Tema 6.- Producci+¦n de Tensioactivos.ppt
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1. JABONES Y DETERGENTES
2. TENSIOACTIVOS. DEFINICIÓN Y CLASIFICACIÓN
3. DESCRIPCIÓN DEL PROCESO PARA LA PRODUCCIÓN DE ALQUILBENCENO LINEAL (LAB) DE RANGO DETERGENTE
3.1 UNIDAD DE UNIFINIG3.2 UNIDAD DE MOLEX3.3 UNIDAD DE PACOL3.4 UNIDAD DE ALQUILACIÓN
4. BALANCE DE MATERIA EN UNA PLANTA DE ALQUILBENCENO LINEAL (LAB)
5. CONSUMO Y PRODUCCIÓN
6. IMPACTO MEDIOAMBIENTAL
INDICE
3. DESCRIPCIÓN DEL PROCESO PARA LA PRODUCCIÓN DE ALQUILBENCENO LINEAL (LAB) DE RANGO DETERGENTE
3.1 UNIDAD DE UNIFINIG3.2 UNIDAD DE MOLEX3.3 UNIDAD DE PACOL3.4 UNIDAD DE ALQUILACIÓN
4. BALANCE DE MATERIA EN UNA PLANTA DE ALQUILBENCENO LINEAL (LAB)
DETERGENTES
Agentes limpiadores que incluyen como parte de su formulación a unos productos llamados tensioactivos obtenidos sintéticamente y a una serie de componentes complementarios que colaboran con él en el lavado cada uno con una misión determinada al objeto de que el conjunto alcance la máxima efectividad
Agentes limpiadores que incluyen como parte de su formulación a unos productos llamados tensioactivos obtenidos sintéticamente y a una serie de componentes complementarios que colaboran con él en el lavado cada uno con una misión determinada al objeto de que el conjunto alcance la máxima efectividad
TIPOS Y APLICACIONES
LAS: 6 %
AE: 3-5 %
Jabón: 3-5 %
STPP o Zeolitas: 25-30 %
Carbonato sódico: 8-10 %
Otros
4 ó 5 kg
DETERGENTESFormulaciones detergentes sólidas (polvos)
DETERGENTE POLVO
HDPR convencional
VersatilidadComportamientoDisponibilidadBiodegradabilidad
VersatilidadComportamientoDisponibilidadBiodegradabilidad
TENSIOACTIVO CAPA SUPERFICIAL
TENSIOACTIVOS MICELAS
Alquilbenceno Lineal LAB
n = 4 a 8
• La molécula de LAB es generalmente mezcla de homólogos que van desde el fenil C10 hasta el fenil C14 • Dependiendo de la posición del benceno en la cadena alquílica pueden existir diversos isómeros para cada homólogo.
Alquilbenceno Lineal Sulfonado (LAS)
n = 4 a 8 SO3 Na
CH3 - CH2 - CH2 - CH - CH2 -(CH2)n - CH3
CH3 - CH2 - CH2 - CH - CH2 -(CH2)n - CH3
PROCESO DE FABRICACIÓN DE LAB
DISTRIBUCIÓN DE HOMÓLOGOS EN UN ALQUILBENCENO COMERCIAL :
Fenil Decano 10 %
Fenil Undecano 40 %
Fenil Dodecano 35 %
Fenil Tridecano 14 %
Fenil Tetradecano 1 %
Fenil Decano 10 %
Fenil Undecano 40 %
Fenil Dodecano 35 %
Fenil Tridecano 14 %
Fenil Tetradecano 1 %
Peso Molecular Medio : 240
Olefinas de crackingOlefinas de cracking
Olefinas de C=2
Olefinas de C=2
Olefinas de deshidrocloraciónde cloroparafinas
Olefinas de deshidrocloraciónde cloroparafinas
Olefinas (OLEX)Cloroparafinas
Olefinas (OLEX)Cloroparafinas
PROCESOS DE FABRICACIÓN DE LAB
LABLAB
Olefinas de n-Parafinasdeshidrogenadas
Olefinas de n-Parafinasdeshidrogenadas
+ BENCENO
DETAL
AlCl3
HF
HF
Olefinas de n-Parafinasdeshidrogenadas
Olefinas de n-Parafinasdeshidrogenadas
HF
HF
Resíduo Atmosférico >405
Gas-Oil Pesado 380-405
Nafta Pesada 70 - 170
Keroseno 185 - 240
Keronafta 170 - 185
Gas-Oil Ligero 240-380
Nafta Ligera (LSR)D
E
S
T
I
L
A
C
I
O
N
Gas + GLP
PLANTA
DE LAB
CRUDO
MATERIAS PRIMAS
ALQUILACIÓN
KEROSENO
HIDRÓGENO
i-PARAFINASn-PARAFINAS
(C10-C13)
OLEFINASn-PARAFINAS
ALQUILATO PESADO (HLAB)
ALQUILBENCENOLINEAL (LAB)
BENCENO
PROCESO U.O.P. PARA LA OBTENCIÓN DE ALQUILBENCENO LINEAL DE RANGO DETERGENTE
UNIFINING MOLEX
PACOL
UNIFINING
KEROSENO: Parafinas+Olefinas+Aromáticos+Naftenos+Contaminantes
UNIFINING
KEROSENO
HIDROGENO
CARGA A MOLEX
SH2 NH3
C9 VARIABLES CATALIZADOR : Ni - Mo, Co – Mo PRESIÓN : 50 Kg / cm2
TEMPERATURA: 310 - 320 ºC
MERCAPTANOS OLEFINAS FENOLES Y AMINAS
ELIMINACIÓN CONTAMINANTES DEL KEROSENO
N-Parafinas
MOLEX
REFINADO
EXTRACTO
KEROSENO UNIFINADO
n-C5 i-C8
Iso-ParafinasNaftenosAromáticos
SEPARACIÓN DE LAS N-PARAFINAS DE LAS ISOPARAFINAS Y AROMATICOS
ADSORCIÓN POR TAMICES MOLECULARES
ALUMINO-SILICATOS DE 5 A RETIENEN LAS N-PARAFINAS DESORBENTE: PENTANO / ISOOCTANO MEDIO MECÁNICO: VÁLVULA ROTATIVA
PACOL
N-MONOOLEFINASN-PARAFINAS
C10-C13/C14
N-PARAFINAS
SIN CONVERTIR
DESHIDROGENACIÓN DE N-PARAFINAS A N-MONOOLEFINAS
CATALISIS GAS - SÓLIDO
CONVERSIÓN: 13% SELECTIVIDAD: 92% mono-olefinas CATALIZADOR: óxido Pt/Alumina
PRESIÓN: 2,1 Kg / cm2 TEMPERATURA: 470 a 490 ºC
H2
ALQUILACIONN-PARAFINAS
LAB
HLAB
BENCENO
N-MONOOLEFINAS
N-PARAFINAS
BENCENOs/r
OBTENCIÓN DEL ALQUILBENCENO LINEAL
VARIABLESTEMPERATURA REACTORES: 60ºC / 58ºC RELACIÓN BENCENO / OLEFINAS PRESIÓN: 4 Kg / cm2
FH
+30ºC
HF
Mono-olefina + Benceno Alquilbenceno
ALQUILACIÓN DEL BENCENOReacción Principal
162 78 240
CH3 - CH = CH - CH2 -……- CH3
CH3 - CH - CH2 - CH2 -……- CH3
2 mono-olefinas + Benceno Dialquilbenceno
ALQUILACIÓN DEL BENCENO
Reacción Secundaria
(162) x 2 78 402
+30ºC
HF
CH3 - CH2 - CH - CH2 -……- CH3
CH3 - CH2 - CH - CH2 -……- CH3
CH3 - CH = CH - CH2 -……- CH3
TORREDE
SECADODE
BENCENO
REACTOR
REGENERADORFH
STRIPPERFH
DECANTADOR
BOTELLÓN DEREFLUJO
DECANTADOR
AGUA
BOTELLÓN DEREFLUJO
BOTELLÓN DEREFLUJO
VACÍOVACÍO
BENCENODE RECICLO
TORREDE
PARAFINAS
TORREDE
BENCENO
TORREDE
LAB
DAB
LAB
PARAFINASA PACOL
FH
BENCENO+TRAZAS FH
BENCENO SECO
BENCENO
DE TANQUE
ACEITE TÉRMICO
ACEITE TÉRMICO
ACEITE TÉRMICO
PARAFINAS+OLEFINASDE PACOL
AGUA
FH
FH
FONDO A HORNOS
ACEITE TÉRMICO
AGUA
AGUA
ACEITE TÉRMICO
ACEITE TÉRMICO
TORRE
SECADO
BENCENO
REACTOR
REGENERADORFH
STRIPPERFH
DECANTADOR
BOTELLÓN
REFLUJO
DECANTADOR
AGUA
BOTELLÓN DEREFLUJO
BOTELLÓN DEREFLUJO
VACÍOVACÍO
BENCENODE RECICLO
TORREDE
PARAFINAS
TORREDE
BENCENO
TORREDE
LAB
DAB
LAB
PARAFINASA PACOL
FH
BENCENO+TRAZAS FH
BENCENO SECO
BENCENO
DE TANQUE
ACEITE TÉRMICO
ACEITE TÉRMICO
ACEITE TÉRMICO
PARAFINAS+OLEFINASDE PACOL
AGUA
FH
FH
FONDO A HORNOS
ACEITE TÉRMICO
AGUA
AGUA
ACEITE TÉRMICO
ACEITE TÉRMICO
TORREDE
SECADODE
BENCENO
REACTOR
REGENERADORFH
STRIPPERFH
DECANTADOR
BOTELLÓN DEREFLUJO
DECANTADOR
AGUA
BOTELLÓN DEREFLUJO
BOTELLÓN DEREFLUJO
VACÍOVACÍO
BENCENODE RECICLO
TORREDE
PARAFINAS
TORREDE
BENCENO
TORREDE
LAB
DAB
LAB
PARAFINASA PACOL
FH
BENCENO+TRAZAS FH
BENCENO SECO
BENCENO
DE TANQUE
ACEITE TÉRMICO
ACEITE TÉRMICO
ACEITE TÉRMICO
PARAFINAS+OLEFINASDE PACOL
AGUA
FH
FH
FONDO A HORNOS
ACEITE TÉRMICO
AGUA
AGUA
ACEITE TÉRMICO
ACEITE TÉRMICO
TORREDE
SECADODE
BENCENO
REACTOR
REGENERADORFH
STRIPPER
FH
DECANTADOR
BOTELLÓN DEREFLUJO
DECANTADOR
AGUA
BOTELLÓN DEREFLUJO
BOTELLÓN DEREFLUJO
VACÍOVACÍO
BENCENODE RECICLO
TORREDE
PARAFINAS
TORREDE
BENCENO
TORREDE
LAB
DAB
LAB
PARAFINASA PACOL
FH
BENCENO+TRAZAS FH
BENCENO SECO
BENCENO
DE TANQUE
ACEITE TÉRMICO
ACEITE TÉRMICO
ACEITE TÉRMICO
PARAFINAS+OLEFINASDE PACOL
AGUA
FH
FH
FONDO A HORNOS
ACEITE TÉRMICO
AGUA
AGUA
ACEITE TÉRMICO
ACEITE TÉRMICO
TORREDE
SECADODE
BENCENO
REACTOR
REGENERADORFH
STRIPPERFH
DECANTADOR
BOTELLÓN DEREFLUJO
DECANTADOR
AGUA
BOTELLÓN
REFLUJO
BOTELLÓN DEREFLUJO
VACÍOVACÍO
BENCENODE RECICLO
TORREDE
PARAFINAS
TORRE
BENCENO
TORREDE
LAB
DAB
LAB
PARAFINASA PACOL
FH
BENCENO+TRAZAS FH
BENCENO SECO
BENCENO
DE TANQUE
ACEITE TÉRMICO
ACEITE TÉRMICO
ACEITE TÉRMICO
PARAFINAS+OLEFINASDE PACOL
AGUA
FH
FH
FONDO A HORNOS
ACEITE TÉRMICO
AGUA
AGUA
ACEITE TÉRMICO
ACEITE TÉRMICO
TORREDE
SECADODE
BENCENO
REACTOR
REGENERADORFH
STRIPPERFH
DECANTADOR
BOTELLÓN DEREFLUJO
DECANTADOR
AGUA
BOTELLÓN DEREFLUJO
BOTELLÓNE
REFLUJO
VACÍOVACÍO
BENCENODE RECICLO
TORRE
PARAFINAS
TORREDE
BENCENO
TORREDE
LAB
DAB
LAB
PARAFINASA PACOL
FH
BENCENO+TRAZAS FH
BENCENO SECO
BENCENO
DE TANQUE
ACEITE TÉRMICO
ACEITE TÉRMICO
ACEITE TÉRMICO
PARAFINAS+OLEFINASDE PACOL
AGUA
FH
FH
FONDO A HORNOS
ACEITE TÉRMICO
AGUA
AGUA
ACEITE TÉRMICO
ACEITE TÉRMICO
TORREDE
SECADODE
BENCENO
REACTOR
REGENERADORFH
STRIPPERFH
DECANTADOR
BOTELLÓN DEREFLUJO
DECANTADOR
AGUA
BOTELLÓN DEREFLUJO
BOTELLÓN DEREFLUJO
VACÍOVACÍO
BENCENODE RECICLO
TORREDE
PARAFINAS
TORREDE
BENCENO
TORRE
LAB
DAB
LAB
PARAFINASA PACOL
FH
BENCENO+TRAZAS FH
BENCENO SECO
BENCENO
DE TANQUE
ACEITE TÉRMICO
ACEITE TÉRMICO
ACEITE TÉRMICO
PARAFINAS+OLEFINASDE PACOL
AGUA
FH
FH
FONDO A HORNOS
ACEITE TÉRMICO
AGUA
AGUA
ACEITE TÉRMICO
ACEITE TÉRMICO
BALANCE DE MATERIAEN LA PLANTA DE LABBALANCE DE MATERIAEN LA PLANTA DE LAB
BALANCE DE MATERIA
Datos de partidaBALANCE DE MATERIA
Datos de partida
Producción LAB: 500 Tm/d
Producción HLAB: 6% LAB 30 Tm/d
Mmedio (LAB) = 240 Tm/mol
Mmedio (HLAB) = 402 Tm/mol
M (Bz) = 78 Tm/mol
Mmedio (Parafina) = 164 Tm/mol
Composición Keroseno típico
Composición Parafinas
ALQUILACIÓN
Keroseno
a Antorcha
SH2+otros+H2
Ligeros C9 e inferiores
a Refinería
Isoparafinas a Refinería
Parafinas Pesadas
Parafinas de Reciclo
LAB
HLAB
Benceno
H2
parafinas
Parafinas frescas intermedias
olefinas
UNIFINING MOLEX
PACOL13%
500
30
BALANCE MATERIA
UNIDAD ALQUILACIÓN
Olefina + Benceno LAB
162 78 240
Diolefina + Benceno HLAB
(162) x 2 78 402
Bz = 500 x (78/240) + 30 x (78/402) = 168 Tm/d
Ol = 500 x (162/240)+ 30 x (324/402) = 362 Tm/d
ALQUILACIÓN
Keroseno
a Antorcha
SH2+otros+H2
Ligeros C9 e inferiores
a Refinería
Isoparafinas a Refinería
Parafinas Pesadas
Parafinas de Reciclo
LAB
HLAB
Benceno
H2
parafinas
Parafinas frescas intermedias
olefinas
UNIFINING MOLEX
PACOL13%
500
30
168
362
PROCESO DE FABRICACIÓN DE LAB
DISTRIBUCIÓN DE PARAFINAS DE CARGA A PACOL
n- Decano 10 %
n- Undecano 40 %
n- Dodecano 35 %
n- Tridecano 14 %
n- Tetradecano 1 %
n- Decano 10 %
n- Undecano 40 %
n- Dodecano 35 %
n- Tridecano 14 %
n- Tetradecano 1 %
Peso Molecular Medio : 164
BALANCE MATERIA
UNIDAD DE PACOL
Parafina Olefina + H2
164 162 2H2 = 2 x (362/162) = 4,4 4 Tm/d
Parafinas convertidas = 362 + 4 = 366 Tm/d
Conversión : 13%
Parafinas cargadas = 366 x 100/13 = 2815,38 2815 Tm/d
Parafinas reciclo = 2815-366 = 2449 Tm/d
ALQUILACIÓN
Keroseno
a Antorcha
SH2+otros+H2
Ligeros C9 e inferiores
a Refinería
Isoparafinas a Refinería
Parafinas Pesadas
Parafinas de Reciclo
LAB
HLAB
Benceno
H2
parafinas
Parafinas frescas intermedias
olefinas
UNIFINING MOLEX
PACOL13%
500
30
168
362
4
366
2449
2449
2815
COMPOSICIÓN KEROSENO TÍPICO(Rango C10-C16)
PARAFINAS LINEALES : 23,05 %
ISOPARAFINAS + AROMÁTICOS : 76,85 %
AZUFRE : 0,10 %
PARAFINAS LINEALES
C9 4,36 C14 10,52
C10 7,27 79,67% C15 4,21 15,97%
C11 28,69 Intermedias C16 1,05 Pesadas
C12 24,96 C17 0,19
C13 18,75
BALANCE MATERIA
UNIDAD DE MOLEX
n-Parafinas pesadas = PI x PP / PI =
366 x 15,96% / 79,65% = 73,33 73 Tm/d
n-Parafinas totales = 366 + 73 = 439 Tm/d
Isoparafinas = PT x IP / PT = 439 x (77 / 23) = 1470 Tm/d
Balance:
Carga de Keroseno unifinado = 1470 + 439 = 1909 Tm/d
ALQUILACIÓN
Keroseno
a Antorcha
SH2+otros+H2
Ligeros C9 e inferiores
a Refinería
Isoparafinas a Refinería
Parafinas Pesadas
Parafinas de Reciclo
LAB
HLAB
Benceno
H2
parafinas
Parafinas frescas intermedias
olefinas
UNIFINING MOLEX
PACOL13%
500
30
168
362
4
366
2449
1909
1470
73
2449
2815
BALANCE MATERIA
UNIDAD DE UNIFINING
Composición Keroseno
Ligeros C9 < = PT x C9 / PT = 439 x 4,36% / 95,64% = 20,20 20 Tm/d
Parafinas totales = 366 + 73 = 439 Tm/d
S = 0,1% Keroseno = 1,9 Tm/d
Antorcha = S + otros + H2 = 2 + 4 = 6 Tm/d
Balance:
Carga de Keroseno = 1909 + 20 + 2 = 1931 Tm/d
ALQUILACIÓN
Keroseno
a Antorcha
SH2+otros+H2
Ligeros C9 e inferiores
a Refinería
Isoparafinas a Refinería
Parafinas Pesadas
Parafinas de Reciclo
LAB
HLAB
Benceno
H2
parafinas
Parafinas frescas intermedias
olefinas
UNIFINING MOLEX
PACOL13%
500
30
168
362
4
366
2449
1909
1470
73
1931
6 20
2449
2815
1935
BALANCE GLOBAL EN LA PLANTA DE LAB
COMPONENTES DE ENTRADA Tm/d
KEROSENO 1931
BENCENO 168
TOTAL 2099
COMPONENTES SALIDA Tm/d
LIGEROS 20 H2S + OTROS 6 ISOPARAFINA 1470PARAFINAS PESADAS 73LAB 500 ALQUILATO PESADO 30
TOTAL 2099
1º) Contabilidad de materias primas y productos que intervienen en la Planta.
2º) Verificación de los rendimientos de las distintas unidades del proceso.
Control del consumo de parafinas: Parafinas / LAB
Control de la reacción de alquilación: HLAB / LAB
Control del consumo de benceno: Benceno / LAB
Pérdidas de Parafinas en la corriente de isoparafinas
3º) Verificar el funcionamiento correcto de los instrumentos de medida para su posible calibración.
1º) Contabilidad de materias primas y productos que intervienen en la Planta.
2º) Verificación de los rendimientos de las distintas unidades del proceso.
Control del consumo de parafinas: Parafinas / LAB
Control de la reacción de alquilación: HLAB / LAB
Control del consumo de benceno: Benceno / LAB
Pérdidas de Parafinas en la corriente de isoparafinas
3º) Verificar el funcionamiento correcto de los instrumentos de medida para su posible calibración.
APLICACIONES DEL BALANCE
1º) La producción mundial de LAB asciende a 2,5 millones de Tm/año
Producción materia tensioactva: 53% en el año 1995 58% en el año
2000
El 20% se produce por empresas de titularidad nacional
2º) El consumo europeo de detergente asciende aproximadamente a 3,75 millones de toneladas
La fabricación de los envases utiliza 270.000 toneladas de materiales y las formulaciones contienen 120.000 toneladas de COOBB
El mercado español consumió 505.300 t de detegente en 1996, el consumo percápita más alto de Europa (13 Kg)
1º) La producción mundial de LAB asciende a 2,5 millones de Tm/año
Producción materia tensioactva: 53% en el año 1995 58% en el año
2000
El 20% se produce por empresas de titularidad nacional
2º) El consumo europeo de detergente asciende aproximadamente a 3,75 millones de toneladas
La fabricación de los envases utiliza 270.000 toneladas de materiales y las formulaciones contienen 120.000 toneladas de COOBB
El mercado español consumió 505.300 t de detegente en 1996, el consumo percápita más alto de Europa (13 Kg)
CONSUMO Y PRODUCCIÓN
1º) Análisis del Ciclo de Vida del producto
2º) En un detergente los impactos medidos serían:
a) Consumo de energía
b) Vertidos al agua
c) Generación de residuos sólidos
3º) Las fases de uso y desecho concentran el 70% de a), 96% de b) y 90% de c).
1º) Análisis del Ciclo de Vida del producto
2º) En un detergente los impactos medidos serían:
a) Consumo de energía
b) Vertidos al agua
c) Generación de residuos sólidos
3º) Las fases de uso y desecho concentran el 70% de a), 96% de b) y 90% de c).
IMPACTO MEDIOAMBIENTAL
Calleja, G.; García, F.; De lucas, A.; Prats, D.; Rodríguez, J.M.; “ Introducción a la Ingeniería Química”. Síntesis. Madrid (1999).
Cohen, L.; Trujillo, F.; “Balances de Materia. Problemas Resueltos”. Ed. Servicio Publicaciones de la Universidad de Cádiz. Cádiz, 2001.
Felder, R.M.; Rousseau, R.W.: “Principios elementales de los procesos químicos”. Addison-Wesley Iberoamericana (1991).
Garcia, J.J.; “Tensioactivos y detergencia”. Ed. Dossat. Madrid, 1986.
Petroquimica Española S.A.;“Manuales de plantas para la fabricación del LAS”.
Calleja, G.; García, F.; De lucas, A.; Prats, D.; Rodríguez, J.M.; “ Introducción a la Ingeniería Química”. Síntesis. Madrid (1999).
Cohen, L.; Trujillo, F.; “Balances de Materia. Problemas Resueltos”. Ed. Servicio Publicaciones de la Universidad de Cádiz. Cádiz, 2001.
Felder, R.M.; Rousseau, R.W.: “Principios elementales de los procesos químicos”. Addison-Wesley Iberoamericana (1991).
Garcia, J.J.; “Tensioactivos y detergencia”. Ed. Dossat. Madrid, 1986.
Petroquimica Española S.A.;“Manuales de plantas para la fabricación del LAS”.
BIBLIGRAFÍA
