El etileno es un bloque de construcción crítico para la industria petroquímica, y está entre los compuestos orgánicos más producidos. Suele producirse en unidades de craqueo al vapor a partir de una serie de materias primas basadas en el petróleo, como la nafta, y se utiliza en la fabricación de varios derivados importantes.
El proceso
El proceso que se muestra en la Figura 1 es un proceso de craqueo al vapor para la producción de etileno a partir de una mezcla de etano y propano. El proceso puede dividirse en tres partes principales: craqueo y enfriamiento; compresión y secado; y separación.
Figura 1. Este diagrama de proceso muestra un proceso de producción de etileno mediante el craqueo de una mezcla de etano y propano
Craqueo y enfriamiento. Inicialmente, una mezcla de etano y propano se introduce en hornos en los que, en condiciones de alta gravedad, se craquea, formando etileno, propileno y otros subproductos. La corriente de salida del horno se alimenta posteriormente a un enfriamiento con agua, para evitar más reacciones y la formación de subproductos indeseables.
Desde un decantador situado aguas abajo de la torre de enfriamiento, se eliminan los productos pesados, el vapor de dilución condensado, el alquitrán y el coque. El gas craqueado del quench se dirige entonces a la compresión y separación.
Compresión y secado. La compresión del gas craqueado se realiza a través de cinco etapas. Después de la tercera etapa de compresión, el dióxido de carbono y el azufre se eliminan del gas craqueado mediante lavados con sosa cáustica y agua en un lavador cáustico. El gas craqueado comprimido se enfría y posteriormente se seca mediante tamices moleculares que eliminan la mayor parte del agua.
Separación. El gas craqueado seco se introduce en una caja fría para la eliminación de hidrógeno e hidrocarburos ligeros, minimizando las pérdidas de etileno.
En este punto, los condensados del tren de enfriamiento se introducen en una serie de columnas de separación. En la primera columna (desetanizador), el metano se obtiene de la parte superior y se utiliza posteriormente en la caja fría, mientras que la corriente inferior se alimenta a una segunda columna (desetanizador).
La parte superior del desetanizador, compuesta principalmente por etileno y etano, se alimenta a un convertidor de acetileno y luego se fracciona en el separador C2. En esta columna, las luces se retiran de los gastos generales y se reciclan al sistema de compresión, mientras que el etileno de grado polimérico (PG) se extrae de la columna como corriente lateral. El etano, procedente de los fondos del separador C2, se recicla a los hornos de craqueo.
La corriente de fondo del desetanizador se alimenta a un despropanizador, que destila los componentes C3 de los gastos generales. Esta corriente de los gastos generales se trata catalíticamente para eliminar el metilacetileno y el propadieno, y luego se alimenta al separador de C3. En esta columna se extraen las luces de los gastos generales y se reciclan a los compresores, mientras que el propileno de grado polimérico (PG) se extrae de la columna como corriente lateral. El propano de los fondos del C3-splitter se recicla a los hornos de craqueo. De los fondos del despropanizador se obtiene una corriente C4+.
Rendimiento económico
Se realizó una evaluación económica del proceso basada en datos del primer trimestre de 2015, considerando una instalación con una capacidad nominal de 1.700.000 ton/año de etileno construida en la Costa del Golfo de Estados Unidos.
Los gastos de capital estimados (inversión fija total, capital de trabajo y gastos iniciales) para construir la planta son de unos 2.370 millones de dólares, mientras que los gastos de explotación se estiman en unos 360 dólares por tonelada de etileno producida.
Perspectiva mundial
Con una capacidad nominal global de unos 155 millones de toneladas/año, el etileno se encuentra entre los principales productos petroquímicos producidos en todo el mundo. La mayor parte de la producción de etileno se consume en la fabricación de polietileno, pero el etileno también se aplica en la producción de óxido de etileno, dicloruro de etileno y etilbenceno (Figura 2).
Figura 2. El etileno se convierte en una gran cantidad de productos
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