Desafíos y Procesos en la Industria del Petróleo y la Química

1. Problema del Petróleo y Refinerías

A) Inversiones en Refinería Europa: Competitividad a 30 Años

Esquema de conversión profunda (sin fuelóleos), producción de destilados medios (kerosenos y gasóleos). Las unidades necesarias son:

• Destilación atmosférica: Obtener fracciones, cortes netos en curva TBP (Gases, GLP’s, Naftas, Kerosenos, Residuos, Gasóleos).
• Unidad de ligeros: Tratar corrientes de HC ligeros (H2, C1, C2, LPG’s, Nafta ligera (C5-C6)).
• Reformado Catalítico: Mejorar calidad de las naftas y producir H2 (Naftas octano, H2, C1-C2, LPG’s).
• Hidrotratamiento: Eliminar compuestos indeseables (kerosenos y gasóleos desulfurados).
• Destilación al vacío: Reducir el RA a fracciones (GV, GVL y GVP).
• Hydrocracking: Tratar los GV con H2, catalizadores y alta presión (kerosenos de aviación, gases, naftas).
• Coquización: Tratar el residuo de vacío (coque y destilados de poca calidad).

B) Diagrama de Bloques de la Refinería

Imagen.

2. Polimerización del Propileno

A) Reacción de Polimerización del Propileno y Estructuras

CH₂ = CH – CH₃ - (CH₂-CH)_n - (CH₃) El CH₃ va con la última C. Resto imagen.

B) PP Estado Sólido

Proceso a alta temperatura. Pocos costes de separación. Proceso simple.

• Altas velocidades de polimerización (elevada concentración de monómero).
• Temperatura de polimerización < Tfusión (1400ºC).
• Proceso “Slurry”.
• Proceso simple (proceso de polimerización en fase líquida donde el monómero estará líquido: para una temperatura de reacción de 60ºC – P = 28,4 atm).

Diagrama de bloques: Catalizador à (Polimerización) -> (Separación de Monómero) -> (Granulación) ¡^ Propileno à Purificación (por arriba).

• (1) Alimentación de propileno y purificación (preparar alimentación al reactor).
• (2) Reactor de polimerización + catalizador (obtener el PP).
• (3) Separación de PP no reaccionado y reciclaje (recuperar el monómero de PP).
• (4) Granulación del PP (adecuar producto para venta y almacenamiento).

3. Fabricación de Nitrato Amónico a partir de Ácido Nítrico

A) Reacciones de Síntesis de Ácido Nítrico Diluido y Catalizadores Utilizados

(1) Oxidación de Amoniaco: 4 NH₃ + 5 O₂ → 4 NO + 6 H₂O; ΔHº298 = -907 kJ/mol (-217.000 kcal/kmol) (exotérmica y a presiones bajas). Catalizadores y Tº = 900ºC. Catalizador selectivo de platino y tiempos de residencia muy pequeños = rendimientos no superiores al 95%. Temperatura de reacción < 930ºC (pérdidas por evaporación). La relación aire/amoniaco está por debajo del umbral inferior de explosividad.

(2) Oxidación de Ácido Nítrico: Se oxida por 2 NO + O₂ → 2 NO₂; ΔHº298 = -113 kJ/mol (-27.200 kcal/kmol). Bajas temperaturas y altas presiones. Reacción especial (de tercer orden), la constante de velocidad aumenta al disminuir la T. Bajas temperaturas ayudan termodinámicamente y cinéticamente.

(3) Absorción: Mecanismo muy complejo, reacción global: 3 NO₂ (g) + H₂O (l) → 2 HNO₃ (l) + NO (g); ΔHº298 = -138 kJ/mol (-33.100 kcal/kmol). Fuente de aire secundario para oxidar todo el NO a NO₂. Favorecen bajas temperaturas y altas presiones. Fenómenos de transferencia de materia importantes. Exceso de O₂ (2-4%). Torre de proceso contracorriente de agua y gases que abandonan. Existen platos para refrigerar y eliminar calor. En contracorriente pueden alcanzar concentraciones de ácido nítrico próximas al azeótropo, y depende de la temperatura, presión, número de etapas y concentración en óxidos.

B) Diagrama de Bloques de Ácido Nítrico

Imagen.