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
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
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:
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
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
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
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
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
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