Polimeros

TEMA 5. ETILENO, PROPILENO Y DERIVADOS.
1. CRAQUEO DE OLEFINAS. En la actualidad el etileno se produce, junto con otras olefinas de 3 y 4 átomos de carbono mediante proceso petroquímicos de craqueo con vapor de hidrocarburos: fundamentalmente naftas, gasoil y etano, aunque también propano y butanos. 1.1 Producción de olefinas por craqueo con vapor de hidrocarburos El craqueo térmico con vapor dehidrocarburos se produce en reactores tubulares en ausencia de catalizador a temperaturas por encima de los 750ºC, según reacciones de deshidrogenación y de fisión beta, todas ellas endotérmicas. Con alimentaciones ligeras la deshidrogenación es preponderante; con alimentaciones pesadas las reacciones preponderantes son las de fisión, adquiriendo especial importancia las reacciones decondensación de olefinas y moléculas con dobles enlaces conjugados, que mediante sucesivas deshidrogenaciones, dan lugar a la indeseable formación de coque. La corriente saliente del horno se enfría y destila en una columna de fraccionamiento, en la que se separan los gases olefínicos de las gasolinas de pirólisis, y aquellos se comprimen, se secan y se les elimina el CO2 que llevan consigo, sometiéndoles auna serie de destilaciones sucesivas, primero a bajas temperaturas y luego a altas temperaturas. 1.2 Descripción del proceso En el esquema simplificado (fig. 1) 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: pirólisis, fraccionamiento primario, compresión, fraccionamientocriogénico y fraccionamiento a alta temperatura. Además pueden existir otras unidades complementarias como la de hidrodesulfuración de los gasoils (si se emplean como alimentación), las de separación de BTX (benceno, tolueno y xileno), etc. Pirólisis. La alimentación se precalienta y vaporiza parcialmente en la sección de convención del horno, inyectándole seguidamente vapor recalentado, con lo que secompleta 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 simultánea las reacciones comentadas. Como la capacidad del horno es limitada, deben disponerse varios en paralelo; uno de ellos diferente para pirolizar el etano y el propano separados en las unidades defraccionamiento 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 pirólisis 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 enfriamientohasta 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.

Fig. 1. Proceso de producción de olefinas. La figura 2. Muestra la evolución de las variables más importantes de la reacción. Fraccionamiento primario. En una columna de destilación atmosférica se rectifica la corriente saliente delhorno de pirólisis, separándose por fondo un gasoil o fuel oil de pirólisis 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 pirólisis. Sin embargo, debe ser estabilizada mediante tratamientocon hidrógeno para que no polimerice, es decir, para que no forme “gomas”. Los gases salen como incondensables. 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...