ALTERNATIVAS DE PROCESO

Las principales materias primas para la producción de PVC son el petróleo y la sal común o cloruro sódico, sin embargo existen otros ingredientes, como plastificantes, catalizadores y pigmentos colorantes que mejoran sus propiedades.

En su composición, el PVC contiene un 57% de cloro, proveniente de la sal común y un 43% de hidrocarburos (gas y/o petróleo). El refino del petróleo da lugar a una fracción, las naftas, que, por medio de un proceso denominado craking, producen, entre otras sustancias gaseosas, el etileno, una de las bases para la fabricación de PVC. Paralelamente el cloruro sódico se descompone por electrólisis, obteniéndose cloro y además hidróxido sódico e hidrógeno. Aproximadamente el 35% del cloro obtenido en este proceso se destina a la producción de PVC.

La reacción del etileno y cloro da lugar al monómero cloruro de vinilo (VCM), obteniéndose previamente el producto intermedio dicloretano (EDC). En los inicios de la producción de VCM, se usaba principalmente el acetileno; en la actualidad sólo se produce así el 7% del VCM y el resto se obtiene por oxicloración

La tercera sección es el craqueo del EDC para formar VCM. Tras el craqueo los productos (VCM, HCl y EDC no convertido) pasan a una etapa de destilación de donde se obtiene el VCM producto y se separan el HCl y el EDC que se reciclan a oxicloración y destilación de EDC respectivamente.

Como se observa de la reacción global el proceso es balanceado, en cuanto al ácido clorhídrico, siendo reutilizado todo el ácido generado en el craqueo en la sección de oxicloración.

Mediante la polimeración del monómero VCM en reactores, en unas condiciones adecuadas de presión y temperatura, se obtiene el polímero policloruro de vinilo (PVC)

El VCM junto con agua caliente se alimentan a un reactor discontinuo junto con los activadores y aditivos necesarios. En este reactor se lleva a cabo la polimerización en suspensión y una vez se ha completado se descarga a un depósito que hace de pulmón para mantener una producción continua a las siguientes secciones del proceso. La reacción de polimerización es endotérmica y el calor es extraído mediante agua de refrigeración en serpentines.

Después de la sección de reacción viene la sección de desgasado en la cual se desorbe el monómero no convertido empleando vapor en un stripper, esta corriente es comprimida, condensada y reciclada a la alimentación del proceso. Por el fondo del stripper sale una corriente con el polímero y con agua, para quitar el agua pasa a una centrífuga y el PVC húmedo pasa a la sección de secado. El secado se produce en un ciclón con aire caliente. Del ciclón pasa mediante transporte neumático a un silo y a la unidad de envasado.

El rendimiento del proceso es prácticamente del 100%, necesitándose 1001kg de VCM para obtener 1000kg de PVC. Los consumos de servicios auxiliares son de aproximadamente 0,8t de vapor por tonelada de PVC, 170kWh y aditivos y productos químicos por un valor aproximado de 11€.

Las resinas de PVC se pueden producir mediante cuatro procesos diferentes: Suspensión, emulsión, masa y solución.

Suspensión

El polimerizado formado en suspensión se separa del agua por filtración en forma de perlitas finas, y se seca a continuación. Al estar ampliamente liberado de los aditivos perjudiciales, posee las mejores propiedades mecánicas y eléctricas. Este polimerizado ofrece el aspecto de llovizna y no necesita en algunas manipulaciones de preparación previa.

Con el proceso de suspensión se obtienen homopolímeros y copolímeros y es el más empleado, correspondiéndole cinco octavas partes del mercado total. El proceso se lleva a cabo en reactores de acero inoxidable por el método de cargas la tendencia es hacia reactores de 15.000 Kg.

En la producción de resinas de este tipo se emplean como agentes de suspensión la gelatina, los derivados celulósicos y el alcohol polivinílico, en un medio acuoso de agua purificada o de aereada. Algunas veces se hace necesaria el agua desmineralizada. Los catalizadores clásicos son los peróxidos orgánicos. Este tipo de resinas tiene buenas propiedades eléctricas.

Emulsión

El polimerizado en emulsión precipita en la dispersión acuosa en forma de polvo fino y blanco, y se aísla secándolo por atomización o mediante precipitación electrolítica y subsiguiente secado en tambor. El producto contiene aún parte de los aditivos emulsionantes, por lo que presenta propensión a absorber más agua, junto con unas propiedades mecánicas inferiores (esto tiene el inconveniente de que el material se enturbia, y su calidad aislante queda limitada, pero por otra parte tiene la ventaja de que los agentes del reblandecimiento se absorben bien).

Con el proceso de emulsión se obtienen las resinas de pasta o dispersión, las que se utilizan para la formación de plastisoles. Las resinas de pasta pueden ser homopolímeros o copolímeros; también se producen látices. En este proceso se emplean verdaderos agentes surfactantes derivados de alcoholes grasos, con objeto de lograr una mejor dispersión y como resultado un tamaño de partícula menor.

Dichos surfactantes tienen influencia determinante en las propiedades de absorción del plastisol. La resina resultante no es tan clara ni tiene tan buena estabilidad como la de suspensión, pero tampoco sus aplicaciones requieren estas características. El mercado de esta resina es de dos octavos del total de la producción mundial.

Masa

La producción de resina de masa se caracteriza por ser de “proceso continuo”, donde sólo se emplean catalizador y agua, en ausencia de agentes de suspensión y emulsificantes, lo que da por resultado una resina con buena estabilidad. El control del proceso es muy crítico y por consiguiente la calidad variable. Su mercado va en incremento, contando en la actualidad con un octavo del mercado mundial total.

Solución

La polimerización de las resinas tipo solución se lleva a cabo precisamente en solución, y a partir de este método se producen resinas de muy alta calidad para ciertas especialidades. Por lo mismo, su volumen de mercado es bajo.

Dentro de la producción de resinas, tenemos varios procesos para modificar las propiedades de las mismas. La copolimerización es uno de ellos, y tiene por objeto obtener temperaturas de fusión menores, lo que es especialmente benéfico para procesos de inyección, soplado y compresión. Los terpolímeros de vinilo-acetato son especialmente adecuados sobre todo si se necesita resistencia al impacto.

Otro proceso de modificación de las propiedades de las resinas es el de post-cloración. Este consiste en la adición de cloro a la molécula de PVC, hasta un 66-68% de cloro. Este nivel de cloro adicional permite que se eleve la temperatura de distorsión de la resina, lo cual hace posible nuevas aplicaciones, principalmente conducir líquidos con temperaturas hasta de 80°C.

ANÁLISIS DE LAS VARIABLES PRINCIPALES DE CONTROL DE LOS EQUIPOS

Cloración Directa y Oxycloración

El flujo de reactivo al reactor de cloración directa se controla mediante válvulas de control que reciben la señal correspondiente desde el transmisor de flujo de etileno. Este esquema de control asegura la proporción adecuada de las tasas de flujo de reactivos en el reactor. La temperatura del reactor en la cloración directa se controla por la tasa de flujo del fluido de enfriamiento. Los transmisores de temperatura en el lado del tubo del reactor garantizan un control adecuado de la temperatura.El lavador cáustico se regula por control de la relación que se utiliza para ajustar el flujo de NaOH basado en el pH del producto y la tasa de flujo de alimentación.

.Purificación del Dicloro Etano y Purificación VCM

La columna se regula por un sistema de control de fondos y destilados. El control de fondos utiliza un interruptor de selección bajo del flujo de vapor. Un controlador de presión diferencial y un controlador de composición de cada llamada para un determinado flujo de vapor. El flujo más pequeño es seleccionado por el interruptor de selección bajo. El controlador de presión diferencial tiene un punto igual a la caída máxima de presión de la bandeja y el controlador de la composición de ajuste es la composición deseada de los fondos . El sistema de control de sobrecarga utiliza un controlador de nivel en el tambor de reflujo para controlar la relación de reflujo. La columna de pesados es controlada por un sistema de control de sobrecarga y fondos. La temperatura de las colas es controlado por la tasa de flujo de vapor al rehervidor. En el sistema de control de gastos generales al nivel de control del tambor de reflujo se establece por la tasa de flujo de destilado, la relación de reflujo se ajusta por el controlador de composición con el fin de controlar la composición del destilado.

EDC Cracking

El craqueo de flujo de gas combustible horno EDC es controlado por un control de la relación del flujo y temperatura. Un sistema regulador en cascada se utiliza para controlar el calor de intercambiadores.

PRESENTAMOS LA LISTA DE EQUIPO CORRESPONDIENTE AL PROCESO

SELECCIONADO

NUMERO EQUIPO DESCRIPCION

R-100 Directo cloración ReactorPFTR, fluido refrigerante que fluye lado de la carcasa, cloruro

férrico

R-200 Oxicloración ReactorPFTR, el fluido de refrigeración que fluye lado de la carcasa,

cloruro cúprico

Horno F-100 EDC horno de craqueo con tubos en la sección de radiación

V-100 DC cáustica Scrubber HCL es absorbida por NaOH, relleno aleatorio utilizado

V-101 Oxy cáustica Scrubber HCL es absorbida por NaOH, relleno aleatorio utilizado

V-102 Oxy flash utiliza para separar impurezas ligeras para el sistema

V-103 Horno RSS flash vapor se carga al horno, líquido reciclado

V-104 horno Quench flash

1

Quench Horno de efluentes para evitar la formación de producto por

V-105 horno Quench Flash 2Quench Horno de efluentes para evitar la formación de producto

por

HCl V-106 flash columna de alimentaciónSepara alimentación para líquido y vapor de utilizar la energía

ahorros (reducción de 3% en el derecho rehervidor)

V-107 Vent de Flash utiliza para recuperar la EDC de los flujos de residuos

V-108 HCl Absorber

V-109 cáustica Absorber Absorbentes Cl2

V-110 HCl tanques de almacenamiento Almacena el reciclaje HCl

V-111 Carbon columna de adsorción Elimina las impurezas de las corrientes de agua

V-112 El agua de lavadoFlash utiliza para eliminar el agua generada por oxi, antes de la efluente se envía a las columnas de destilación. Elimina el agua

impurezas extraíbles, es decir, de cloral

T-100 Luces Columna17 bandejas teóricas, relación de reflujo igual a 3, bandeja

superior presión de 185 psig con una caída de presión de 22 psig. Dia 6.5 ft H = 30 pies

Columna T-101

Heavies30 platos teóricos, relación de reflujo de 1, presión de la bandeja superior de 80 psig y tiene una presión de 15 psig drop.Dia 9 pies

H = 56ft

Columna HCl T-102

42 bandejas y una presión de la bandeja superior de 135 psig con un la columna de caída de presión de 10 psig. Dia 7,3 m H = 80

pies

Columna T-103 VCM

20 bandejas, presión de la bandeja superior de 65 psig con una columna caída de presión de 10 psig. Dia 6 ft H = 36 pies

I-100 Incinerador de Residuos quemaduras por productos

E-100 horno precalentadorcarga se calienta para permitir alimentación de vapor al horno, A

= 2316 ft2

E-101 Horno de Efluentes del refrigerador 1Se inactiva horno efluente de impedir por la formación de

producto,A = 4411 m2

E-102 Horno de Efluentes enfriador 2Se inactiva horno efluente de impedir por la formación de

producto,A = 5623 m2

E-104 Oxy efluente del reactor Más frías reactores Cools efluentes, A = 728 ft2