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PRODUCCIÓN DE
COMPUESTOS AROMÁTICOS
BTX
UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL
POLITECNICA DE LA FUERZA ARMADA
PROCESOS PETROQUIMICOS I
PROFESORA:
PATRICIA RAMIREZ
Los compuestos aromáticos son sistemas cíclicos con
una alta energía de resonancia.
El máximo exponente de hidrocarburos aromáticos es
el benceno
Todos los derivados del benceno, siempre que se
mantenga intacto el anillo, se consideran aromáticos.
Los hidrocarburos aromáticos simples se usan como
materia prima para la elaboración de los hidrocarburos
más complejos y sus dos fuentes principales son el
carbón (o hulla) y el petróleo.
GENERALIDADES
Lo que en la industria petroquímica se conoce como
hidrocarburos aromáticos, bajo la denominación de
fracción BTX, es un conjunto de moléculas que se
podrían considerar como derivados básicos de
benceno y formado por benceno, tolueno, orto-xileno,
meta-xileno, para-xileno y etil-benceno.
Actualmente, la petroquímica basada en naftas de
petróleo aporta más del 96% de la producción
mundial de BTX.
GENERALIDADES
- Llamado también
ciclohexatrieno es un hidrocarburo cíclico
con 3 dobles enlaces.
- Descubierto en 1825 por M.
Faraday como uno de los componentes
de un aceite que recogió de las tuberías
del gas de alumbrado.
- En 1845, Hoffmann lo encontró
en el alquitrán de hulla.
- Su fórmula química es C6H6.
- Es el principal entre los
hidrocarburos aromáticos.
BENCENO
B
E
N
C
E
N
O
BENCENO
BENCENO. PROPIEDADES FÍSICAS:
- Líquido incoloro.
- Olor dulce.
- Soluble en éter, nafta y
acetona. También se disuelve en alcohol
y en la mayoría de los solventes
orgánicos.
- Disuelve al iodo y las grasas.
- Densidad de 0,89 g/cm3.
- Punto fusión: 5,5 °C.
- Punto ebullición: 80°C.
- Peso molecular: 78 gramos.
B
E
N
C
E
N
O
BENCENO
USOS:
- El Benceno se utiliza
como constituyente de
combustibles para motores,
disolventes de grasas, aceites,
pinturas y nueces en el grabado
fotográfico de impresiones.
También se utiliza como
intermediario químico.
También se usa en la
manufactura de detergentes,
explosivos, productos
farmacéuticos y tinturas.
B
E
N
C
E
N
O
- Líquido incoloro con un
olor parecido a los solventes de
pintura.
- Es miscible con la
mayoría de disolventes orgánicos
apolares pero casi inmiscible con
el agua (0,52 g/l).
- Su punto de inflamación
es de 4 ºC y el punto de ignición
es de 535 ºC. En mezclas con el
aire los vapores
son explosivos en el rango
de 1,2 - 7 %.
TOLUENO
T
O
L
U
E
N
O
TOLUENO
T
O
L
U
E
N
O
Se adiciona a los combustibles
(como antidetonante) y como
solvente para pinturas,
revestimientos, caucho, resinas,
diluyente en lacas nitrocelulósicas
y en adhesivos.
- Es producto de partida en
la síntesis del TNT (2,4,6-
trinitrotolueno), un conocido
explosivo.
- En condiciones normales
es estable.
USOS:
- El uso predominante del
Tolueno es como aditivo en los
combustibles. Es también
utilizado para producir benceno
y
como solvente de pinturas,
revestimientos, adhesivos,
tintas, etc.
- Es utilizado en la producción
de polímeros utilizado para
hacer nylon y poliuretanos.
- Se lo emplea en tinturas,
pinturas de uñas y
en la síntesis de químicos
orgánicos.
TOLUENO
T
O
L
U
E
N
O
XILENO
El xileno comercial es una mezcla
de tres isómeros (orto, meta y para
xileno) también puede contener
etilbenceno así como pequeñas
cantidades de tolueno y otros.
- El meta xileno predomina
en el xileno comercial.
- Es un líquido muy fluido,
incoloro e inflamable
XILENO
XILENO
USOS:
- Solvente de grasas, ceras y
muchas otras resinas naturales y
sintéticas.
- Solvente y diluyente para
pinturas, esmaltes, lacas y barnices.
- Intermediario químico en
producción de resina sintética, fibras,
detergentes, perfumes, plastificantes.
- En los hospitales se utiliza en
los laboratorios de
histopatología en el proceso de
preparación de muestras
de tejidos para observación
microscópica
XILENO
Procesos de Obtención de
BTX
Procesos de Obtención de BTX
 A partir de Alquitrán de Hulla.
 Destilación Fraccionada de Crudo
 Reformación Catalítica.
Procesos de Obtención de BTX
‡ La hulla es un tipo de carbón mineral
que contiene entre un 45 y un 85% de
carbón.
‡ Es dura y quebradiza, estratificada, de
color negro y brillo mate o graso.
‡ Este material surge como resultado de
la descomposición de la materia vegetal
de los bosques primitivos, proceso que
ha requerido millones de años. Su uso
se comenzó en Inglaterra.
Hulla
Procesos de Obtención de BTX
Proceso A partir de HullaProceso A partir de Hulla
‡ Gas de coquería (metano = 32%)
‡ Coque.
‡ Alquitrán de Hulla. (Hidrocarburos
Aromáticos, bases nitrogenadas y
fenoles)
ǻ
(650 - 800 ºC)
Libre de Oxigeno
Destilación Fraccionada.
Extracción con NaOH
Cristalización
Aromáticos
Fenoles
Naftaleno y fenantreno
Procesos de Obtención de BTX
Clasificación delClasificación del
Crudo según laCrudo según la
predominaciónpredominación
de uno dede uno de
los compuesto.los compuesto.
 Crudos Parafínicos, presentan una proporción
elevada de hidrocarburos tipo CnH n+
particularmente parafinas y ceras naturales
(Pennsylvania, Libia);
 Crudos Nafténicos, con una cantidad más grande
de naftenos, hidrocarburos de la serie anulares o
cíclicos (Venezuela);
 Crudos Aromáticos, en los que se encuentran
hidrocarburos bencénicos CnH (Borneo);
 Crudos Sulfurosos, que contienen sulfuro de
hidrógeno y mercaptanos formados por la fijación
de azufre sobre un hidrocarburo (Oriente Medio);
 Crudos Particulares, como los crudos bituminosos,
que son los crudos de muy bajo contenido en
azufre, y los crudos polucionados por ácidos,
metales (vanadio, níquel, arsénico), sales, agua
salada, etc.
Procesos de Obtención de BTX
Factibilidad.Factibilidad.
‡‡ AA partirpartir HullaHulla. Al calentar carbón bituminoso en
contenedores cerrados sin aire hasta unos 650 a 800
°C, el carbón se descompone en los siguientes
productos:
80% de coque
5% de amoníaco
5% de alquitrán de hulla
10% de gas ciudad.
La producción de BTX a partir del carbón mineral,
pero esta industria Fue insuficiente para satisfacer las
demandas del mercado.
y
Procesos de Obtención de BTX
FactibilidadFactibilidad
 Los querosenos no tratados contiene HC aromáticos
que los hacen fuliginosos y deben ser sometidos a un
refino especial con ácido sulfúrico, anhídrido sulfuroso o
cualquier procedimiento de desaromatización.
 Estos hidrocarburos se encuentran en la
 gasolina natural en mínimas concentraciones, por lo
que resulta incosteable su extracción
Por lo tanto, para producirlos se desarrolló el proceso denominado de
ReformaciónReformación catalíticacatalítica,, cuya materia prima de carga es la
gasolina natural o nafta pesada.
Reformación Catalítica.Reformación Catalítica.
‡ Las moléculas hidrocarbonadas no se craquean, sino
que su estructura se reordena para formar aromáticos.
‡‡ AlimentaciónAlimentación:: Gasolinas directas y naftas (de 180 a
375 ºF).
Procesos de Obtención de BTX
Procesos de Obtención de BTX
Procesos de Obtención de BTX
ReaccionesReacciones
Reacciones DeseadasReacciones Deseadas
‡ Deshidratación de Naftenos a Aromáticos.
‡ Deshidrociclación de Parafinas a Aromáticos.
‡ Isomerización.
‡ Craqueo con hidrógeno.
Reacciones que Conducen a Productos Indeseados:Reacciones que Conducen a Productos Indeseados:
‡ La desalquilación de cadenas laterales sobre naftenos y
aromáticos para formar butano y parafinas más ligeras.
‡ Craqueo de parafinas y naftenos para formar butano y
parafinas más ligeras.
Procesos de Obtención de BTX
Reacciones deReacciones de
DeshidrogenaciónDeshidrogenación
El rendimiento en AromáticosEl rendimiento en Aromáticos
se ve favorecido:se ve favorecido:
‡ Temperaturas Altas
(Cinética).
‡ Presiones Bajas
(Reacciones Excentrópicas)
‡ Bajas Relaciones molares
de hidrógeno a
Hidrocarburo. (Para
favorecer los productos)
Procesos de Obtención de BTX
ReaccionesReacciones
DeDe
IsomerizaciónIsomerización
El rendimiento de laEl rendimiento de la
isomerización seisomerización se
incrementa:incrementa:
‡ Temperaturas
Altas (Cinética).
‡ Presiones Bajas
(Reacciones
Excentrópicas)
Procesos de Obtención de BTX
Reacciones de Craqueo conReacciones de Craqueo con
HidrogenoHidrogeno
CondicionesCondiciones
FavorablesFavorables
Altas Temperaturas.
Presiones Altas
Procesos de Obtención de BTX
Procesos de Obtención de BTX
CatalizadoresCatalizadores
‡ Catalizadores que contienen Oxidos o Sulfitos de (Cr, Mo, Ni, W)
‡ Catalizadores que contienen metales nobles, (Platino)
Soportados en una base de silice o de aluminio-silice (clorada).
Factores que Afectan la Actividad del CatalizadorFactores que Afectan la Actividad del Catalizador
‡ Formación de depósitos de coque; removidos en regeneración.
Controladas con T y P (H2).
‡ Presencia de Venenos en la alimentación. (Pre-tratamiento).
H2//(Cobalto ± Molibdeno ´retiene metales´ T (320 ^ 380 ºC); S,
N2, H2S, NH3
Procesos de Obtención de BTX
Procesos de Obtención de BTX
Reformación CatalíticaReformación Catalítica
IndustrialIndustrial
ContinuosContinuos Semiregneradores.Semiregneradores.
Regeneración continua de
catalizador
Regeneración durante cierres
periódicos
Alto nivel de actividad Bajo nivel de Actividad
Altos Costos de Inversión inicial. Bajos Costos de Inversión inicial.
Producción Ininterrumpida. Paradas de Plantas.
Procesos de Obtención de BTX
Catalizadores.Catalizadores.
‡ Máximo contenido de platino (0.6 %).
‡ Mínimo contenido de platino (0.2 a 0.4%)
‡ Catalizador Bimetalito: R 16 (Pt/Re). Los catalizadores
R 15 y R 18 por UOP y RG 442 por IFP que contiene
0.35% en peso de platino sirven para perfeccionar la
producción de C3/C4 reforzando la función ácida por la
adición de compuestos halogenados (cloro, flúor).
‡ Catalizadores Multimetalicos: la serie R 30 y R 60 por
UOP, serie E 600 por Engelhard, KX HACEN (Ptjlr) por
Esso, el catalizador de Pt/Pb de Asahi's, el catalizador
de especialidad de Amoco, RG 45 J (Pt O.35%) y
RG461 (Pt O.6%) por IFP etc.
Esquemas de ProcesamientoEsquemas de Procesamiento
‡ Reformación catalítica o craqueo con vapor para producir
gasolina aromática.
‡ Tratamiento preliminar de cada corte: Fraccionamiento y/o
hidrogenación selectiva (esencialmente para la pirolisis de
gasolina)
‡ Extracción con solvente para eliminar los compuestos no
aromáticos.
‡ Destilación para producir benceno y tolueno puro, y en
caso de obtener otros productos aplicar únicamente o en
conjunto con la pirolisis de la gasolina un tratamiento
adicional que consiste en:
± Destilación de aromáticos ( cortes C8) para producir
etilbenceno y o-xileno, para luego pasar por una
columna y separar el producto ligero del pesado (
separación de cortes ³ Splitter´)
± Producción de p-xileno a bajas temperaturas.
Procesos de Obtención de BTX
Procesos de Obtención de BTX
Procesos de Obtención de BTX
Catalytic Reformers
Procesos de Conversión a
Aromáticos
Procesos de Conversión a Aromáticos
HIDRODEALQUILACIÓN
ISOMERIZACIÓN
DISMUTACIÓN
Procesos de Conversión a Aromáticos
HIDRODEALQUILACIÓN
Se realiza para producir el benceno a partir del tolueno que
desde el punto de vista químico es a menudo difícil, y
posiblemente los aromáticos más pesados se encuentren en
los sobrantes, o a veces de los cortes de C5+ completos.
C6H5 ±CH3 + H2 ļ C6H6 + CH4
- El reactor de lecho fijo.
- Catalizador a base de
Níquel-Cobalto-Molibdeno
- 650ºC y 42 bar.
- La reacción es exotérmica
Condiciones de reacciónProcesos
Los procesos son de dos tipos,
catalítica y térmica Sin embargo,
aparte de las condiciones que opera,
sus diagramas de flujos son idénticos.
Un esquema simplificado puede
describir sólo el proceso de
dealquilación, y otra versión más
detallada incluye el pre-tratamiento de
el corte de pirólisis de C5+.
Procesos de Conversión a Aromáticos
HIDRODEALQUILACIÓN
Procesos de Conversión a Aromáticos
HIDRODESALQUILACIÓN DE TOLUENO
Procesos de Conversión a Aromáticos
Un esquema convencional comprende la
separación de etilbenceno y o-xileno por la
destilación. y de un fragmento grande de p-
xileno por la cristalización o casi
completamente por la adsorción, un licor madre
con un alto contenido de m-xileno, puede
actualizarse como un solvente o empleado en
las gasolinas de alto octanaje. Dependiendo de
los requisitos del mercado, sin embargo, este
corte de C8 puede usarse para aumentar la
producción de o-xileno y p-xileno por el
isomerización catalizada.
Isomerización de Xilenos.
Procesos de Conversión a Aromáticos
Isomerización de Xilenos.
- Bajas temperaturas
favorecen la producción
de p-xilenos.
-La concentración de
equilibrio del p-xileno
tiene un máximo a
alrededor de 80ºC y luego
decrece
Procesos en
Fase Líquida
Existen 3 tipos:
‡Sílice de alúmina (opera
sin hidrógeno)
‡ Los Catalizadores
basados en metales nobles
sobre alúmina de sílice
con hidrógeno atmosférico
‡Catalizadores basados en
los metales no-nobles
usados en presencia de
hidrógeno
Procesos en
Fase Vapor
Procesos de Conversión a Aromáticos
Isomerización de Xilenos.
Los catalizadores son ácidos halogenados, metálico o una
mezcla de ambos, que forman complejos con los aromático,
ALCI3-- HCI, BF3--HF, etc. Ellos actúan según el siguiente
principio:
‡ La isomerización tiene lugar en la fase ácida, pero la
solubilidad mutua del ácido y xileno es baja.
‡ El halógeno tiene el efecto de formar un complejo con los
aromáticos y, si él, está presente en cantidad suficiente, tiende
incrementar el tamaño de la fase de la reacción en que el
isomerización tiene lugar.
Friedel-Crafts tipo catalítico:
ISOMERIZACIÓN
Procesos de Conversión a Aromáticos
Procesos de Conversión a Aromáticos
Desmetilación del Tolueno
Esta técnica cuyo desarrollo industrial es reciente,
sirve para aumentar la disponibilidad de mezclas
de benceno y xilenos. Combinado con la
separación de p-xileno por cristalización o
adsorción, o con la isomerizacion, puede usarse
para producir cantidades adicionales de o y p-
xilenos sin aumentar el tonelaje del reformado a
ser tratado
Procesos de Conversión a Aromáticos
A nivel industrial, la reacción de desmetilación de tolueno
se lleva a cabo fase el vapor o fase líquida, en presencia
de un catalizador sólido. Los sistemas del catalizador
empleados originalmente eran del tipo de Friedel-Craft,
alúminas de sílice, zeolitas.
La reacción principal es la siguiente:
2C6H5-CH3 ļ C6H6 + C6H4(CH3)2
Para la transalquilación:
C6H5-CH3 + C6H3(CH3)3 ļ 2C6H4(CH3)2
Algunos las reacciones laterales pueden tener lugar:
(a) Dealquilación del tolueno a benceno y metano.
(b) Desmetilación de xilenos a tolueno, si el volumen C9
aromático es inicialmente bajo.
Procesos de Conversión a Aromáticos
Desmetilación del Tolueno
Se utilizan zeolitas
con ciertas
propiedades
para tratar los
aromáticos
Fase Líquida
En la técnica de Arco, la
conversión tiene lugar en la
ausencia de hidrógeno
En el proceso de Tatoray, el H2
en relación al hidrocarburo de
entrada del reactor está entre
5 y 20
Fase Vapor
Procesos de Conversión a Aromáticos
Desmetilación del Tolueno
La producción Simultánea y
flexible de benceno y
xilenos.
- Los rendimientos de
aromáticos más altos
- Ningún o Poco consumo
de hidrógeno bajo (la
inversión y gasto de
energía bajos).
- Temperatura y presión
moderadas
-Recirculación de
volúmenes grandes de
tolueno no convertido, la
inversión creciente.
- Tren de separación mas
complejo
Desventajas:
Ventajas:
DISMUTACIÓN DEL TOLUENO
Procesos de Conversión a Aromáticos
Técnicas de Separación
Físicas de Aromáticos
Muchas técnicas se encuentran disponibles
para la extracción de compuestos aromáticos
a altas temperaturas y de distintos grados de
pureza como las gasolinas producidas a partir
del craqueo con vapor o la reformación
catalítica. Estos tratamientos se basan en
procesos fisicoquímicos, requerimientos
económicos y especificaciones de los
productos, de los cuales dependerán las
condiciones de operación, y el proceso a
emplear
Técnicas de Separación Físicas de Aromáticos
Destilación Cristalización
Adsorción
Destilación azeotrópica
Destilación extractiva
Extracción con solvente
Técnicas de Separación Físicas de Aromáticos
Etilbenceno O-xileno
Benceno P-xileno
Aromáticos No-Aromáticos
Aromáticos No-Aromáticos
Técnicas de Separación Físicas de Aromáticos
Destilación
Cristalización
Adsorción
Destilación
Azeotropica
El extractor retiene los aromáticos y abandona
los no aromáticos para retenerlos en el
destilado.
En esta operación el solvente debe ser no polar
para evitar la formación de dos fases líquidas
en la que el contenido de impurezas es alto. Los
principales solventes extractores utilizados en
la industria son la anilina, furfural,
nitrobenceno, fenol.
Destilación Extractiva
Técnicas de Separación Físicas de Aromáticos
Existen diversos procesos basados en la
destilación extractiva, entre ellos se
encuentran:
Proceso Lurgi (solo produce benceno y tolueno)
Snam Progettis Formex y Koppers´s Morphylane:
(alimentacion de no-aromaticos)
Toray:(Recuperra el estireno de la gasolina de
pirolisis)
Destilacion Extractiva
Técnicas de Separación Físicas de Aromáticos
Propiedades de los solventes de extracción:
La formación de una zona de inmiscibilidad.
El punto de ebullición es suficientemente
diferente a la de los aromáticos y tienen
buena estabilidad térmica.
Baja toxicidad y acción corrosiva para un
mejor almacenamiento del líquido.
Bajo costo.
La densidad diferente a la de la alimentación y
baja viscosidad
Extracción con solvente
Técnicas de Separación Físicas de Aromáticos
Tratamiento de Aromáticos
de corte C-8
Tratamiento de Aromaticos de corte C-8
La Reformacion catalítica o
aromatización y las técnicas de
separación produce el Benceno
y el Tolueno puro, junto con un
corte de C-8 conteniendo
aromáticos o-xileno, p-xileno, m-
xileno, el etilbenceno y tambien
corte C-9+
Características del Corte C-8
aromáticos
La separación de los diferentes
componentes tienen varios
problemas que se identifican
claramente por evaluar sus
propiedades física, básicamente
le punto de ebullición
Tratamiento de Aromáticos de corte C-8
-48139M-xileno
13138P-xileno
-25144O-xileno
-95136Etilbenceno
P fusion (oC)P ebullición (Oc)ISOMEROS
Tratamiento de Aromáticos de corte C-8
Relación entre los puntos de
ebullición de los aromáticos C-8
Tratamiento de Aromáticos de corte C-8
Baja volatilidad relativa
etilbenceno/xileno
Gran numero de platos.
Altas relaciones de reflujo.
Superfraccionamiento, Codsen 1957
Pe m-xileno muy parecido al el del p-xileno
Separación de etilbenceno y o-xileno
Tratamiento de Aromáticos de corte C-8
Recuperación de
etilbenceno: 95%
Numero de etapas:330
Pureza 99.8%
Eficacia por etapa:85%
Separación de
etilbenceno y o-xileno
Tratamiento de Aromáticos de corte C-8
Separación de
o-xileno por destilación
Supefracionamiento
80 a 150 platos
Relación de reflujo: 7 a 15
Recuperación:50-98%
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destilacion:
Separa aromaticos
C-9
40 a 60 platos
Reflujo 1 a 2.
Pureza 99 a 99.9%
Tratamiento de Aromáticos de corte C-8
Separación de p-xileno
Cristalización o
Adsorción
La temperatura de
Cristalización depende
de la composición de la
mezcla a ser tratada
Tratamiento de Aromáticos de corte C-8
La presencia de otros
aromáticos también
afecta la temperatura de
cristalización
Separación de p-xileno
Tratamiento de Aromáticos de corte C-8
Separación de p-xileno. Proceso Phillips
Tratamiento de Aromáticos de corte C-8
Separación de
p-xileno.
Proceso ARCO
dos pasos
Tratamiento de Aromáticos de corte C-8
Separación de m-xileno
Separacion selectiva del
m-xileno presente en
mezcla con el p-xileno.
Se extrae m-xileno por
medio de HF-HF3, ya que
el m-xileno forma un
complejo mas estable
Es posible extraer el m-
xileno por un corte de C-8.
Proceso de conversión a Aromáticos
Separación de m-xileno.
Mitsubishi Gas Chemical
Process
Hidrodealquilacion
Se utiliza para producir benceno a partir de tolueno. Se
obtiene hidrocarburos ligeros (metano)
C6H5 ±CH3 + H2 ļ C6H6 + CH4
La reacción es la siguiente:
Proceso de conversión a Aromáticos
Hidrodealquilacion.
Proceso.
Proceso de conversión a Aromáticos
Proceso de conversión a Aromáticos
Isomerización de Xilenos
Puede llevarse a cabo en fase liquida o fase vapor en
presencia de un catalizador.
La isomerización lleva a un equilibrio entre los 4
aromáticos C-8.
Etilbenceno o-xileno p-xileno m-xileno
Proceso de conversión a Aromáticos
Isomerización de Xilenos
Dependiendo del catalizador y el medio se pueden
tener las siguientes reacciones:
a) Hidrogenación de aromáticos
b) Deshidrogenación de naftenos
c) Reacciones de desmetilacion de aromáticos
d) Hidrocraqueo de compuestos saturados
Proceso de conversión a Aromáticos
Isomerización de Xilenos
Efectos de la temperatura en la isomerización
Proceso de conversión a Aromáticos
Isomerización de Xilenos. Fase liquida.
Friedel-Crafts tipo catalítico.
Catalizadores ácidos, metálicos o una mezcla que
forman complejos con los aromáticos.
Zeolitas.
Rendimiento de los xilenos 98%
Equilibrio para el p-xileno 95 a 98%
Mobil Chemical. Proceso LTI.
Proceso de conversión a Aromáticos
Isomerización de Xilenos. Fase vapor.
Sílice de alumina.
Poder de craqueo y desmetilacion ha sido
alterado por tratamiento con vapor, el uso
de inhibidores. 400-500 ºc. 0.1-2 MPa.
Catalizadores basados en los metales
nobles.
Recientemente en el mercado.
1% de etilbenceno.
370 ºc a 450 ºc.
Desmetilacion de Tolueno.
Desarrollo industrial reciente, sirve para la disponibilidad de
mezclas benceno-tolueno.
Reacción principal:
2C6H5-CH3 ļ C6H6 + C6H4(CH3)2
C6H5-CH3 + C6H3(CH3)3 ļ 2C6H4(CH3)2
Proceso de conversión a Aromáticos
Desmetilacion de Tolueno.
Proceso.
Proceso de conversión a Aromáticos
Avances.
Pequiven tiene planes de
construir una planta de BTX
para aprovechar las corrientes
de refinerías de CRP, lo cual
permitirá la obtención de
aromáticos grado monómero,
los cuales no son producidos
actualmente en el país.
Esto permite construir aguas
abajo plantas de resina
estirénicas, plastificantes.
Proceso de conversión a Aromáticos
Avances
La planta BTX seria parte
del futuro Complejo
Petroquímico Paraguaná.
También se considera
aumentar la capacidad de
producción de aromáticos
de la planta BTX ubicada
en la refinería El Palito.
Proceso de conversión a Aromáticos
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Producción BTX compuestos aromáticos

  • 1. PRODUCCIÓN DE COMPUESTOS AROMÁTICOS BTX UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITECNICA DE LA FUERZA ARMADA PROCESOS PETROQUIMICOS I PROFESORA: PATRICIA RAMIREZ
  • 2. Los compuestos aromáticos son sistemas cíclicos con una alta energía de resonancia. El máximo exponente de hidrocarburos aromáticos es el benceno Todos los derivados del benceno, siempre que se mantenga intacto el anillo, se consideran aromáticos. Los hidrocarburos aromáticos simples se usan como materia prima para la elaboración de los hidrocarburos más complejos y sus dos fuentes principales son el carbón (o hulla) y el petróleo. GENERALIDADES
  • 3. Lo que en la industria petroquímica se conoce como hidrocarburos aromáticos, bajo la denominación de fracción BTX, es un conjunto de moléculas que se podrían considerar como derivados básicos de benceno y formado por benceno, tolueno, orto-xileno, meta-xileno, para-xileno y etil-benceno. Actualmente, la petroquímica basada en naftas de petróleo aporta más del 96% de la producción mundial de BTX. GENERALIDADES
  • 4. - Llamado también ciclohexatrieno es un hidrocarburo cíclico con 3 dobles enlaces. - Descubierto en 1825 por M. Faraday como uno de los componentes de un aceite que recogió de las tuberías del gas de alumbrado. - En 1845, Hoffmann lo encontró en el alquitrán de hulla. - Su fórmula química es C6H6. - Es el principal entre los hidrocarburos aromáticos. BENCENO B E N C E N O
  • 5. BENCENO BENCENO. PROPIEDADES FÍSICAS: - Líquido incoloro. - Olor dulce. - Soluble en éter, nafta y acetona. También se disuelve en alcohol y en la mayoría de los solventes orgánicos. - Disuelve al iodo y las grasas. - Densidad de 0,89 g/cm3. - Punto fusión: 5,5 °C. - Punto ebullición: 80°C. - Peso molecular: 78 gramos. B E N C E N O
  • 6. BENCENO USOS: - El Benceno se utiliza como constituyente de combustibles para motores, disolventes de grasas, aceites, pinturas y nueces en el grabado fotográfico de impresiones. También se utiliza como intermediario químico. También se usa en la manufactura de detergentes, explosivos, productos farmacéuticos y tinturas. B E N C E N O
  • 7. - Líquido incoloro con un olor parecido a los solventes de pintura. - Es miscible con la mayoría de disolventes orgánicos apolares pero casi inmiscible con el agua (0,52 g/l). - Su punto de inflamación es de 4 ºC y el punto de ignición es de 535 ºC. En mezclas con el aire los vapores son explosivos en el rango de 1,2 - 7 %. TOLUENO T O L U E N O
  • 8. TOLUENO T O L U E N O Se adiciona a los combustibles (como antidetonante) y como solvente para pinturas, revestimientos, caucho, resinas, diluyente en lacas nitrocelulósicas y en adhesivos. - Es producto de partida en la síntesis del TNT (2,4,6- trinitrotolueno), un conocido explosivo. - En condiciones normales es estable.
  • 9. USOS: - El uso predominante del Tolueno es como aditivo en los combustibles. Es también utilizado para producir benceno y como solvente de pinturas, revestimientos, adhesivos, tintas, etc. - Es utilizado en la producción de polímeros utilizado para hacer nylon y poliuretanos. - Se lo emplea en tinturas, pinturas de uñas y en la síntesis de químicos orgánicos. TOLUENO T O L U E N O
  • 10. XILENO El xileno comercial es una mezcla de tres isómeros (orto, meta y para xileno) también puede contener etilbenceno así como pequeñas cantidades de tolueno y otros. - El meta xileno predomina en el xileno comercial. - Es un líquido muy fluido, incoloro e inflamable XILENO
  • 11. XILENO USOS: - Solvente de grasas, ceras y muchas otras resinas naturales y sintéticas. - Solvente y diluyente para pinturas, esmaltes, lacas y barnices. - Intermediario químico en producción de resina sintética, fibras, detergentes, perfumes, plastificantes. - En los hospitales se utiliza en los laboratorios de histopatología en el proceso de preparación de muestras de tejidos para observación microscópica XILENO
  • 13. Procesos de Obtención de BTX A partir de Alquitrán de Hulla. Destilación Fraccionada de Crudo Reformación Catalítica.
  • 14. Procesos de Obtención de BTX ‡ La hulla es un tipo de carbón mineral que contiene entre un 45 y un 85% de carbón. ‡ Es dura y quebradiza, estratificada, de color negro y brillo mate o graso. ‡ Este material surge como resultado de la descomposición de la materia vegetal de los bosques primitivos, proceso que ha requerido millones de años. Su uso se comenzó en Inglaterra. Hulla
  • 15. Procesos de Obtención de BTX Proceso A partir de HullaProceso A partir de Hulla ‡ Gas de coquería (metano = 32%) ‡ Coque. ‡ Alquitrán de Hulla. (Hidrocarburos Aromáticos, bases nitrogenadas y fenoles) ǻ (650 - 800 ºC) Libre de Oxigeno Destilación Fraccionada. Extracción con NaOH Cristalización Aromáticos Fenoles Naftaleno y fenantreno
  • 16. Procesos de Obtención de BTX Clasificación delClasificación del Crudo según laCrudo según la predominaciónpredominación de uno dede uno de los compuesto.los compuesto. Crudos Parafínicos, presentan una proporción elevada de hidrocarburos tipo CnH n+ particularmente parafinas y ceras naturales (Pennsylvania, Libia); Crudos Nafténicos, con una cantidad más grande de naftenos, hidrocarburos de la serie anulares o cíclicos (Venezuela); Crudos Aromáticos, en los que se encuentran hidrocarburos bencénicos CnH (Borneo); Crudos Sulfurosos, que contienen sulfuro de hidrógeno y mercaptanos formados por la fijación de azufre sobre un hidrocarburo (Oriente Medio); Crudos Particulares, como los crudos bituminosos, que son los crudos de muy bajo contenido en azufre, y los crudos polucionados por ácidos, metales (vanadio, níquel, arsénico), sales, agua salada, etc.
  • 17. Procesos de Obtención de BTX Factibilidad.Factibilidad. ‡‡ AA partirpartir HullaHulla. Al calentar carbón bituminoso en contenedores cerrados sin aire hasta unos 650 a 800 °C, el carbón se descompone en los siguientes productos: 80% de coque 5% de amoníaco 5% de alquitrán de hulla 10% de gas ciudad. La producción de BTX a partir del carbón mineral, pero esta industria Fue insuficiente para satisfacer las demandas del mercado. y
  • 18. Procesos de Obtención de BTX FactibilidadFactibilidad Los querosenos no tratados contiene HC aromáticos que los hacen fuliginosos y deben ser sometidos a un refino especial con ácido sulfúrico, anhídrido sulfuroso o cualquier procedimiento de desaromatización. Estos hidrocarburos se encuentran en la gasolina natural en mínimas concentraciones, por lo que resulta incosteable su extracción Por lo tanto, para producirlos se desarrolló el proceso denominado de ReformaciónReformación catalíticacatalítica,, cuya materia prima de carga es la gasolina natural o nafta pesada.
  • 19. Reformación Catalítica.Reformación Catalítica. ‡ Las moléculas hidrocarbonadas no se craquean, sino que su estructura se reordena para formar aromáticos. ‡‡ AlimentaciónAlimentación:: Gasolinas directas y naftas (de 180 a 375 ºF). Procesos de Obtención de BTX
  • 21. Procesos de Obtención de BTX ReaccionesReacciones Reacciones DeseadasReacciones Deseadas ‡ Deshidratación de Naftenos a Aromáticos. ‡ Deshidrociclación de Parafinas a Aromáticos. ‡ Isomerización. ‡ Craqueo con hidrógeno. Reacciones que Conducen a Productos Indeseados:Reacciones que Conducen a Productos Indeseados: ‡ La desalquilación de cadenas laterales sobre naftenos y aromáticos para formar butano y parafinas más ligeras. ‡ Craqueo de parafinas y naftenos para formar butano y parafinas más ligeras.
  • 22. Procesos de Obtención de BTX Reacciones deReacciones de DeshidrogenaciónDeshidrogenación El rendimiento en AromáticosEl rendimiento en Aromáticos se ve favorecido:se ve favorecido: ‡ Temperaturas Altas (Cinética). ‡ Presiones Bajas (Reacciones Excentrópicas) ‡ Bajas Relaciones molares de hidrógeno a Hidrocarburo. (Para favorecer los productos)
  • 23. Procesos de Obtención de BTX ReaccionesReacciones DeDe IsomerizaciónIsomerización El rendimiento de laEl rendimiento de la isomerización seisomerización se incrementa:incrementa: ‡ Temperaturas Altas (Cinética). ‡ Presiones Bajas (Reacciones Excentrópicas)
  • 24. Procesos de Obtención de BTX Reacciones de Craqueo conReacciones de Craqueo con HidrogenoHidrogeno CondicionesCondiciones FavorablesFavorables Altas Temperaturas. Presiones Altas
  • 26. Procesos de Obtención de BTX CatalizadoresCatalizadores ‡ Catalizadores que contienen Oxidos o Sulfitos de (Cr, Mo, Ni, W) ‡ Catalizadores que contienen metales nobles, (Platino) Soportados en una base de silice o de aluminio-silice (clorada). Factores que Afectan la Actividad del CatalizadorFactores que Afectan la Actividad del Catalizador ‡ Formación de depósitos de coque; removidos en regeneración. Controladas con T y P (H2). ‡ Presencia de Venenos en la alimentación. (Pre-tratamiento). H2//(Cobalto ± Molibdeno ´retiene metales´ T (320 ^ 380 ºC); S, N2, H2S, NH3
  • 28. Procesos de Obtención de BTX Reformación CatalíticaReformación Catalítica IndustrialIndustrial ContinuosContinuos Semiregneradores.Semiregneradores. Regeneración continua de catalizador Regeneración durante cierres periódicos Alto nivel de actividad Bajo nivel de Actividad Altos Costos de Inversión inicial. Bajos Costos de Inversión inicial. Producción Ininterrumpida. Paradas de Plantas.
  • 29. Procesos de Obtención de BTX Catalizadores.Catalizadores. ‡ Máximo contenido de platino (0.6 %). ‡ Mínimo contenido de platino (0.2 a 0.4%) ‡ Catalizador Bimetalito: R 16 (Pt/Re). Los catalizadores R 15 y R 18 por UOP y RG 442 por IFP que contiene 0.35% en peso de platino sirven para perfeccionar la producción de C3/C4 reforzando la función ácida por la adición de compuestos halogenados (cloro, flúor). ‡ Catalizadores Multimetalicos: la serie R 30 y R 60 por UOP, serie E 600 por Engelhard, KX HACEN (Ptjlr) por Esso, el catalizador de Pt/Pb de Asahi's, el catalizador de especialidad de Amoco, RG 45 J (Pt O.35%) y RG461 (Pt O.6%) por IFP etc.
  • 30. Esquemas de ProcesamientoEsquemas de Procesamiento ‡ Reformación catalítica o craqueo con vapor para producir gasolina aromática. ‡ Tratamiento preliminar de cada corte: Fraccionamiento y/o hidrogenación selectiva (esencialmente para la pirolisis de gasolina) ‡ Extracción con solvente para eliminar los compuestos no aromáticos. ‡ Destilación para producir benceno y tolueno puro, y en caso de obtener otros productos aplicar únicamente o en conjunto con la pirolisis de la gasolina un tratamiento adicional que consiste en: ± Destilación de aromáticos ( cortes C8) para producir etilbenceno y o-xileno, para luego pasar por una columna y separar el producto ligero del pesado ( separación de cortes ³ Splitter´) ± Producción de p-xileno a bajas temperaturas. Procesos de Obtención de BTX
  • 34. Procesos de Conversión a Aromáticos
  • 35. Procesos de Conversión a Aromáticos HIDRODEALQUILACIÓN ISOMERIZACIÓN DISMUTACIÓN
  • 36. Procesos de Conversión a Aromáticos HIDRODEALQUILACIÓN Se realiza para producir el benceno a partir del tolueno que desde el punto de vista químico es a menudo difícil, y posiblemente los aromáticos más pesados se encuentren en los sobrantes, o a veces de los cortes de C5+ completos. C6H5 ±CH3 + H2 ļ C6H6 + CH4
  • 37. - El reactor de lecho fijo. - Catalizador a base de Níquel-Cobalto-Molibdeno - 650ºC y 42 bar. - La reacción es exotérmica Condiciones de reacciónProcesos Los procesos son de dos tipos, catalítica y térmica Sin embargo, aparte de las condiciones que opera, sus diagramas de flujos son idénticos. Un esquema simplificado puede describir sólo el proceso de dealquilación, y otra versión más detallada incluye el pre-tratamiento de el corte de pirólisis de C5+. Procesos de Conversión a Aromáticos HIDRODEALQUILACIÓN
  • 38. Procesos de Conversión a Aromáticos HIDRODESALQUILACIÓN DE TOLUENO
  • 39. Procesos de Conversión a Aromáticos Un esquema convencional comprende la separación de etilbenceno y o-xileno por la destilación. y de un fragmento grande de p- xileno por la cristalización o casi completamente por la adsorción, un licor madre con un alto contenido de m-xileno, puede actualizarse como un solvente o empleado en las gasolinas de alto octanaje. Dependiendo de los requisitos del mercado, sin embargo, este corte de C8 puede usarse para aumentar la producción de o-xileno y p-xileno por el isomerización catalizada. Isomerización de Xilenos.
  • 40. Procesos de Conversión a Aromáticos Isomerización de Xilenos. - Bajas temperaturas favorecen la producción de p-xilenos. -La concentración de equilibrio del p-xileno tiene un máximo a alrededor de 80ºC y luego decrece Procesos en Fase Líquida Existen 3 tipos: ‡Sílice de alúmina (opera sin hidrógeno) ‡ Los Catalizadores basados en metales nobles sobre alúmina de sílice con hidrógeno atmosférico ‡Catalizadores basados en los metales no-nobles usados en presencia de hidrógeno Procesos en Fase Vapor
  • 41. Procesos de Conversión a Aromáticos Isomerización de Xilenos. Los catalizadores son ácidos halogenados, metálico o una mezcla de ambos, que forman complejos con los aromático, ALCI3-- HCI, BF3--HF, etc. Ellos actúan según el siguiente principio: ‡ La isomerización tiene lugar en la fase ácida, pero la solubilidad mutua del ácido y xileno es baja. ‡ El halógeno tiene el efecto de formar un complejo con los aromáticos y, si él, está presente en cantidad suficiente, tiende incrementar el tamaño de la fase de la reacción en que el isomerización tiene lugar. Friedel-Crafts tipo catalítico:
  • 43. Procesos de Conversión a Aromáticos Desmetilación del Tolueno Esta técnica cuyo desarrollo industrial es reciente, sirve para aumentar la disponibilidad de mezclas de benceno y xilenos. Combinado con la separación de p-xileno por cristalización o adsorción, o con la isomerizacion, puede usarse para producir cantidades adicionales de o y p- xilenos sin aumentar el tonelaje del reformado a ser tratado
  • 44. Procesos de Conversión a Aromáticos A nivel industrial, la reacción de desmetilación de tolueno se lleva a cabo fase el vapor o fase líquida, en presencia de un catalizador sólido. Los sistemas del catalizador empleados originalmente eran del tipo de Friedel-Craft, alúminas de sílice, zeolitas. La reacción principal es la siguiente: 2C6H5-CH3 ļ C6H6 + C6H4(CH3)2 Para la transalquilación: C6H5-CH3 + C6H3(CH3)3 ļ 2C6H4(CH3)2 Algunos las reacciones laterales pueden tener lugar: (a) Dealquilación del tolueno a benceno y metano. (b) Desmetilación de xilenos a tolueno, si el volumen C9 aromático es inicialmente bajo.
  • 45. Procesos de Conversión a Aromáticos Desmetilación del Tolueno Se utilizan zeolitas con ciertas propiedades para tratar los aromáticos Fase Líquida En la técnica de Arco, la conversión tiene lugar en la ausencia de hidrógeno En el proceso de Tatoray, el H2 en relación al hidrocarburo de entrada del reactor está entre 5 y 20 Fase Vapor
  • 46. Procesos de Conversión a Aromáticos Desmetilación del Tolueno La producción Simultánea y flexible de benceno y xilenos. - Los rendimientos de aromáticos más altos - Ningún o Poco consumo de hidrógeno bajo (la inversión y gasto de energía bajos). - Temperatura y presión moderadas -Recirculación de volúmenes grandes de tolueno no convertido, la inversión creciente. - Tren de separación mas complejo Desventajas: Ventajas:
  • 47. DISMUTACIÓN DEL TOLUENO Procesos de Conversión a Aromáticos
  • 49. Muchas técnicas se encuentran disponibles para la extracción de compuestos aromáticos a altas temperaturas y de distintos grados de pureza como las gasolinas producidas a partir del craqueo con vapor o la reformación catalítica. Estos tratamientos se basan en procesos fisicoquímicos, requerimientos económicos y especificaciones de los productos, de los cuales dependerán las condiciones de operación, y el proceso a emplear Técnicas de Separación Físicas de Aromáticos
  • 50. Destilación Cristalización Adsorción Destilación azeotrópica Destilación extractiva Extracción con solvente Técnicas de Separación Físicas de Aromáticos
  • 51. Etilbenceno O-xileno Benceno P-xileno Aromáticos No-Aromáticos Aromáticos No-Aromáticos Técnicas de Separación Físicas de Aromáticos Destilación Cristalización Adsorción Destilación Azeotropica
  • 52. El extractor retiene los aromáticos y abandona los no aromáticos para retenerlos en el destilado. En esta operación el solvente debe ser no polar para evitar la formación de dos fases líquidas en la que el contenido de impurezas es alto. Los principales solventes extractores utilizados en la industria son la anilina, furfural, nitrobenceno, fenol. Destilación Extractiva Técnicas de Separación Físicas de Aromáticos
  • 53. Existen diversos procesos basados en la destilación extractiva, entre ellos se encuentran: Proceso Lurgi (solo produce benceno y tolueno) Snam Progettis Formex y Koppers´s Morphylane: (alimentacion de no-aromaticos) Toray:(Recuperra el estireno de la gasolina de pirolisis) Destilacion Extractiva Técnicas de Separación Físicas de Aromáticos
  • 54. Propiedades de los solventes de extracción: La formación de una zona de inmiscibilidad. El punto de ebullición es suficientemente diferente a la de los aromáticos y tienen buena estabilidad térmica. Baja toxicidad y acción corrosiva para un mejor almacenamiento del líquido. Bajo costo. La densidad diferente a la de la alimentación y baja viscosidad Extracción con solvente Técnicas de Separación Físicas de Aromáticos
  • 55.
  • 57. Tratamiento de Aromaticos de corte C-8 La Reformacion catalítica o aromatización y las técnicas de separación produce el Benceno y el Tolueno puro, junto con un corte de C-8 conteniendo aromáticos o-xileno, p-xileno, m- xileno, el etilbenceno y tambien corte C-9+
  • 58. Características del Corte C-8 aromáticos La separación de los diferentes componentes tienen varios problemas que se identifican claramente por evaluar sus propiedades física, básicamente le punto de ebullición Tratamiento de Aromáticos de corte C-8
  • 59. -48139M-xileno 13138P-xileno -25144O-xileno -95136Etilbenceno P fusion (oC)P ebullición (Oc)ISOMEROS Tratamiento de Aromáticos de corte C-8 Relación entre los puntos de ebullición de los aromáticos C-8
  • 60. Tratamiento de Aromáticos de corte C-8 Baja volatilidad relativa etilbenceno/xileno Gran numero de platos. Altas relaciones de reflujo. Superfraccionamiento, Codsen 1957 Pe m-xileno muy parecido al el del p-xileno Separación de etilbenceno y o-xileno
  • 61. Tratamiento de Aromáticos de corte C-8 Recuperación de etilbenceno: 95% Numero de etapas:330 Pureza 99.8% Eficacia por etapa:85% Separación de etilbenceno y o-xileno
  • 62. Tratamiento de Aromáticos de corte C-8 Separación de o-xileno por destilación Supefracionamiento 80 a 150 platos Relación de reflujo: 7 a 15 Recuperación:50-98% Una segunda destilacion: Separa aromaticos C-9 40 a 60 platos Reflujo 1 a 2. Pureza 99 a 99.9%
  • 63. Tratamiento de Aromáticos de corte C-8 Separación de p-xileno Cristalización o Adsorción La temperatura de Cristalización depende de la composición de la mezcla a ser tratada
  • 64. Tratamiento de Aromáticos de corte C-8 La presencia de otros aromáticos también afecta la temperatura de cristalización Separación de p-xileno
  • 65. Tratamiento de Aromáticos de corte C-8 Separación de p-xileno. Proceso Phillips
  • 66. Tratamiento de Aromáticos de corte C-8 Separación de p-xileno. Proceso ARCO dos pasos
  • 67. Tratamiento de Aromáticos de corte C-8 Separación de m-xileno Separacion selectiva del m-xileno presente en mezcla con el p-xileno. Se extrae m-xileno por medio de HF-HF3, ya que el m-xileno forma un complejo mas estable Es posible extraer el m- xileno por un corte de C-8.
  • 68. Proceso de conversión a Aromáticos Separación de m-xileno. Mitsubishi Gas Chemical Process
  • 69. Hidrodealquilacion Se utiliza para producir benceno a partir de tolueno. Se obtiene hidrocarburos ligeros (metano) C6H5 ±CH3 + H2 ļ C6H6 + CH4 La reacción es la siguiente: Proceso de conversión a Aromáticos
  • 71. Proceso de conversión a Aromáticos Isomerización de Xilenos Puede llevarse a cabo en fase liquida o fase vapor en presencia de un catalizador. La isomerización lleva a un equilibrio entre los 4 aromáticos C-8. Etilbenceno o-xileno p-xileno m-xileno
  • 72. Proceso de conversión a Aromáticos Isomerización de Xilenos Dependiendo del catalizador y el medio se pueden tener las siguientes reacciones: a) Hidrogenación de aromáticos b) Deshidrogenación de naftenos c) Reacciones de desmetilacion de aromáticos d) Hidrocraqueo de compuestos saturados
  • 73. Proceso de conversión a Aromáticos Isomerización de Xilenos Efectos de la temperatura en la isomerización
  • 74. Proceso de conversión a Aromáticos Isomerización de Xilenos. Fase liquida. Friedel-Crafts tipo catalítico. Catalizadores ácidos, metálicos o una mezcla que forman complejos con los aromáticos. Zeolitas. Rendimiento de los xilenos 98% Equilibrio para el p-xileno 95 a 98% Mobil Chemical. Proceso LTI.
  • 75. Proceso de conversión a Aromáticos Isomerización de Xilenos. Fase vapor. Sílice de alumina. Poder de craqueo y desmetilacion ha sido alterado por tratamiento con vapor, el uso de inhibidores. 400-500 ºc. 0.1-2 MPa. Catalizadores basados en los metales nobles. Recientemente en el mercado. 1% de etilbenceno. 370 ºc a 450 ºc.
  • 76. Desmetilacion de Tolueno. Desarrollo industrial reciente, sirve para la disponibilidad de mezclas benceno-tolueno. Reacción principal: 2C6H5-CH3 ļ C6H6 + C6H4(CH3)2 C6H5-CH3 + C6H3(CH3)3 ļ 2C6H4(CH3)2 Proceso de conversión a Aromáticos
  • 77. Desmetilacion de Tolueno. Proceso. Proceso de conversión a Aromáticos
  • 78. Avances. Pequiven tiene planes de construir una planta de BTX para aprovechar las corrientes de refinerías de CRP, lo cual permitirá la obtención de aromáticos grado monómero, los cuales no son producidos actualmente en el país. Esto permite construir aguas abajo plantas de resina estirénicas, plastificantes. Proceso de conversión a Aromáticos
  • 79. Avances La planta BTX seria parte del futuro Complejo Petroquímico Paraguaná. También se considera aumentar la capacidad de producción de aromáticos de la planta BTX ubicada en la refinería El Palito. Proceso de conversión a Aromáticos