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FACULTAD DE INGENIERIA DE PETRÓLEO,GAS NATURAL Y
PETROQUÍMICAPROCESOS PETROQUÍMICOS
HC-527Ing. César Luján Ruiz
OBJETIVO DEL CURSO:
- OBTENER UNA VISIÓN GLOBAL DE LA INDUSTRIA PETROQUÍMICA (IPQ) MEDIANTE EL ESTUDIO DE LA: SÍNTESIS, MANUFACTURA INDUSTRIAL Y EN MENOR GRADO SU COMERCIALIZACIÓN.
- RECONOCER A LA PETROQUÍMICA COMO UNA INDUSTRIA DE ALTO VALOR AGREGADO POR LA TRANSFORMACIÓN DE LA MATERIA PRIMA A TRAVÉS DE SUS DISTINTOS PROCESOS, EN PRODUCTOS QUE SE DESTINAN A VARIADOS SECTORES INDUSTRIALES.
BIBLIOGRAFIA: LIBROS: PETROCHEMICAL IN NONTECNICAL LANGUAGE AUTOR: DONALD L. BURDICK, WILLIAM L. LEFFLER. EDICIÓN: 1990 CHEMISTRY OF PETROCHEMICAL PROCESSES AUTOR: SAMI MATAR, LEWIS HATCH EDICIÓN: 2000 INDUSTRIAL GASES IN PETROCHEMICAL PROCESSING. AUTOR: HAROLD GUNARDSON EDICIÓN: 1998 PETROCHEMICAL PROCESSES. TOMO I Y TOMO II AUTOR: ALAIN CHAUVEL, GILLES LEFEBVRE. INSTITUTO FRANCES DE PETRÓLEO. EDICIÓN: 1989 L’EVALUATION DES AVANT PROJETS AUTOR: ALAIN CHAUVEL INSTITUTO FRANCES DE PETRÓLEO HANDBOOK OF PETROLEUM REFINING PROCESSES. AUTOR: ROBERT A. MEYERS, 3º EDICIÓN MCGRAW HILL HANDBOOK HANDBOOK OF PETROCHEMICAL PROCESSES. AUTOR: ROBERT A. MEYERS, MCGRAW HILL HANDBOOK CHEMICAL PROCESS AND DESIGN HANDBOOK. AUTOR: JAMES G. SPEIGHT - 2002 CHEMICAL PROCESS TECHNOLOGY AUTOR: ANHELÉIS VAN DIEPEN, JACOB A. MOULIN, MICHIEL MAKKEE. 2001 INTRODUCCIÓN A LA INDUSTRIA PETROQUÍMICA AUTORES: ALFREDO FRIEDLANDER, JORGE BUHLER. 2007 REVISTAS - HYDROCARBON PROCESSING - OIL AND GAS JOURNAL OTROS PAGINA WEB DE LOS LICENCIANTES DE TECNOLOGÍA
¿QUE ES PETROQUIMICA?
ES LA PARTE DE LA QUIMICA INDUSTRIAL QUE TRATA DE LOS PRODUCTOS ORGANICOS DERIVADOS DEL PETROLEO Y DEL GAS NATURAL, ASI COMO DE
SUS SISTEMAS DE ELABORACION
INVOLUCRA FAMILIA DE PRODUCTOS TALES COMO:
PLASTICOS, ELASTOMEROS, FIBRAS SINTETICAS, FERTILIZANTES, ENTRE OTROS
LOS PRODUCTOS PETROQUÍMICOS REEMPLAZAN A PRODUCTOS NATURALES E INORGÁNICOS TALES COMO METALES, CUERO, VIDRIO,
MADERA, GOMAS, FIBRAS NATURALES, ETC.
PRINCIPALES CARACTERÍSTICAS DE LA INDUSTRIA PETROQUIMICA
I. MATERIAS PRIMAS (DERIVADOS DE PETRÓLEO Y GAS NATURAL)
II. PRODUCTOS PETROQUÍMICOS: BÁSICOS, INTERMEDIOS Y FINALES
III. ARBOL PETROQUÍMICO
IV. TECNOLOGÍAS
V. POLOS PETROQUÍMICOS
VI. FACTORES DE CONVERSIÓN
VII. CICLO DEL MERCADO PETROQUÍMICO
I. MATERIAS PRIMAS (DERIVADOS DE PETRÓLEO Y GAS NATURAL)
LAS MATERIAS PRIMAS PETROQUÍMICAS SE OBTIENEN POR DESTILACIÓN DEL PETRÓLEO O SEPARACIÓN DEL GAS NATURAL Y GLP.
EN LAS REFINERÍAS SE OBTIENE A PARTIR DEL TOPPING (DESTILACIÓN) CORTES UTILIZADOS EN LA PRODUCCIÓN DE PETROQUÍMICOS BÁSICOS TALES COMO LA NAFTA VIRGEN Y EL KEROSENE (PARA PRODUCIR LAB).
EL GAS NATURAL CONTIENE PRINCIPALMENTE METANO (PRODUCCIÓN DE GAS DE SÍNTESIS), ETANO (PARA ETILENO), GLP (SATURADO - PROPANO Y BUTANO).
EL GLP TAMBIÉN SE OBTIENE EN LAS REFINERÍAS, EN EL CRACKING CATALÍTICO (FCC), Y A DIFERENCIA DEL SEPARADO EN EL GAS NATURAL ES MUY OLEFÍNICO (NO SATURADO).
ES UNA FUENTE DE PROPILENOS Y C4 BUTILENOS. EL C3 (PROPAPO Y PROPILENO) Y EL C4 (BUTANOS Y BUTILENOS).
OTRA CARACTERÍSTICA ES QUE LOS PAÍSES CON MENORES RECURSOS HIDROCARBONADOS TIENEN LA MAYOR CAPACIDAD INSTALADA EN PQ. TANTO EUROPA OCCIDENTAL COMO JAPÓN, IMPORTAN GRAN PARTE DE SUS MATERIAS PRIMAS DE PAÍSES PETROLEROS DE INCIPIENTE IND. PQ.
ASI MISMO, DICHAS MATERIAS PRIMAS NO NECESARIAMENTE PROVIENEN DEL PAÍS DONDE SE INSTALA DICHA INDUSTRIA.
GRANDES MATERIAS PRIMAS
Nafta ligera, etano, propano, GLP, nafta pesada, gas natural seco, metano.
II. PRODUCTOS PETROQUIMICOS
1. PRODUCTOS ORGANICOS DE BASE, PRODUCTOS BÁSICOS, O PETROQUÍMICA BÁSICASE CARACTERIZAN POR SER EL PUNTO DE PARTIDA PARA LA OBTENCIÓN DE UN GRAN NÚMERO DE PRODUCTOS.
ESTA CONSTITUIDO POR POCOS PRODUCTOS FÁCILMENTE IDENTIFICABLES:
a. Gas de Síntesis (CO/H2)
b. Olefinas (etileno, propileno, butilenos, butadieno)
c. Aromáticos (benceno, tolueno, xilenos, etilbenceno)
LOS PRODUCTOS PETROQUÍMICOS SE PUEDEN CLASIFICAR SEGÚN EL GRADO DE TRANSFORMACIÓN QUE HAN SIDO OBJETO.
SE CLASIFICAN EN BÁSICOS, INTERMEDIOS Y FINALES.
2. PRODUCTOS ORGÁNICOS INTERMEDIOSESTOS PRODUCTOS SON LOS OBTENIDOS A PARTIR DE LOS BÁSICOS O DE OTROS INTERMEDIOS Y QUE PERMITEN OBTENER LOS PRODUCTOS FINALES.
SE CARACTERIZAN TAMBIÉN DEBIDO A QUE POR MEDIO DE OPERACIONES QUÍMICAS SE INCLUYEN EN SU ESTRUCTURA MOLÉCULAS DE OXÍGENO, NITRÓGENO, CLORO Y AZUFRE.
2.1. GRANDES MONÓMEROS DE SÍNTESIS
CLORURO DE VINILO, ESTIRENO, ACRILONITRILO, CAPROLACTAMA, ETC.
SULFONACIÓN DE N-PARAFINAS
2.2. GRANDES INTERMEDIARIOSACIDO ADÍPICO, ÁCIDO TEREFTÁLICO, ÓXIDO DE ETILENO, ÓXIDO DE PROPILENO, DODECILBENCENO, ANHIDRIDO FTÁLICO, ANHIDRIDO MALEICO, ETC.AMONIACO, METANOL
2.3. INTERMEDIOS DE USO PLURAL
ALCOHOLES, ALDEHIDOS, CETONAS, DERIVADOS CLORADOS, ESTERES, ETC.
3. PRODUCTOS TERMINADOS
3.1. INDUSTRIA ENVASES Y EMBALAJESPOLIETILENO DE ALTA Y BAJA DENSIDAD, POLIPROPILENO, POLICLORURO DE VINILO, POLIESTIRENO, ETC.3.2. INDUSTRIA DE FIBRAS TEXTILESPOLIAMIDAS (NYLON 6, NYLON66), FIBRAS ACRÍLICAS (POLIACRILONITRILOS), POLIESTERES (PET).3.3. INDUSTRIA DE NEUMÁTICOSSBR, CAUCHO NITRILO (NBR), ETC.4.4. INDUSTRIA DE AGRÍCOLAUREA, NITRATO DE AMONIO, SULFATO DE AMONIO, FOSFATO DIAMONIO, OTROS.4.5. OTRAS SON LAS INDUSTRIAS DE AGROQUÍMICOS, DETERGENTES, PINTURAS, EXPLOSIVOS, ELECTRODOMÉSTICOS, AUTOMOTRIZ, CONSTRUCCIÓN, ETC
ESTOS PRODUCTOS SE CARACTERIZAN PORQUE SE DESTINAN A LAS INDUSTRIAS USUARIAS FINALES. TALES COMO:
III. ARBOL PETROQUIMICO
ES UNA REPRESENTACIÓN DEL CONJUNTO DE PRODUCTOS PETROQUÍMICOS INCLUYENDO ADEMÁS A LAS MATERIAS PRIMAS Y A LAS PRINCIPALES USUARIAS A LAS QUE VAN DESTINADOS.
SE LO DENOMINA ÁRBOL PETROQUÍMICO PORQUE A PARTIR DE UNAS POCAS MATERIAS PRIMAS SE VA ABRIENDO EN RAMAS DE PRODUCTOS.
PERMITE APRECIAR LA COMPLEJIDAD EN CUANTO A VÍAS DE PRODUCCIÓN DE LOS DIVERSOS PRODUCTOS PETROQUÍMICOS.EL ARBOL VA CRECIENDO DE IZQUIERDA A DERECHA Y SE PUEDE ORDENAR SEGÚN LA CLASIFICACIÓN DEL CAPÍTULO II.
ILUSTRA ACERCA DE LAS DIVERSAS FORMAS EN QUE SE PUEDE ESTUDIAR EL UNIVERSO DE PRODUCTOS PETROQUÍMICOS. -GAS DE SÍNTESIS Y DERIVADOS, OLEFINAS Y DERIVADOS, AROMÁTICOS Y DERIVADOS-ESTUDIAR SUCESIVAMENTE LOS PRODUCTOS BÁSICOS, INTERMEDIOS Y FINALES-SEGÚN EL TIPO DE REACCIÓN QUÍMICA (Oxidación, hidrogenación, Cloración, polimerización, etc)
DMT : Dimetiltereftalato PET : Politereftalato de Etilenglicol, polietilen tereftalato HMDA : Hexametilendiamina MDI : Metilendiisocianato MEK : Metiletilcetona TDI : Toluenodiisocianato PTA : Ácido Tereftálico VAM : Monómero Acetato de Vinilo VCM : Monómero Cloruro de Vinilo MMA : Metilmetacrilato EPS : Poliestireno Expandible PVC : Policloruro de vinilo PEBD : Polietileno de baja densidad PEBDL : Polietileno de baja densidad lineal PEAD : Polietileno de alta densidad EG : Etilenglicol PG : Propilenglicol PP : Polipropileno MTBE : Metiltertbutileter SBR : Caucho estireno butadieno NBR : Caucho nitrilo butadieno BR : Caucho butadieno
NOTA: LA STANFORD RESEARCH INSTITUTE TIENE UN HANDBOOK DE MÁS DE 100 PÁGINAS CON DERIVADOS PETROQUÍMICOS
IV. TECNOLOGÍAS
PROCESOS DE ELABORACIÓN DE PRODUCTOS PETROQUÍMICOSÁREA DINÁMICA, DE ALTA COMPLEJIDAD INTERNACIONAL QUE ES DOMINADA POR RELATIVAMENTE POCOS PÁISES Y EMPRESAS EN EL MUNDO
LA TECNOLOGÍA ES UN PRODUCTO, SE VENDE (LICENCIA) Y PUEDE TENER ALTO COSTO. LA LICENCIA ES EL DERECHO A USAR LA TECNOLOGÍA.
LOS NUEVOS DESARROLLOS CUESTAN CARO, SUELEN ESTAR DISPONIBLES PARA SU ADQUISICIÓN A CAMBIO DE UN PAGO QUE NO SE LIMITA A LA LICENCIA SINO QUE ADEMÁS PUEDE INCLUIR EN ALGUNOS CASOS UNA REGALÍA (ROYALTY) POR TONELADA DE PRODUCTO ELABORADO.
IV. TECNOLOGÍAS
ALGUNAS CATEGORIAS DE PRODUCTOS PETROQUÍMICOS, PARA LOS CUALES LA TECNOLOGÍA NO ESTÁ SIEMPRE DISPONIBLE. SE TRATA DE PRODUCTOS FINOS (FINE CHEMICALS) Y LAS ESPECIALIDADES (SPECIALITIES) MUY A MENUDO DE ALTO PRECIO UNITARIO.
PARA OTROS PRODUCTOS (COMMODITIES) LA LICENCIA ES OFRECIDA POR VARIOS TECNOLOGOS A PRECIOS ACCESIBLES.
POR EJEMPLO, LA PRODUCCIÓN DE ÁCIDO TEREFTÁLICO (PTA) SE REALIZA EN EL MUNDO CASI EXCLUSIVAMENTE USANDO LA TECNOLOGÍA AMOCO (HOY FUSIONADA CON BP).
IV. TECNOLOGÍAS
PRINCIPALES PAISES CON TECNOLOGÍAS PETROQUÍMICAS: ESTADOS UNIDOS, ALEMANIA, JAPÓN, FRANCIA, GRAN BRETAÑA, HOLANDA, ITALIA.CONSTITUYEN APROXIMADAMENTE EL 90% DE LA TECNOLOGÍA DISPONIBLE
PRINCIPALES EMPRESAS QUE OFRECEN TECNOLOGÍAS: UOP, AXENS (IPF), SHELL, SCIENTIFIC DESIGN, BASF.NINGUNA EMPRESA DEL MUNDO POSEE TECNOLOGÍA PARA TODOS LOS PRODUCTOS.
PRIMERAS TECNOLOGÍAS:- POLIETILENO DE BAJA DENSIDAD, INGLATERRA ICI 1933, 1º PRODUCCIÓN 1939.- POLIAMIDA O NYLON, DU PONT 1932, 1º PRODUCCIÓN 1940.CAUCHO CLOROPRENO, DU PONT 1928.
V. POLOS PETROQUÍMICOS
COMPLEJO PRODUCTIVO INTEGRADO POR VARIAS PLANTAS O UNIDADES DE DIVERSOS PRODUCTOS EN UN MISMO SITIO.
SE APROVECHA LA ECONOMÍA DE ESCALA EN QUE UNA CAPACIDAD DOBLE NO DUPLICA LA INVERSIÓN (FACTOR TÍPICO DE 0.6 – 0.7), PARA CONSTRUIR PLANTAS DE GRAN TAMAÑO, EJEMPLO ETILENO.
VENTAJA ADICIONAL: VARIAS PLANTAS PUEDEN COMPARTIR Y OPTIMIZAR SERVICIOS (VAPOR, ENERGÍA ELÉCTRICA, GAS, AGUA DE ENFRIAMIENTO, ETC) PARA SER COMPARTIDOS POR VARIAS PLANTAS.
V. POLOS PETROQUÍMICOS
TIENE VENTAJAS LOGÍSTICAS AL NO TENER QUE TRANSPORTAR PRODUCTOS (POR CAMIÓN O BARCO) QUE DEBEN SER PROCESADOS EN LAS SIGUIENTES ETAPAS DE TRANSFORMACIÓN
LA POSIBILIDAD DE UTILIZAR UN MISMO INSUMO PRODUCIDO EN EL POLO (ETLENO, POR EJEMPLO) PARA PRODUCIR VARIOS PRODUCTOS AGUAS ABAJO (POLIETILENO, PVC, ESTIRENO)
V. PRINCIPALES POLOS PETROQUÍMICOS EN AMERICA LATINA
MEXICO: POLO PQ DE CANGREJERA CON 19 PLANTAS Y UNA CAPACIDAD TOTAL DE MÁS DE 3 MILLONES DE TM/AÑO DE PRODUCTOS BÁSICOS, INTERMEDIOS Y FINALES.
BRASIL:CUENTA CON 4 POLOS PETROQUÍMICOS: EL MÁS IMPORTANTE DE CAMAÇARI(CERCA DE BAHÍA) CON UNA CAPACIDAD DE 9 MILLONES TM/AÑO.LOS OTROS TRES SE ENCUENTRAN EN SAO PAULO (el más antiguo), EL TRIUNFO (PORTO ALEGRE), Y RIO DE JANEIRO, EL MÁS NUEVO.
ARGENTINA:ENSENADA, SAN LORENZO, Y BAHIA BLANCA.
VENEZUELA:EL TABLAZO, MORÓN.
COMPLEJO PETROQUÍMICO EN ANTWERP - BELGICA
COMPLEJO PETROQUÍMICO BAHÍA BLANCA - ARGENTINA
EN LOS POLO PETROQUÍMICOS SE CONCENTRAN TAMBIÉN VARIAS EMPRESAS DEL SECTOR QUÍMICO
POLO PETROQUÍMICO DE BAHÍA BLANCA
VI. FACTORES DE RENDIMIENTO
SE REFIEREN AL RENDIMIENTO DE LOS PROCESOS O TECNOLOGÍAS PETROQUÍMICA. EXPRESAN CONSUMOS DE MATERIA PRIMA POR UNIDAD DE PRODUCTO (TonPROD/TonMP).PARA PRODUCIR 1 TM DE UREA SE REQUIERE 0.57 TM DE AMONIACO Y 0.75 TM DE DIÓXIDO DE CARBONO
DATOS ECONÓMICOS PARA LA PRODUCCIÓN DE UREA
¿LICENCIANTE DE TECNOLOGÍA O ESTEQUIOMETRÍA?
VI. FACTORES DE RENDIMIENTO
EN LA PRÁCTICA EL CONSUMO ESPECÍFICO (O FACTOR DE CONVERSIÓN) RESULTA BASTANTE ELEVADO, DEL ORDEN DE 1.2 DADO QUE ADEMÁS DE ETILENO, SE OBTIENEN OTROS PRODUCTOS Y SUBPRODUCTOS QUE REDUCEN EL RENDIMIENTO.
EN LA PRODUCCIÓN DE ETILENO A PARTIR DE ETANO, LA ECUACIÓN ES:C2H6 ----- C2H4 + H2
SI EL ETANO SE TRANSFORMA EXCLUSIVAMENTE EN ETILENO (100% DE SELECTIVIDAD) DE ACUERDO A LA ECUACIÓN ESTEQUIOMÉTRICA SE REQUIERE 30/28=1.07 TONELADAS DE ETANO POR TONELADA DE ETILENO PRODUCIDO.
VI. FACTORES DE RENDIMIENTO
EL FACTOR ESTEQUIOMÉTRICO O TEÓRICO SE CALCULA SUPONIENDO QUE NO HAYA SUBPRODUCTOS Y QUE LA REACCIÓN SEA COMPLETA
EL FACTOR REAL DE CONVERSIÓN REAL O PRÁCTICO SUELE SER MAYOR Y VARIA POCO CON EL LICENCIADOR DE TECNOLOGÍA
LA TENDENCIA HA SIDO LA DE “ACERCAR” LOS FACTORES REALES A LOS TEÓRICOS (MENOR ELABORACIÓN DE SUBPRODUCTOS, ETC), APROXIMANDOSE A LOS VALORES ESTEQUIOMÉTRICOS.
FACTORES DE RENDIMIENTO TM/TM
VII. CICLOS DEL MERCADO PETROQUÍMICOEl mercado mundial petroquímico ha tenido cambios periódicos importantes
identificándose 4 ciclos entre los años 1975 y 2005. Cada uno de estos ciclos con una duración de entre 8 años a 10 años y con picos o niveles máximos en los años 1979, 1988, 1995 y 2005
CARACTERÍSTICAS DE LA CICLICIDAD DE LA INDUSTRIA PETROQUÍMICA
