OLEFINAS Teoria
OLEFINAS Teoria
OLEFINAS Teoria
Las olefinas son hidrocarburos con dobles enlaces carbono – carbono. El termino
olefinas es de olefiant gas, que significa, gas formador de aceite. Estos se encuentran en
los procesos industriales más importantes. Existen muchos tipos de olefinas pero las más
importantes son el Etileno y el Propileno. El etileno o eteno (H2C=CH2) es un compuesto
químico orgánico formado por dos átomos de carbono enlazados mediante un doble
enlace. Es uno de los productos químicos más importantes de la industria química. Se
halla de forma natural en las plantas.
El propeno (CH2=CH–CH3) es un hidrocarburo perteneciendo a los alquenos,
incoloro e inodoro. Es un homólogo del etileno. Como todos los alquenos presenta el
doble enlace como grupo funcional.
Existen varias formas para obtener olefinas, pero nosotros nos vamos a centrar en la
producción de Etileno y Propileno a partir del gas natural o Propano y Etano; esta misma
materia prima es la que se usa en la Planta de Olefinas del Complejo Petroquímico El
Tablazo ubicado en los Puertos de Altagracia, Estado Zulia, Venezuela (Pequiven S.A.).
Nafta: Es una fracción del petróleo cuyos componentes más livianos tienen 5
átomos de carbono cuyo punto final de ebullición puede ser tan alto como 200 °C.
Se clasifican en naftas cortas, cuyo punto de ebullición final va de 100 a 140 °C, y
naftas largas cuyo punto de ebullición final va de 200 a 220 °C. Las naftas
constituyen mezclas de hidrocarburos, que comprende parafinas, naftenos y
aromáticos.
Fraccionamiento de Crudo:
Horno de Pirolisis
La alimentación entra a los hornos de pirólisis (sección 1). Los hornos cuentan con
dos secciones: una de convección y otra de radiación. Antes de entrar a la zona de
convección, el hidrocarburo es diluido con vapor de agua, con la finalidad de bajar la
presión parcial para favorecer el craqueo, controlar el tiempo de residencia en el horno y
reducir la formación de coque. Se alcanzan temperaturas de 505-565 ºC.
Los gases efluentes de todos los hornos se unen y fluyen hacia la torre de lavado
con agua. En la torre depuradora o fraccionamiento primario (sección 8) se separan los
residuos pesados por el fondo (sección 7), corrientes laterales de agua de proceso y
gasolina de pirólisis y productos gaseosos livianos por el tope a la sección de compresión
(sección 9).
Ahora tenemos en el proceso una cantidad de H2S que se deben retirar, para ello
se lleva a una torre de lavado caustico, en esta se usa soda en contracorriente con agua,
la soda con una concentración de 7%, en la reacción hay CO2 y H2S.. Luego que
reaccionan se producen sulfuro de sodio y carbonato de sodio, que son condensados por
su alto peso molecular. Los elementos más livianos salen en forma de vapor a una torre
es llevado a una secadora, pero antes pasa por un tambor donde se separan los
compuestos mas pesaos de las más livianos. Los más livianos pasan a un despojador de
dripolenos, mientras que los más pesados pasan por un tambor para retirar los líquidos,
para luego eliminar la humedad. Después de esto es comprimido nuevamente por un
compresor, para luego pasar a la sección de enfriamiento.
Las materias primas (C2 y C3) provienen de LGN y propano a través de buques
desde Jose
Alimentación %p/p
Etano 78
Propano 41
N- butano 37
Nafta 30
Gasóleo 25
Propiedades físicas y usos del Etileno:
Gas Incoloro, inflamable y de olor agradable
Peb = -102 ºC
Pf = -169.9 ºC
PM = 28.05 g/mol
ΔH = 337 Kcal/mol
Reacciones Químicas:
Las olefinas se pueden sintetizar mediante las siguientes reacciones:
Deshidrohalogenación
CH3CH2Br + KOH → CH2=CH2 + H2O + KBr
Deshalogenación
Reacciones de Pirólisis:
La comparación de las energías de los enlaces C-C y C-H (345 kJ/mol y 413
kJ/mol, respectivamente) indican que el acto primario de la pirólisis de hidrocarburos
saturados radica en la ruptura del enlace C-C, ya que este proceso requiere mucho
menos energía que la requerida para romper un enlace C-H. La pirolisis de los
hidrocarburos de bajos pesos moleculares se puede considerar desde un punto de vista
termodinámico como reacciones de deshidrogenación; por ejemplo, para etano:
C2H6 C2H4 (g) + H2 (g)
La pirólisis de etano es fuertemente endotérmica y debe efectuarse a
temperaturas por encima de 827 ºC para obtener conversiones substanciales a etileno, y
se favorece a bajas presiones. Con el craqueo secundario de los hidrocarburos formados,
se obtienen productos livianos, ricos en olefinas, cuya composición y rendimiento
depende de las condiciones de operación.
El
coque es rico en carbón, y su contenido de hidrógeno es todavía apreciable y variable,
dependiendo de la alimentación y de las condiciones de operación. Los procesos de
formación de coque solamente ocurren rápidamente a temperaturas por encima de 900 a
1000 °C. Cuando se utilizan tiempos de residencia largos y altas temperaturas de
reacción se favorece la formación de derivados aromáticos pesados a expensa de la
producción de olefinas livianas por craqueo.
Entre más pesado sea el hidrocarburo alimentado, mayor es el número de
reacciones primarias y secundarias que ocurren, y mayor es la variedad de subproductos
que se forman adicionalmente con el etileno y propileno.
Las parafinas se deshidrogenan para dar olefinas de igual número de átomos de carbono:
CnH2n+2 CnH2n + H2
Olefina
Las olefinas son craqueadas para dar olefinas de menor número de átomos de
carbono:
CnH2n CmH2m + CpH2p
Olefina Olefina
Para etano la temperatura de salida está entre 800-850 °C, para hidrocarburos
mas pesados tal como el gasóleo 100 °C más baja. La temperatura a piel de tubo es
mayor que la temperatura del gas. Para 885 °C de temperatura se pueden esperar a piel
de tubo 995 a 1040 °C.
El craqueo con vapor de etano, propano y, en menor grado butano, las diferencias
en distribución de productos son pequeñas para tiempos de residencia de 0.2 a 1.2 s.