa de gas a 15 C (59 F), 1 atm: 1,476 Punto de ebullicin a 1 atm: -47,72 C (-53,86 F) Punto de fusin a 1 atm: -185,25 C (-301.45 F) Peso molecular: 42,080 Volumen especifico del gas a 15.6 C (60 F) 1atm: 0,554 m3/kg (8.875 ft3/lb) Temperatura de combustin (en aire) 2054 C (3729.2 F) Temperatura de combustin (en oxgeno) 2960 C (5360 F) Presin de vapor a 21,1C (70F) 915,69 kPa (132.81 psig) Apariencia y color: Gas incoloro e inoloro. Temperatura normal de ebullicin: -47,7C Temperatura crtica:91,8C Presin crtica:4,47 MPa Lmites de explosividad en el aire:2,2 10,0 %

1.2. Informacin acerca del propileno

En las zonas de almacenamiento de cilindros se debe contar con la siguiente informacin de riesgos:1.2.1. Cdigo NFPA

Salud: 1 Ligeramente riesgoso Inflamabilidad: 4 Extremadamente inflamable Reactividad: 0 Estable Tipo de Conexin: CGA 350.

1.2.2. Recomendaciones de material

El propileno no es corrosivo y se pueden usar todos los metales comnmente usados para gases.No se deben usar con propileno elastmeros como el caucho natural, el Buna S y el caucho butil.

1.3. Usos del propileno

La produccin anual de propileno en el ao 2010 fue aproximadamente de 70 millones de toneladas. La distribucin aproximada del consumo de propileno en la industria qumica es la siguiente:

60 % Polipropileno. l es derivado que ha experimentado un mayor crecimiento en los ltimos aos. 9 % Acrilonitrilo, utilizado como fibra sinttica y para la obtencin de resinas termoplsticas (ABS, SAN, ASA), cauchos especiales (NBR) y otros derivados. 7 % xido de propileno, intermedio para la obtencin del propilenglicol, polipropoxidados y otros productos. 7 % Derivados oxo, butiraldehdo y n-butanol. 6 % Cumeno, intermedio para la obtencin de fenol y acetona. 2 % Alcohol isoproplico, disolvente intermedio para la obtencin de acetona. 9 % Otras aplicaciones (epiclorhidrina, cloruro de alilo, etc.).

1.4. Consumo de propileno en el mundo

Amrica latina 23% Este de Asia 23% Japn 9% Norte Amrica 7% Oeste de Europa 26% Otros 7% 51 millones de toneladas en el 2000 81 millones de toneladas en el 2010

1.5. Anlisis de la demandaEn casi toda amrica latina el propileno se obtiene en las refineras, solo en Brasil se obtienen adems volmenes importantes de propileno en crackers trmicos al usar estos nafta virgen. El polipropileno, principal derivado del propileno, se produce en Argentina, Brasil, Chile, Colombia, Mxico y Venezuela. La capacidad de la regin es de 2.5 millones ton/ao y el principal importador es Mxico con 0.6MMTon/ao y le sigue Peru 125MTon/ao, Argentina y Brasil estn equilibrados.

1.5.1. Adiciones Global Propileno Capacidad 2008 2010PG/CG capacidad de propileno: -000- Metric TonsRegin 200820092010Total 2008-2010

Noreste de Asia1.4101.1163.7756.301

Medio este/frica 1.2082.0771.1214.405

Sur este Asia2954471.2201.962

India subcontinente.6755251.200

Europa66414672589

America852627205430

14.887

1.5.2. estudio de investigacin de ceresana.El nuevo estudio de investigacin de Ceresana prev un desarrollo dinmico de la demanda mundial de propileno con un aumento de ms de 20 millones de toneladas en 2017. Segn Oliver Kutsch, presidente del instituto de investigacin de mercados, las ventas de propileno alcanzaron su mximo valor de ms de 90.000 millones de dlares en 2008, un nivel que ser superado en 2012. 1.5.2.1. China supera a Estados Unidos Un factor importante que influir en el mercado mundial de propileno es la expansin de capacidades de los productos de propileno en Oriente Medio y China. Estas zonas presentan los mayores incrementos en la produccin de propileno y tambin en la demanda. Ceresana Research espera que la oferta y la demanda en esos pases se habr duplicado para el ao 2014. Sin embargo, la regin de Asia-Pacfico seguir dominando el mercado y generar ms del 45% de toda la demanda. China est llegando a ser el consumidor ms grande de propileno en todo el mundo y lo ms probable es que supere a los EE.UU. este ao. 1.5.2.2. Propileno para plsticos Entre los principales compradores de propileno se encuentran los fabricantes de polipropileno, que representan casi dos tercios de toda la demanda. El polipropileno es uno de los plsticos de mayor venta, slo superado por el polietileno. El mayor consumidor es la industria del automvil. El polipropileno tiene una gama muy amplia de aplicaciones y, por ejemplo, tambin se emplea en la fabricacin de pelculas de embalaje, tapones de botellas, cuerdas de fibra, cascos, etc. El segundo mayor mercado del propileno est formado por los productores de acrilonitrilo, seguido por los de xido de propileno. La produccin de cumeno csuma cerca de un 5,5% de la demanda mundial de propileno. El acrilonitrilo es usado principalmente para producir fibras de acrlico, que se procesan en los textiles. Los derivados del xido de propileno se necesitan como materia prima para la fabricacin de productos como el poliuretano, las lacas y los adhesivos, resinas de polister, refrigerantes, anticongelantes y disolventes. El cumeno se utiliza principalmente para la fabricacin de fenol y acetona, y por lo tanto tambin es un pre-producto del bisfenol A, resinas de fenol, caprolactama, y metacrilato de metilo. El estudio de Ceresana analiza el mercado mundial de propileno: demanda, produccin, importaciones, exportaciones, ingresos, y analiza los precios, incluyendo previsiones hasta 2017.

1.6. Petroqumica Cuyo Invierte para elevar la recuperacin de propileno. Entrevista con Jorge Sampietro, gerente general de la productora de polipropilenoLa compaa instalar en su planta de Mendoza una unidad de recuperacin de emisiones de propileno no convertido en el proceso de polimerizacin. El proyecto permitir disminuir en un 20% el total de emisiones de monmeros. Durante la primera mitad del ao la petroqumica redujo ms de un 50% sus exportaciones de polipropileno para satisfacer el incremento de la demanda del mercado interno. Por estos das, la utilizacin de la capacidad instalada de Petroqumica Cuyo uno de los dos grandes productores de polipropileno del pas alcanza el 95 por ciento. El incremento de la demanda local de los transformadores de plstico, que se ubican aguas debajo de la cadena petroqumica, as como la disminucin de las importaciones, provocaron que la empresa opere su planta de Mendoza al mximo establecido por las materias primas bsicas disponibles para garantizar el abastecimiento del mercado interno.Frente a ese escenario, tiene en marcha un proyecto para elevar la recuperacin del monmero no convertido en el proceso de polimerizacin. En esa direccin, instalar una unidad criognica que permitir recuperar propileno, adems del nitrgeno contenido en la corriente de gas de purga. El proyecto aportar una mejora a la economa de la produccin y a la optimizacin del desempeo ambiental de la empresa.Durante la etapa de polimerizacin no se produce una reaccin total de los monmeros que se incorporan al reactor. Mediante esta iniciativa, apuntamos a capturar un 18% de las emisiones actuales de propileno y a reducir el consumo de nitrgeno fresco empleado en la corriente de gas de purga para remover el monmero residual del polmero extrado de los reactores, explica Jorge Sampietro, gerente general de la productora de polipropileno.La iniciativa demandar una inversin de alrededor de 30 millones de pesos.El directivo pone el acento, por otro lado, en la prdida de rentabilidad que enfrenta el sector por el encarecimiento de los costos de produccin y operativos. Es que mientras el precio de las materias primas bsicas se increment notablemente desde fines del ao pasado como consecuencia del aumento del precio internacional del barril de crudo (que lleg a los 100 dlares), el precio de venta de los polmeros en el mercado interno evolucion en menor proporcin.En el caso del polipropileno, la diferencia porcentual es del orden del 50% y constituye una seria amenaza a la rentabilidad de la etapa petroqumica de esa cadena de valor. A eso hay que sumarle, como es de pblico conocimiento, el impacto de los incrementos del precio de la energa y del costo laboral, advierte el ejecutivo en dilogo con Revista Petroqumica, Petrleo, Gas & Qumica.Cmo se comport el mercado de polipropileno durante el primer semestre del ao?, preguntamos a Sampietro.En general, el escenario de negocios es bueno. La demanda de la industria aguas abajo del sector petroqumico es muy positiva este ao, dado que se ubica en niveles ligeramente por encima de los de 2010. Segn los datos relevados por nuestra empresa hasta la mitad del ao, proyectamos un crecimiento cercano al 5% para todo 2011.Con el precio internacional del petrleo en torno a los 100 dlares por barril, los precios de las materias primas petroqumicas sufrieron un aumento importante durante el primer semestre de este ao, el cual impact en nuestros costos pero no se reflej de igual manera en la evolucin de los precios de venta de nuestros productos, que estuvo acotada por las normas econmicas generales vigentes en el pas. Tambin sufrimos un encarecimiento del costo de la energa elctrica en los meses de invierno, lo que sube nuestro costo de generacin de vapor como consecuencia de las restricciones al suministro de gas natural, al cual debemos reemplazar por combustibles alternativos de mayor precio (como el propano, por ejemplo, cuya sustitucin implica un incremento mensual promedio del 200% en nuestros costos variables de generacin de vapor).A qu nivel opera actualmente la planta de Petroqumica Cuyo?Hoy operamos al 95% de la capacidad instalada. La mayor demanda del mercado local la atendemos mediante la reduccin de nuestras exportaciones. Histricamente la empresa exportaba un 20% de su produccin, pero este ao, debido a una conjuncin de factores, entre ellos el crecimiento de la demanda local y diversas circunstancias desfavorables que afectaron el normal suministro de las materias primas bsicas (propileno y etileno), nuestras exportaciones acumuladas no superan el 9 por ciento.Tambin cabe destacar que el precio promedio del polipropileno en la Argentina se ubica entre un 25 y un 30% por debajo del promedio del mercado interno brasileo, constituyendo as otro factor distorsivo de la demanda. El polipropileno en el gigante del Mercosur cuesta entre 2.500 y 2.700 dlares por tonelada (Tn), dependiendo del tipo de producto y del tamao del cliente, mientras que en nuestro mercado interno su precio vara entre los 1.900 y los 2.000 dlares por Tn.Barajan la posibilidad de encarar nuevas ampliaciones en la planta de Mendoza?Tenemos en carpeta proyectos concretos para expandir la capacidad de nuestra planta, que van desde iniciativas simples, como la eliminacin de cuellos de botella para lograr un aprovechamiento total de la capacidad instalada, hasta una expansin a una etapa intermedia que implicara agregar entre un 50 y un 60% de capacidad a nuestras unidades actuales. Nuestra capacidad de produccin actual es de 130.000 Tn por ao, y con la eliminacin de cuellos de botella podramos llegar a 140 145.000 Tn, aunque las inversiones requeridas recin se concretaran cuando tengamos certeza sobre la disponibilidad adicional de materia prima. La alternativa de pensar en una expansin mayor de la produccin de polipropileno en la Argentina est irrevocablemente ligada a un aumento de la produccin de hidrocarburos y a la instalacin de una nueva refinera de petrleo o cracker petroqumico.Qu medidas est implementando la empresa para enfrentar la prdida de competitividad por el alza de los costos?Mantenemos una administracin muy ajustada de los gastos variables y fijos y a la vez tratamos de optimizar el precio de venta en el mercado interno incorporando nuevos productos especiales, mejorando nuestro servicio al cliente y buscando en forma permanente aplicaciones ms rentables. En sntesis, aplicamos una receta tpica para mantener la competitividad: la optimizacin contina de nuestra cadena de valor. 1.7. Produccin de propilenoEl propileno se puede obtener de diferentes formas u de ellas es a partir de naftas que pasa recuperacin de productos y purificado mediante craqueamiento de C4 y C5 olefinas para obtener olefinas de C2 y C3.Tambien en la refinera se obtiene a partir del gasleo por fraccionamiento por craqueo cataltico para obtener olefinas. Tambin el metanol sirve como base para la obtencin de propileno.

1.7.1. Obtencin de propileno

La obtencin del propileno se lleva a cabo principalmente como subproducto junto con el etileno y otras olefinas, bien mediante procesos de craqueo con vapor de hidrocarburos, bien en procesos de refinera. Como consecuencia de ello, la produccin de propileno queda determinada en gran medida no slo por su demanda, sino tambin por la del etileno y la de los productos de refinera. A nivel mundial, las relacin etileno/propileno es aproximadamente de 2/1, con variaciones segn los pases que dependen de la relacin propileno de craqueo con vapor / propileno de refinera, y del tipo de alimentacin utilizada.1.7.1.1. Tipos de obtencinRefinera: Subproducto, Craqueo Cataltico en lecho fluidoCraqueo: Utilizando vapor de Hidrocarburos, Nafta

1.7.2. Porcentaje de productos obtenidos usando diferentes cargaspor ejemplo si usamos gasolina pesada como carga, segn las condiciones de operacin que se emplea en el proceso, esta nos puede dar 33% de etileno, 10% de propileno, 20% de gasolina de alto octanaje, 19% de gases ligeros ricos en metano e hidrogeno, 8 % de butilenos entre los que se incluye el butadieno e isopreno, y 5% de combustleo.Cargas usadas en la desintegradora trmica

Productos en %etanopropanobutanoNaftaGasleo

Etileno8046403328

Propileno211161012

Gasolina rica en aromticos1672017

Gases ligeros Metano, hidrogeno1228221912

butilenos151088

combustleos112519

El cuadro ilustra la influencia que tienen las diferentes cargas usadas en la desintegradora trmica sobre la formacin y distribucin de sus productosPero cmo separar a las olefinas? Se hace fsicamente, sometiendo los gases que salen del proceso de desintegracin a una serie de separaciones por medio de columnas de destilacin.En esta figura vemos cmo los gases provenientes de la desintegradora (parcialmente licuados) se introducen a la primera columna de destilacin llamada demetanizadora, en donde se extrae el hidrgeno y el metano por el domo o parte superior de la columna. Los productos que salen del fondo se hacen pasar por una segunda columna llamada deetanizadora, en donde se separa el etano y el etileno por el domo para separarlos entre s en una tercera columna.Pero regresemos a la deetanizadora, a lo que se saca del fondo de la misma y se hace pasar por una columna llamada depropanizadora, en donde se separa por el domo una mezcla de propano-propileno.

1.8. Produccin de propileno mediante craqueo con vapor

Durante el proceso de craqueo con vapor de hidrocarburos, el propileno se separa por destilacin de la fraccin C3, compuesta por propano, propileno y otros componentes menores. En la torre C3, el propileno se separa por cabeza de la columna, mientras que por fondo se separa una mezcla rica en propano. El tamao de la columna vara segn el grado de pureza buscado para el propileno (el grado polimrico requiere mayor nmero de platos).

1.8.1. Esquema del cracker trmico

1.9. Produccin de propileno en refinera

En refinera, el propileno se obtiene principalmente como subproducto del craqueo cataltico en lecho fluido (FCC) de gasleos. De nuevo, la produccin depende del destino al que se orienta la refinera (por ejemplo, las refineras de Estados Unidos, ms orientadas a maximizar la produccin de gasolina, producen ms propileno que las de Europa). Dado que el propileno de refinera va acompaado de mayor proporcin de propano (del orden de un 30 %, frente a un 8-10 % en el propileno de craqueo trmico), el grado obtenido en general es inferior al correspondiente al propileno de craqueo con vapor. Las especificaciones del propileno son: grado refinera (50 70 % de pureza), grado qumico (92 94 %), y grado polmero (> 99 %).1.10. Deshidrogenacin del propilenoCH3CH2CH3CH2=CHCH3+H2El proceso tambin podra ser utilizado para deshidrogenar butano, isobutano, o GLP mixta alimenta. Es un sistema de una sola etapa que opera a un intervalo de temperatura de 540-680 C y 5-20 presiones absolutas. Conversiones en el rango de 55-65% son alcanzables, y selectividades pueden alcanzar hasta 95%. Muestra el Lummus-cresta catofin proceso de deshidrogenacin. Para un sistema de deshidrogenacin dado, la temperatura de funcionamiento y la presin, la teora termodinmica proporciona un lmite a la conversin por paso que se puede lograr. Una frmula general esKP=X^2*P (1-X^2)Kp=constante de equilibrio a una temperatura dadaX=fraccin de parafina se convirti al mono-olefinasP=presin de reaccin en atmosferasFig: El proceso de deshidrogenacin catofin cresta Lummus: (1) reactor, (2) compresor, (3) la recuperacin del producto lquido, (4) purificacin del producto.

1.10.1. Efecto de la temperatura en la deshidrogenacion

FIg: Efecto de la temperatura sobre la deshidrogenacin de parafinas ligeras a una atmsfera

1.11. Deshidrogenacion cataltica del propanoTiene lugar de acuerdo a la siguiente reaccin:

El catalizador empleado es el xido de cromo almina se favorece a bajas presiones y altas temperaturas Se puede trabajar con LPG comercial en lugar de propano puro, cuya composicin de propano es de 66,5% pero tambin contiene etano 1,4%, i-butano 16,6% y n-butano 15,5%; por lo que se pueden producir adems de propileno otras sustancia como butilenos1.11.1. Craqueo de etano y propanoSe produce tanto etileno como propileno por pirolisis a altas temperaturas. El craqueo de etano da muy poco propileno, el craqueo de propano produce tanto etileno como propileno. El proceso de pirolisis empleado es el de temperaturas medias de 500 a 800 C. No es eficiente desde el punto de vista intermedio y se justifica por la recuperacin de materias primas.metatesis de la olefina:

1.12. produccin de olefinas

1.13. Proceso MTO

El proceso MTO (Methanol to Olefins) es una ruta innovadora para la produccin de olefinas a partir de metanol. El metanol se convierte principalmente en olefinas tales como etileno y propileno, que son comnmente utilizadas para satisfacer la creciente demanda del mercado de poliolefinas o se puede utilizar en la produccin de otros derivados de olefinas. La conversin de metanol a olefinas requiere un catalizador selectivo que opera a moderadas y altas temperaturas. El proceso consiste en un reactor de lecho fluidizado y un sistema regenerador, el reactor opera en fase vapor a temperaturas entre 350C y 550C y presiones entre 1 y 3 bar de calibre. La reaccin es exotrmica y permite mediante dos deshidrataciones consecutivos el paso del metanol a dimetilter DME y el paso de este a hidrocarburos ligeros, principalmente etileno y propileno. En una operacin tpica hasta 80% de la alimentacin de metanol (en base %carbono presente en el metanol) se convierte en etileno y propileno, con aproximadamente 10% butenos.

La produccin de metanol se basa principalmente en la reaccin del monxido de carbono e Hidrogeno.CO (g)+2H2CH3OH (l)En un grado de efecta tambin la conversin de dixido de carbonoCO2 (g) +3H2CH3OH (l) +H2O (l)Por lo tanto de acuerdo a la proporcin de CO yCO2, la mezcla gaseosa requerida para la conversin debe tener una razn molar de hidrogeno/carbono entre 2 y 3. Dicho gas puede ser obtenido, mediante la oxidacin parcial, reformado con vapor, reformado auto trmico o reformado combinado.

Materia primaCondiciones de operacin Caractersticas principalesRelacin de H2/CO

Oxidacin parcialHC lquidos-solidos60-90 bar950-1250CLa alimentacin requiere alta severidad en la operacin -2.25

Reformado con vaporGas natural C1 a C48-25 bar800-1000Ctil para operar con gas natural, puede ser usado para HC pesados-Nafta3 a 4 reciclado CO2=2 a 3

Reformado auto trmicoGas natural, hidrocarburos pesados-nafta20-70 bar850-1100CNo requiere combustible externo en su proceso, flexibilidad en la seleccin de alimentacin. -2.5 a 3.5 Reciclado CO2=0.8

Reformado combinadoGas natural, ligeros, HC lquidos-solido35-40 bar700-800CCombinacin el reformado con vapor y el reformado autotermico. Requiere un menor consumo de vapor respecto a otros procesos, disminuyendo la inversin.-2.02

2. BIBLIOGRAFA

Alfredo friedlander (Industrializacin de gas, PDF) Marco Antonio Calle Martnez (Proyectos petroqumicos, PDF ) Linde (HOJA DE SEGURIDAD DEL MATERIAL, PDf) Tecnologa Industrial (propileno. PDF) http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen1/ciencia2/39/html/sec_13.html http://revistapetroquimica.com/petroquimica-cuyo-invierte-para-elevar-la-recuperacion-de-propileno/

3. ANEXOS

Algunos procesos de obtencin de propileno