PLANTA DE PRODUCCIN DE POLIPROPILENO Seminario de Ingeniera de
Proyectos
PRODUCCIN DE POLIPROPILENO
factibilidad
Realizar en la ingeniera bsica de la produccin u obtencin del
polipropileno a partir del conocimiento de materias ya
cursadasObjetivoEs un polmero termoplstico, parcialmente
cristalino, que se obtiene de la polimerizacin del propileno (o
propeno).El nombre qumico segn IUPAC es poli(1-metiletileno) y su
formula qumica es EL POLIPROPILENO
APLICACIONES
Autopartes: paragolpes, torpedos, alerones, guardabarros,
volantes, pedales de acelerador (con bisagra tipo film), conductos
de calefaccin y refrigeracin, carcasas de filtros de aire, cajas de
bateras, etc.Artculos domsticos: baldes, bisagras de muebles,
respaldos de sillas, botellas y tapones, cubertera, aparatos de
cocina, carcasa de electrodomsticos, juguetes, tejidos para
alfombras, vasos, etc.Electrotecnia: carcasa de transformadores,
cubierta de cables, lminas de capacitores, accesorios de antenas,
etc.Construccin: tuberas dedesage ycodos,depsitosde aguacaliente,
radiadores, etc.Medicina: aparatos mdicos esterilizables, jeringas
desechables, recipientes de transfusin.Otros: csped sinttico,
pistas de esqu en verano, tacones de zapatos, cordeles, papeles de
embalaje, maletas, cajas de herramientas, carcasas de bombas.
AplicacionesLa reaccin de polimerizacin del PP. Es la
siguiente:Condiciones : T=70C P=33 atmReaccin exotrmicaPRODUCCIN DE
PP
PropilenoPolipropilenoEl propileno (CH2=CHCH3) constituye una de
las principales olefinas ligeras. Se trata de un gas muy voltil y
se suele almacenar como un lquido a presin. Su almacenamiento y
transporte en condiciones criognicas resultan ms fciles que con el
etileno, debido a la diferencia en sus propiedades fsicas.Las
propiedades ms relevantes del propileno son: Temperatura normal de
ebullicin: -47,7C Temperatura crtica: 91,8C Presin crtica: 4,47 MPa
Lmites de explosividad en el aire: 2,2 10,0 %vMATERIA PRIMA:
PROPILENO
Propileno
ESTUDIO DE MERCADO
199920002001200220032004Asia11,86312,99813,18613,49313,93814,535Europa
Central1,5001,6351,8351,9951,9051,905Medio
Oriente8201,4252,3002,4602,4602,460Canad390390390390390390Estados
Unidos7,3368,5888,9289,0339,0339,033Amrica
Latina1,9672,5642,5642,5642,5642,564Europa
Occidental8,6409,3009,3619,3619,3619,361Resto del
Mundo8487878818818811,004Produccin
Mundial33,36437,68739,44540,17740,53241,252Polipropileno(Miles de
toneladas mtricas)
CompaaLugarCapacidadMILES DE TON.Fina Oil
ChemicalLaporteTexas998ExxonBaytownTexas748Amoco
CorpAlvinTexas734MAYORES PRODUCTORES A NIVEL MUNDIAL DE PPEl
PROPILENO, el ETILENO y/o alguno de los dems comonmeros utilizados
se alimentan a los reactores. Se agrega HIDRGENO para controlar el
peso molecular en el medio de reaccin. Se eligen las condiciones de
polimerizacin (temperatura, presin y concentracin de los reactivos)
dependiendo del grado que se desee producir. La reaccin es
exotrmica, y el enfriamiento del reactor se realiza por la
transferencia de calor por la descompresin (flash) de la mezcla de
los gases licuados del reactor con las corrientes de alimentacin.
Proceso NovolenLa evaporacin de los lquidos en el lecho de
polimerizacin asegura que el intercambio de calor extremadamente
eficiente.El polvo de polipropileno se descarga desde el reactor y
se separa en un tanque de descarga a presin atmosfrica. El
comonmero sin reaccionar se separa del polvo y se comprime, y
finalmente se recicla o se retorna aguas arriba a la unidad de
destilacin para su recuperacin.El polmero se pone en contacto con
NITRGENO en un tanque de purga para despojarlo del propileno
residual. El gas de purga se recupera, el polvo se transporta a los
silos de polvo, y posteriormente por extrusin se convierte en
pellets, donde se incorpora una gama completa de aditivos bien
dispersados.
Es un proceso similar al Novolen. Es el adoptado por Petroken
S.A. para la produccin de Homopolmeros.
Consiste en hacer reaccionar el propileno junto con Hidrgeno y
el catalizador en un reactor. Luego de terminado este paso, se
separa el polipropileno de residuos de la reaccin, como monmeros,
catalizador, etc., los cuales son reflujados al reactor.Luego se
suceden los mismos pasos de terminacin que en el proceso
Novelen.
Proceso LIPP
Para describir con ms detenimiento los procesos, hablaremos de
uno de los ms empleados en la actualidad: el proceso Spheripol.
Diseado como hbrido con dos reactores en serie, el primero para
trabajar en suspensin y el segundo en fase gas, es un proceso
verstil, que permite preparar diferentes tipos de productos con
propiedades ptimas. El primer reactor es de tipo bucle (o loop), en
el cual se hace circular catalizador y polmero a gran velocidad
para que permanezcan en suspensin en el diluyente. El diluyente es
en realidad el mismo propileno lquido que, dadas las condiciones de
operacin, facilita la evacuacin del calor generado por la reaccin
al mismo tiempo que permite aumentar el rendimiento del sistema
cataltico. En el segundo reactor de fase gas se incorpora
ulteriormente el polmero producido en el reactor loop. En esta fase
se preparan grados con caractersticas especiales aadiendo un
comonmero adems del monmero. Tras separar el polmero fabricado de
las corrientes de propileno, y de desactivar el catalizador, el
polvo de polipropileno obtenido se enva a la lnea de acabado donde
se aaden aditivos y se le da la forma de granza requerida para su
distribucin comercial.
Proceso SpheripolEl producto de la prepolimerizacin, es llevado
a los reactores tubulares tipo Loop, donde se realiza la
polimerizacin a una presin de 32 bares y temperatura de 70C,
obtenindose Polipropileno en polvo con forma esferoidal. El proceso
dura un tiempo aproximado de 2 horas.El siguiente paso es separar
el monmero no reaccionante del polmero slido, por gasificacin del
propileno lquido. El Polipropileno, una vez separado, es lavado con
vapor de agua para eliminar el catalizador an activo. A continuacin
se seca con nitrgeno caliente y es llevado a los silos de
almacenamiento.Dependiendo de sus diferentes versiones, es continuo
y se basa en un catalizador super activo (Ti/MgCl2), un
alquilaluminio, un donador de electrones).El rea de transferencia
de calor por unidad de volumen es ms alta que en un reactor
agitado, lo que permite un mejor control de temperatura y mayor
productividad.
Proceso Spheripol
Proceso de Polimerizacin en Masa
Es un proceso hbrido, que utiliza una reaccin en masa con
propileno lquidos para la obtencin de homopolmero y copolmero
random, y una reaccin en fase gaseosa para la produccin de
copolmeros heterofsicos. El proceso es una polimerizacin en masa
del propileno. En primer lugar se prepara el sistema cataltico
(catalizadores Ziegler-Natta de cuarta generacin), el cual se hace
reaccionar en forma controlada con una pequea cantidad de propileno
licuado, dentro de un reactor de poca capacidad.Proceso Spheripolo
HypolParmetros Tpicos del Proceso Spheripol
CATALIZADOR: TiCl4/MgCl2
Este sistema utiliza catalizadores de Ti soportados sobre MgCl2
esfrico, con un trialquilaluminio como cocatalizador, y bases de
Lewis como donadores de electrones. Se logra control morfolgico (de
forma y tamao de partcula de polmero), aumento de la actividad (lo
que permite eliminar la etapa de remocin del catalizador) y control
de estereoespecificidad (la isotacticidad es superior al
98%).Nuevos y ms sofisticados requerimientos son constantemente
exigidos al sistema, as como, el control de la estructura molecular
del polmero ( distribucin del peso molecular, grado de ramificacin,
etc. ), de sus propiedades morfolgicas ( tamao y distribucin del
polvo) y de posibles reacciones de copolimerizacin. Estas
exigencias motivaron mejoras en los sistemas de tercera generacin
produciendose los llamados catalizadores de tercera generacin de
super alta actividadCATALIZADOR: TiCl4/MgCl2Estos catalizadores
poseen las siguientes ventajas:Una actividad cataltica aproximada
de 500 Kg. por g de Ti.La selectividad para la produccin de
polipropileno isotctico es entre 95 y 98%. Con estos sistemas
existe un muy buen control del tamao de partcula del polvo, y de su
distribucin , la cual es una rplica de la distribucin del tamao de
la partcula del catalizador por un factor aproximado de 20. Esta
propiedad permite eliminar la etapa de peletizacin en la planta. La
buena porosidad del grnulo formado permite una buena incorporacin
al polmero de aditivos y estabilizantes. CATALIZADOR:
TiCl4/MgCl2CAPACIDAD DE LA PLANTA
CATALIZADOR Clculos para el catalizador:
Se produce 500 Kg de polipropileno por g de
catalizador:Produccin : 32000Kg/hr de polipropilenoCantidad de
catalizador necesario:
De la reaccin de Polimerizacin del Propileno:
A n B (fase liquida)
Balance estequiometrico
(FA- FA)=(FB FB)=FAXAFA=FA(1 - XA)=FA- FA=FAXA
Con un factor de conversin de : XAF= 0.60
Despejando para obtener el flujo inicial de pp:FA0= FB/ XAF
=32/0.60 =53 ton de Propileno
BALANCE DE ESTEQUIOMETRICO
REACTOR FLUJO PISTN
BALANCE DE ENERGIA
