Produccion de óxido de etileno, diagrama general y principales derrivados. JOSÉ ABRAHAM CRUZ GALI.

1. MATERIA: PETROQUIMICA SECUNDARIA
DOCENTE: ING. MODESTO LÓPEZ CAVAZOS
CARRERA: INGENIERO EN PROCESOS PETROQUÍMICOS
ALUMNOS:
JOSÉ ABRAHAM CRUZ GALI
ALBERTO GARZA ALDAPE
JONATHAN MARTINEZ PEREZ
DAVID CARRILLO PINEDA
FECHA: 26 DE ABRIL DEL 2017

2. INTRODUCCION
 El óxido de etileno es un gas incoloro, inflamable y
tóxico, que es técnicamente el epóxido más
importante. En el proceso de obtención más antiguo,
el etileno y el cloro se pasan por una columna de
absorción en contracorriente respecto una de otra.
 En el proceso más reciente se prepara por oxidación
directa del etileno con aire o con oxígeno en presencia
de un catalizador de plata.

3. INTRODUCCION
 El óxido de etileno ha sido producido comercialmente a través de
dos métodos básicos: el proceso de la clorhidrina y el proceso de
oxidación directa. El proceso de la clorhidrina fue introducido
durante la primera guerra mundial en Alemania por Badische Anilin,
Soda Fabrik (BASF) y otros.
 El proceso involucra la reacción de Etileno con ácido hipocloroso
seguido por la dehidroclorinación de la clorhidrina resultante
obteniéndose Oxido de Etileno y Cloruro de Calcio. Union Carbide
Co. fue la primera empresa que comercializó este proceso en los
Estados Unidos en 1925. El proceso de la clorhidrina no es
competitivo económicamente y es por ello que fue rápidamente
reemplazado por el proceso de oxidación directa convirtiéndose
ésta en la tecnología dominante. Actualmente toda la producción
mundial de Oxido de Etileno se lleva a cabo por el proceso de
oxidación directa de Etileno.

4. MATERIAS PRIMAS
 Para una planta productora de óxido de etileno de 100
tn/día en solución acuosa, se presenta los requerimientos y
parámetros de las materias primas:
Etileno
Metano
Oxígeno
Agua
Fuerza Electro-Motriz
Servicios Auxiliares varios

13. PROCESO DE
PRODUCCION

15. OXIDACION
 El reactor principal (1) consiste en miles de tubos de
catalizador en haces. Estos tubos tienen generalmente
de 6 a 15 m de largo con un diámetro interior de 20 a
50 mm. El catalizador empaquetado en estos tubos
está en forma de esferas o anillos de diámetro de 3 a
10 mm. Las condiciones de operación de 200oC a
300oC con una presión de 1 a 3 MPa prevalecen en el
reactor. Para mantener esta temperatura, el sistema de
refrigeración del reactor desempeña un papel vital.
Con el envejecimiento del catalizador, su selectividad
disminuye y produce más productos laterales
exotérmicos de CO2.

16. ABSORCIÓN DE OXIDO DE
ETILENO
 Después de enfriar la corriente gaseosa del reactor
principal, que contiene óxido de etileno (1-2%) y CO2
(5%), se pasa a continuación al depurador de óxido de
etileno (2). En este caso, se utiliza agua como medio
de lavado que limpia la mayor parte del óxido de
etileno junto con algunas cantidades de CO2, N2,
CH2CH2, CH4 y aldehídos (introducidos por la
corriente de reciclo). Además, una pequeña proporción
del gas que sale del depurador de óxido de etileno (0,1
- 0,2%) se elimina continuamente (quemado) para
evitar la acumulación de compuestos inertes (N2, Ar y
C2H6) que se introducen como impurezas con los
reactivos.

17. DEPURADO DE CO2
 La corriente de reciclo obtenida del depurador de
óxido de etileno (3, 4) se comprime y una corriente
lateral se alimenta al depurador de CO2. Aquí, el CO2
se disuelve en la solución acuosa caliente de
carbonato de potasio (es decir, el medio de lavado). La
disolución del CO2 no es sólo un fenómeno físico, sino
también un fenómeno químico, ya que el CO2
reacciona con el carbonato de potasio para producir
bicarbonato de potasio.
 K2CO3 + CO2 + H2O → 2 KHCO3

18. PURIFICADOR DE OXIDO DE
ETILENO
 La corriente acuosa resultante del procedimiento de
depuración anterior se envía entonces al absorbedor
de óxido de etileno (5, 6 y 7). En este caso, se obtiene
óxido de etileno como producto de cabeza, mientras
que el producto de fondo obtenido se conoce como
“purga de glicol". Cuando se elimina el óxido de
etileno del gas de reciclo con una solución acuosa, se
producen inevitablemente etilenglicoles (es decir,
mono-etilenglicol, di-etilenglicol y otros
polietilenglicoles). Por lo tanto, con el fin de evitar que
se acumule en el sistema, se purga continuamente.

19. DATOS
 La producción mundial de óxido de etileno fue de 20 millones de
toneladas en 2009, 19 millones de toneladas en 2008 y 18
millones de toneladas en 2007. Esto sitúa el óxido de etileno
como el quinto producto químico más producido, mientras
que el más producido fue el etileno con 113 millones de
toneladas. SRI Consulting pronosticó el crecimiento del consumo
de óxido de etileno del 4,4% anual durante 2008-2013 y del 3%
entre 2013 y 2018.
 Los principales productores mundiales de óxido de etileno son
Dow Chemical Company (3-3,5 millones de toneladas en 2006),
Saudi Basic Industries (2000-2500 toneladas en 2006), Royal
Dutch Shell (1,328 millones de toneladas en 2008-2009), BASF
(1,175 millones Toneladas en 2008-2009), China Petrochemical
Corporation (~ 1 millón de toneladas en 2006), Formosa Plastics
(~ 1 millón de toneladas en 2006) e Ineos (0,92 millones de
toneladas en 2008-2009).

21. TECNOLOGÍAS PARA LA PRODUCCIÓN
DE ÓXIDO DE ETILENO
 Las licencias de tecnología actualmente existentes
para la producción de Oxido de Etileno por oxidación
directa pertenecen a las empresas Shell, Scientific
Design (SD), Union Carbide Corporation (UC,
subsidiaria de Dow Chemicals Co.), Japan Catalityc,
Snam Progetti y Hüls.
 Todas las tecnologías son muy similares, aunque
existen diferencias dependiendo principalmente si se
emplea aire u Oxígeno puro como oxidante. Las
plantas de Shell solo utilizan Oxígeno como agente
oxidante mientras que Scientific Design y Union
Carbide Corporation han desarrollado también
plantas basadas en la oxidación con aire.

22. Aire vs. Oxígeno
Consideraciones Económicas
 El proceso basado en el empleo de Oxígeno y aquel que usa aire son similares,
pero existen algunas diferencias. Si bien no describiremos en esta sección ambos
procesos, se analizarán los costos asociados a ambas modalidades en busca de
una conclusión en cuanto a la conveniencia de uno u otro para la producción.
Existen dos características que dictan la diferencia en costos de capital para ambos
casos.
 El aire introduce al proceso una gran cantidad de Nitrógeno requiriendo de una
inversión adicional en reactores de purga, absorbedores asociados y sistemas de
recupero de energía del gas de venteo (no es rentable al usar Oxígeno, ya que el
caudal de venteo es menor). Sin embargo los sistemas con Oxígeno puro
necesitan incorporar un proceso para obtener este insumo a partir de aire o bien
aumentar los costos de materias primas adquiriendo Oxígeno desde un proveedor,
además de un sistema de remoción de Dióxido de Carbono ausente en la primera
modalidad. Comparando la inversión necesaria para capacidades mayores a
20.000 tn/año, las plantas operantes con Oxígeno tienen menor costo de capital
incluso en los casos en que se decide incluir un sistema de separación de aire. Sin
embargo para plantas de escalas menores la inversión del proceso con aire es
menor que aquella requerida para el proceso con Oxígeno, a menos que se
decida la compra de Oxígeno desde una gran unidad de separación que sirva a
varios clientes.

23.  Existen también gran cantidad de consideraciones en
cuanto a los costos operativos que difieren
significativamente entre los dos procesos. Los costos
del catalizador, del Oxígeno y del Etileno son factores
críticos a la hora de definir las economías relativas.
 Para un mismo tipo de catalizador el proceso con
Oxígeno opera a selectividades mayores y requiere
menos volumen de catalizador.
 Aunque el costo del Etileno constituye el 60% del
costo total de fabricación para ambos casos, cambios
en el costo del Etileno solo influencian débilmente el
costo final del producto en ambos casos.
Aire vs. Oxígeno
Consideraciones Económicas

24.  Por otro lado, el aumento en el precio del Oxígeno tiene un efecto mucho más
significante en la economía de una unidad de Oxígeno.
 El proceso a base de Oxígeno no genera un volumen de purga de gas lo
suficientemente alto como para llevar adelante una recuperación de energía
significativa. Asimismo posee un considerable requerimiento de calor para los
equipos de desorción de Dióxido de Carbono. El costo de compresión de una
planta basada en Oxígeno es ligeramente mayor que el de una planta similar
basada en el proceso de aire.
 La pureza de las materias primas determinará también la economía relativa
entre ambos procesos. Si la pureza del Oxígeno es baja el volumen de la purga
de gas (rica en Etileno) se incrementa marcadamente, haciendo que el proceso
basado en Oxígeno sea menos atractivo. En general, a medida que disminuye
la pureza del Etileno, el proceso con aire resulta más atractivo. Sin embargo, un
proceso a base de aire, podría requerir de un sistema de purificación si se
detectara la presencia de impurezas tales como sulfuros, halógenos e
hidrocarburos pesados.
Aire vs. Oxígeno
Consideraciones Económicas

25.  Se puede apreciar que no se puede llegar a una
conclusión general para los costos operativos de
ambas tecnologías, como así tampoco establecer la
superioridad de un proceso frente a otro.
 Sin embargo, todas las plantas productoras de Oxido
de Etileno construidas en los últimos 15 años operan
bajo la modalidad de Oxígeno puro, y un gran número
de plantas existentes a base de aire fueron
transformadas durante el mismo período.
Aire vs. Oxígeno
Consideraciones Económicas

26. USOS Y APLICACIONES

27. ETILENGLICOL
 Cerca del 75% de la producción mundial de oxido de etileno
se destina a la síntesis de etilenglicol.
 Es un líquido transparente, incoloro, ligeramente espeso
como el almíbar y leve sabor dulce. Por estas características
organolépticas se suele utilizar distintos colorantes para
reconocerlo y así disminuir las intoxicaciones por accidente. A
temperatura ambiente es poco volátil, pero puede existir en
el aire en forma de vapor. Se fabrica a partir de la hidratación
del óxido de etileno (epóxido cancerígeno).

28. ETILENGLICOL
 El etilenglicol se produce a partir de etileno, mediante el
compuesto intermedio óxido de etileno. El óxido de etileno
reacciona con agua produciendo etilenglicol según la siguiente
ecuación química:
 C2H4O + H2O → HOCH2CH2OH
 Esta reacción puede ser catalizada mediante ácidos o bases, o
puede ocurrir en un pH neutro a temperaturas elevadas. La mayor
producción de etilenglicol se consigue con un pH ácido o neutro
en presencia de abundante agua. Bajo estas condiciones, se
puede obtener una productividad del 90%. Los principales
subproductos obtenidos son dietilenglicol, trietilenglicol, y
tetraetilenglicol.

29. ETILENGLICOL
 El glicol se utiliza como aditivo
anticongelante para el agua en los
radiadores de motores de combustión
interna, es el principal compuesto del
líquido de frenos de vehículos y
también es usado en procesos
químicos como la síntesis de los
poliuretanos, de algunos poliésteres,
como producto de partida en la síntesis
del dioxano, la síntesis del
glicolmonometileter o del
glicoldimetileter, como disolvente, etc.

30. ETERES DE GLICOL
 Los principales ésteres industriales de glicoles mono-, di- y
trietileno son metilo, etilo y éteres de butilo normales, así como
sus acetatos y los tereftalatos. La síntesis implica la reacción de
la correspondiente alcohol con óxido de etileno:
 Mono: (CH 2 CH 2 ) O + ROH → HOCH 2 CH 2 O
 Di: (CH 2 CH 2 ) O + HOCH 2 CH 2 O → HOCH 2 CH 2 OCH 2
CH 2 O
 Tri: (CH 2 CH 2 ) O + HOCH 2 CH 2 OCH 2 CH 2 O → HOCH 2
CH 2 OCH 2 CH 2 OCH 2 CH 2 O

31. ETERES DE GLICOL
 Se usa como disolvente,
desengrasado, fluidos de
corte, agentes o extracción
por ejemplo la limpieza, se
encuentra en productos de
uso diario no alimentarios,
tales como pinturas, tintas,
barnices, tintes,
pegamentos, adhesivos,
detergentes, productos de
limpieza, tratamiento anti-
corrosión, limpieza de
ventanas, sino también en
algunos productos
farmacéuticos y cosméticos,
soluciones para teñir el
cabello.

32. ETANOLAMINA
 La etanolamina, también llamada 2-aminoetanol o
monoetanolamina, abreviado como ETA o MEA, es un
compuesto químico orgánico que es tanto una amina
primaria, (debido a un grupo amino en su molécula)
como un alcohol primario (debido a un grupo hidroxilo).
Como en el caso de otras aminas, la monoetanolamina
actúa como una base débil. La etanolamina es un líquido
tóxico, inflamable, corrosivo, incoloro y viscoso.
 Se la suele llamar monoetanolamina para distinguirla de
la dietanolamina (DEA) y de la trietanolamina (TEA). Es el
segundo grupo más abundante en la cabeza polar de los
fosfolípidos, que son substancias que se encuentran en
las membranas biológicas.

33. ETANOLAMINA
 En la industria, las etanolaminas (mono-, di- y trietanolaminas) se
producen por reacción de amoniaco y óxido de etileno en medio
anhidro a una temperatura de 40-70 ° C y la presión de 1.5 a 3.5
MPa:
 MONO: (CH 2 CH 2 ) O + NH 3 → HOCH 2 CH 2 NH 2
 DI: 2 (CH 2 CH 2 ) O + NH 3 → (HOCH 2 CH 2 ) 2 NH
 TRI: 3 (CH 2 CH 2 ) O + NH 3 → (HOCH 2 CH 2 ) 3 N

34. ETANOLAMINA
 Se utiliza para fabricar jabón
y detergentes, tinta, tinturas,
caucho. También se mezcla
con boro para su mejor
asimilación en agricultura.