OBJETIVO GENERAL
Investigar la Polimerización de polietileno en las distintas tecnologías OBJETIVO ESPECÍFICOS 1.-INVESTIGAR LOSPROCESOS POLIMERIZACION DE POLIETILENO 2.-PROCESOS Y TECNOLOGÍA DE POLIMERIZACIÓN 3.-POLIMERIZACIÓN A ALTA PRESIÓN 4.- PROCESO DE POLIMERIZACIÓN EN SOLUCIÓN 5- POLIMERIZACIÓN EN SUSPENSIÓN O SLURRY 6- POLIMERIZACIÓN EN FASE GAS 7.-PRODUCCION HOSTALEN – 8.-DESCRIPCIÓN DEL PROCESO LUPOTECH 9.-DESCRIPCIÓN DEL PROCESO SHERILENE 10.4.-DESCRIPCIÓN DEL PROCESO
1.-PROCESOS POLIMERIZACION DE POLIETILENO 1..-INTRODUCCION 1.1.-TIPOS DE POLIETILENO
El polietileno es un polímero termoplástico semicristalino de color blanquecino y translucido, que puede tener estructuras lineales o ramificadas. Existen varios tipos de polietileno, resultado de los diferentes procesos de polimerización y condiciones de operación los cuales se clasifican según su rango de densidades, propiedad que refleja su estructura de sus cadenas poliméricas (ramificadas, lineales). 1.2.-PROCESOS Y TECNOLOGÍA DE POLIMERIZACIÓN
La producción de polietileno depende de acuerdo al medio en el que transcurre la polimerización, entre procesos a baja y alta presión. Los nuevos sistemas catalíticos, permiten sintetizar polímeros:
Con determinadas propiedades mecánicas y físicas Mayor control sobre las mismas, con el fin de satisfacer los nuevos requerimientos de la industria.
2.-POLIMERIZACIÓN A ALTA PRESIÓN
La polimerización es vía radical libre para la producción de polietileno de alta densidad, se lleva a cabo bajo condiciones severas de temperatura, presión y en medio adiabático. En tales condiciones, la polimerización del etileno ocurre en solución obteniendo el polímero disuelto en el exceso de monómero, cuando la mezcla se enfría las partículas del polímero precipitan en el exceso de monómero [15]. 3.- TIPOS DE PROCESOS A ALTA PRESIÓN: 3.- TUBULAR Y AUTOCLAVE, ambos son similares, exceptuando la zona de reacción.
Tabla 5. Condiciones características del proceso tubular y autoclave para la producción de polietileno de baja densidad (PEBD) adaptado de [15]
Polietileno de baja densidad
Polietileno de alta densidad
película termocontraíble
caños
envasamiento automático
envases soplados
bolsas industriales
botellas
film para agro
bidones
bolsas de uso general
contenedores industriales
cables eléctricos (aislantes)
cajones
tuberías para riego
bolsas de supermercado
tubos y pomos
bolsas tejidas macetas
4.-POLIMERIZACIÓN A BAJA PRESIÓN
En la actualidad se emplean tres tipos de procesos a baja presión para la producción de polietilenos. 4.1.-- PROCESO DE POLIMERIZACIÓN EN SOLUCIÓN
Se emplean generalmente catalizadores tipo Ziegler-Natta ( TiCl4/MgCl2), bajo ciertas condiciones de operación En un reactor tipo autoclave se pone en contacto etileno y co-monómero en medio de benceno o Ciclohexeno, tanto el catalizador como el polietileno producido permanecen disueltos después de la reacción, por lo que el disolvente debe ser secuencialmente removido del polímero. Una de las ventajas de este proceso es el control del peso molecular sobre un amplio rango, lo cual se hace través del control de temperatura y adición de hidrógeno, donde a elevadas temperaturas de polimerización, se tiene altas velocidades de reacción.
Crea polímeros homogéneos de moléculas uniformes, que se utilizan para embalajes de comida, films industriales, etc. El catalizador más utilizado en esta ocasión también es el Zigler-Natta.
4.2- POLIMERIZACIÓN EN SUSPENSIÓN O SLURRY
En este proceso el polímero formado es insoluble en el medio de reacción (isobutano o hexano), de ahí su nombre de proceso en suspensión o slurry. El proceso de agitación continua, con catalizadores catalizadores Ziegler-Natta o Phillips da el polímero formado que precipita, el cual es removido por decantación, centrifugación o filtración a partir de este proceso se obtienen envases. La ventaja de este proceso es el excelente control que se tiene sobre la temperatura para PEAD. 4.3- POLIMERIZACIÓN EN FASE GAS La polimerización en fase gaseosa, se lleva a cabo en un reactor de lecho fluidizado donde la alimentación de catalizador sólido (comúnmente Ziegler-Natta) es continua sobre una corriente de etileno en estado gaseoso, es que el genera mayor versatilidad de productos, pues tiene la capacidad de producir PEAD, PEMD y PELBD [17]. La separación del polímero, recuperación del disolvente y secado del polímero no son necesarias, por lo que el proceso presenta importantes ahorros económicos. En la tabla 7 se resumen las características principales de las condiciones de operación de los procesos de polimerización a baja presión.
Del PEAD 65% se produce a través de procesos en suspensión, 25% utilizando procesos de fase de gas, y 10% con procesos de solución. De PELBD el 4% se produce a través de procesos en suspensión, el 75% en fase gas, y 21% a través de procesos de solución.
Los cinco licenciaste más importantes, en términos de capacidad instalada, son La Univation Technologies es el mayor licenciante con su tecnología UNIPOL con EL 29%, seguido de la Chevron Phillips con el 15%. BP y Mitsui con aproximadamente el 10%. La producción de la Dow representa el 7%.La capacidad de producción de polietileno en los últimos diez años ha experimentado un crecimiento de acuerdo al tipo de proceso. En fase gas ha experimentado un crecimiento promedio de 6,1%. Los procesos en suspensión han crecido a una tasa promedio de 5,1%. Sin embargo, este mismo proceso para polietilenos bimodales crecidota experimentado un crecimiento en tasas superiores al 7% en los últimos cinco años. Por su parte, los procesos de solución han experimentado las tasas más bajas de crecimiento, debido a la falta de actividad de concesión de licencias de terceros, y tal vez el nivel de dificultad de operación del proceso. Los procesos de solución son adecuadas para los productos de mayor valor agregado [19].
5.-CATALISIS Y UNIDADES DE REACCION POLIMERICA
Para evaluar la influencia en las propiedades del polímero según de las condiciones de operación y el catalizador, se han planteado modelos de la cinética de reacción de polimerización que posteriormente han sido simuladas, así también se están desarrollando catalizadores con distintas modificaciones (soporte) para ser evaluadas es unidades de prueba experimental (reactor de laboratorio de lecho fluidizado). 5.1.-MODELO MATEMÁTICO DE LA CINÉTICA DE POLIMERIZACIÓN
De los procesos desarrollados para la producción de polietileno lineales (PEAD y PELBD), el proceso de lecho fluidizado (fase gas) es uno de los más destacados en los últimos años, el cual continúa siendo motivo de investigación, debido a la complejidad de su funcionamiento (oscilaciones de la temperatura de operación) e inestabilidad de su comportamiento. Se han desarrollado dos modelos matemáticos para la co-polimerización de etileno y 1-buteno con el catalizador Ziegler-Natta para la producción de PELBD, el primero que considera un reactor de mezcla perfecta (CSTR) y el segundo se basa en el modelo de Kunii-Levenspield, asumiendo la existencia de dos fases burbuja y emulsión. Ambos modelos propuestos incluyen el desarrollo de un modelo cinético, que adicionalmente permite predecir propiedades importantes del polietileno.
TABLA . TECNOLOGÍAS PARA LA PRODUCCIÓN DE POLIETILENOS LINEALES
En el balance de masa se consideran los moles de: inertes (nitrógeno), del hidrógeno, del etileno (así como del co-monómero), y del co-catalizador. En el balance de energía se considera que la transferencia de calor desde las partículas en crecimiento hacia la fase gas, es rápida, por lo que la temperatura de las partículas no es significativa, las temperaturas de los gases a lo largo del proceso son aproximadamente uniformes. El balance dinámico de energía sobre el reactor, permitirá ver la influencia de la temperatura en las propiedades del polímero y la producción de polímero.
En la polimerización en fase gas del etileno a nivel industrial se tiene baja conversión por paso, que conduce a una corriente del gas de reciclo considerable, bajo una relación de 40:1. Por lo tanto, el gradiente de concentración vertical a través del lecho se supone despreciable así como los gradientes de temperatura radial y vertical.
Bajo estas consideraciones se ha modelado el proceso de polimerización el reactor tipo CSTR.
6.-PROCESOS BASELL
6.1.-LICENCIAS DE BASELL
Innovador proceso “swing” de fase gas para la producción de polietileno de baja densidad
linear (LLDPE), media densidad (MDPE) y alta densidad (HDPE) 6.2.-HOSTALEN – El proceso “slurry” a baja presión líder para la producción de polietileno de
alta densidad (HDPE) bimodal 6.3.- LUPOTECH T – El proceso en reactor tubular de alta presión líder para la producción de
polietileno de baja densidad (LDPE) Compuestos de polipropileno elaborados con aditivos que comprenden desde caucho, que proporciona suavidad y elasticidad, hasta talco, cargas minerales y fibra de vidrio, que aportan estabilidad y rigidez; El Negocio de Poliolefinas (Polyolefins Business), el mayor de los negocios básicos de Basell, comprende las actividades de polipropileno y de polietileno de la compañía. Este negocio se centra en la excelencia operativa de plantas de producción de escala mundial con suministros de materia prima integrados o económicamente ventajosos.
7.-SISTEMAS CATALIZADORES DE BASELL
Avant Z – Catalizadores Ziegler PARA POLIETILENO
Avant C – Catalizadores de cromo POLIETILENO
Avant M – Catalizadores de Metaloceno para polipropileno
Con su cartera de productos y tecnologías de POLIETILENO, Basell. Se utiliza en una gran variedad de aplicaciones y Basell es un líder en el mercado de la fabricación de polietileno utilizado por los clientes de diversas áreas del moldeo por soplado, como depósitos de plástico para combustible, bidones y recipientes, así como grados especiales de extrema pureza para envases destinados a uso médico y farmacéutico. Dé materia prima integrados o económicamente ventajosos.
8.-PRODUCCION HOSTALEN –
Polietileno de alta densidad para aplicaciones de film, moldeo por soplado, tuberías, moldeo por inyección, cintas, monofilamentos y fibras Hostalen PP – Polipropileno de alta densidad para aplicaciones de tuberías y láminas Polietileno de baja densidad linear basado en metaloceno. 8.1.-INTRODUCCION
La tecnología de proceso Hostalen está diseñada para producir polietileno monomodal y bimodal de alta densidad (HDPE) de excelente calidad a partir de monómero de etileno (y comonomero de buteno). El proceso consiste en dos reactores de polimerización que se puede operar en paralelo (producto unimodal) o en serie (producto bimodal); el cambio entre los dos modos requiren solo un corto tempo de conversión. El catalizador se inyecta en los reactores de lecho agitado, en los que la fase liquida posee hexano como agente suspensor. Después de la reacción, el polímero se separa del lecho y se seca. Luego, el polvo de polímero se transporta a las secciones de extrusión
HOSTALEN continuación TECNOLOGÍA DE PROCESO DE LODOS DE BAJA PRESIÓN PARA LA PRODUCCIÓN DE ALTO RENDIMIENTO DE GRADOS MULTIMODALES DE HDPE
Esta Tecnología se basa en tres reactores en cascada, De producción multimodal Resinas de HDPE multimodal para un alto rendimiento Resinas con un rendimiento deRigidez / dureza equilibrio, impacto Resistencia a la rotura, alta resistencia al agrietamiento Y ventajas de procesamiento para uso en películas, Soplado y aplicaciones de tuberías. El éxito de la tecnología se refleja El millón de toneladas de capacidad Hostalen ACP, En la producción anual en la empresa De propiedad total y DE EMPRESAS CONJUNTAS: Basell Polyolefine GmbH, Wesseling, Alemania - 320 kt / a, puesta en marcha 2004 Basell Orlen Poliolefinas SP. Z o.o., Plock, Polonia - 320 kt / a, puesta en marcha 2005 Saudi Ethylene & Polyethylene Company, Al-Jubail Industrial City, Arabia Saudita 400 kt / a, puesta en marcha Marzo 2009 Basell Polyolefine GmbH, Münchsmünster, Alemania - 250 kt / a, puesta en marcha 2010 8.3.-PUNTOS DESTACADOS DE LA TECNOLOGÍA
Proceso en cascada en suspensión con tres agitados Reactores de polimerización en serie Distribución personalizada del peso molecular Composición del producto final, logrando "Diseño molecular adaptador. Las condiciones de polimerización se pueden ajustar Independientemente para cada reactor Diseño y fiabilidad Desarrollado a partir de los principales Hostalen ,Demostró una alta fiabilidad Química del catalizador de Ziegle único Probado comercialmente a las capacidades de la planta Hasta 400 kt / a. Estabilidad del proceso en el reactor y Los resultados de homogeneización en lotes a lotes consistencia Fabrica el HDPE utilizado en Aplicaciones de alto rendimiento
9.- PROCESO HOLSTALEN
.-ETAPAS DEL PROCESO
1.-Alimentación del catalizador 2.- Polimerización 3.-Secado en polvo 4.-Manipulación de extrusores y pellets 5.-Reciclaje de hexano 6.-Reciclaje de buteno-1
LA TECNOLOGÍA DE PROCESOS ACP DE HOSTALEN
Utiliza etileno monómero (y buteno-1 Comonómero) para producir HDPE POLIETILENO DE ALTA DENSIDAD El proceso consta de tres Reactores de polimerización, Tanque (CSTR) que funciona en cascada, con Fase líquida de hexano como medio en el que se suspende la mezcla de reacción. El catalizador se inyecta en el primer reactor Mientras que las materias primas se alimentan Controles independientes al resto Reactores. El polímero se separa entonces en el Subir la sección de la suspensión y secarla; el Polvo de polímero final se transporta a la sección de extrusión.
Aplicaciones típicas de los clientes: Alta rigidez, película de alta tenacidad, Incluyendo envases y bolsas de embalaje Moldeo por soplo grande y pequeño, Incluidos los bienes de consumo envasados , tubo de presión para el transporte de gas, agua potable Y alcantarillado Cintas y monofilamentos, incluidos Aplicaciones en la industria textil Inyección de moldes, incluso tapones Y cierres
10.-PROCESO LUPOTECH BASELL PROCESO TUBULAR DE ALTA PRESIÓN Y AUTOCLAVE TECNOLOGÍAS PARA LA PRODUCCIÓN DE COPOLÍMEROS DE LDPE Y EVA 10.1.-INTRODUCCION
Bajo la marca Lupotech, LyondellBasell Ofrece tubos de alta presión y autoclave Tecnologías de proceso para la producción De polietileno de baja densidad (LDPE) Y Copolímeros de etileno-acetato de vinilo (EVA). El proceso Lupotech T utiliza Tecnología de reactor tubular de alta presión y Producción de LDPE y EVA estándar, mientras que Lupotech A es el autoclave de alta presión Tecnología de proceso del reactor para la producción De copolímeros especiales de LDPE, EVA con Alto contenido de VAM y diversos Copolímeros y terpolímeros. En todo el mundo, Más de 60 licencias para estas tecnologías Con una capacidad total de más de diez millones Toneladas anuales, con lo que las Capacidades compuestas de una sola línea de hasta 450 kt / a Para Lupotech T. PRODUCTOS DE LUPOTECH
Los procesos cubren toda la gama de Flujos y densidades, y puede utilizarse La producción de aplicaciones típicas de LDPE Incluyendo un amplio portafolio de grados EVA. Un avance en Tecnología de polietileno Se descubrió polietileno de baja densidad en 1933 y alcanzó importancia comercial Debido a su aislamiento eléctrico, óptico y propiedades mecánicas. A través de un Compromiso con I + D, desarrollos en alta presión Con la introducción de modificados, de alta presión Acero que proporciona una mayor Esto ha dado como resultado Integridad de las plantas y también Presiones operativas, lo que amplió LDPE en resinas de mayor densidad Con propiedades mejoradas para aplicaciones de película 10.2.-ANTECEDENTES LUPOTECH
Esta Desarrollo fue crucial para diseñar el LyondellBasell Lupotech T planta en Aubette,Francia, como la primera planta en alcanzar una escala mundial Capacidad superior a 300 kt / a. Con la puesta en marcha del LDPE más grande del mundo Planta en Al-Jubail, Arabia Saudita, Lupotech Tecnología ha logrado otro hito En 2009. Basado en procesos avanzados Simulación, que ha sido validada en Existentes y ha demostrado sus capacidades Con la ampliación de la planta de LDPE de 450 kt / a, LyondellBasell está bien posicionada para ofrecer Economía líder de referencia mientras se Necesidades específicas del cliente.
10.3.-PRINCIPALES CARACTERÍSTICAS DE LUPOTECH
La experiencia De más de 50 millones de toneladas de LDPE producido con tecnología Lupotech Polimerización de etileno sin Solvente de proceso En el proceso de Lupotech, no reaccionó Los monómeros se recuperan constantemente Y reciclado Una gama completa de productos LDPE, EVA y comonómero basado en acrílico LDPE modificado El material se mantiene al mínimo Excepcional calidad de producto homogénea Con niveles de gel muy bajos Elimina la necesidad de mezclar / homogeneizar Silos debido a la consistencia inherente de la Calidad del producto suministrada desde el reactor Capacidades de línea única de hasta 450 kt / a para Tubular y 125 kt / a para el proceso de autoclave 10.4.-DESCRIPCIÓN DEL PROCESO LUPOTECH
El proceso general de fabricación puede ser Dividido en las siguientes unidades de proceso: 1.-Pre-compresión de etileno 2.- compresión a Condiciones de reacción, 3.- reacción de polimerización, 4.-Separación de polímero / gas, 5.- reciclado de Gases, extrusión, peletización, desgasificación, 6.-Almacenamiento y envasado. El reactor tubular Lupotech T recibe El flujo total de etileno desde el hipercompresor En la entrada de la primera reacción, Precalentada a 150-170 ° C ya Presiones entre 2000 y 3100 bar. Para la producción de copolímeros, los Monómeros tales como acetato de vinilo Se utilizan monómeros basados en acrílico. Reacción Se inicia por inyección de peróxidos orgánicos En el reactor, en múltiples ubicaciones Después de cada pico de reacción, optimizando
El perfil de temperatura de la reacción mezcla. El reactor de autoclave Lupotech A Recibe etileno comprimido de la Compresor secundario a través del flujo Separadores a puntos de reactor designados. Un Se inyecta un iniciador de peróxido líquido orgánicoPara mantener una polimerización continua Reacción en zonas de temperatura controlada. UN Modificador de monómero se inyecta para controlar las Propiedades del producto. El efluente del reactor se Descarga a través de un refrigerador de Separador de alta presión. Capacidad de proceso Lupotech Y propiedades del producto
La tecnología de proceso Lupotech cubre Capacidades tubulares de un solo tren de hasta 450 kt / a Y capacidades de autoclave de hasta 125 kt / a. los Configuración del sistema de proceso está Requisitos específicos del producto. Un producto integral de PE de baja densidad Pueden obtenerse utilizando el programa Lupotech Proceso, que van desde los grados estándar LDPE A los copolímeros EVA de alta y alta Componentes que contienen copolímero. Los Proceso no tiene limitaciones con respecto a Número de grados de reactores que puede producir, y La mezcla de productos se puede ajustar para Demanda del mercado y producto económico Gamas Reactor de un MFR de 0,15 a> 40 y de una densidad de 0,917 a 0,934 g / cm ^ {3} Pueden prepararse en consecuencia. EVA Y copolímeros modificados con acrílico de hasta 40% Para la configuración de la autoclave están disponibles. Aditivos comúnmente disponibles, que se utilizanEn todo el mundo en la fabricación de LDPE, Se incorporan directamente al producto para Alcanzar los requisitos finales de propiedad.
11.-SPHERILENE TECNOLOGÍA DE PROCESO FLEXIBLE EN FASE GASEOSA PARA LA PRODUCCIÓN DE TODA LA GAMA DE PRODUCTOS DE POLIETILENO 11.2.-INTRODUCCION
La tecnología Spherilene de LyondellBasell Es un proceso en fase gaseosa en lecho fluidizado para la Producción de toda la gama de densidad de Productos de polietileno (PE), a partir de Densidad (LLDPE) a densidad media (MDPE) Y alta densidad (HDPE). La flexibilidad de Esta tecnología, lo que se demuestra Una extensa cartera de calificaciones, permite Los titulares de licencias para Mercados de polietileno continuamente dinámicos En el futuro. Proceso simple y eficiente La combinación de procesos extendidos Flexibilidad, costos de capital muy competitivo y Costes operativos muy bajos, especialmente Eficiente de los monómeros, subraya la Atractivo de esta tecnología a escala mundial Plantas. La probada fiabilidad de la planta Permite la ampliación de escala del diseño, Principios simples, a capacidades de hasta 600 kt / a. La extensa cartera de Spherilene PE incluye Grados de HDPE (0.940 - 0.965 g / cm3), MDPE Grados (0.930 - 0.940 g / cm3) Y LLDPE Grados (0.918 - 0.930 g / cm3), cual tiene Desarrollado por LyondellBasell y son Comercializados por la empresa y un Número de licenciatarios en todos los principales mercados Los productos también cubren toda la gama de fundición Índice (190 ° C, 2,16 kg), de 0,01 g / 10 min a 100 g / 10 min y más, Así como monomodal, amplio y bimodal Distribuciones de peso molecular que Buena procesabilidad en todas las aplicaciones. 11.3.-CAPACIDADES DEL PROCESO
Diseño simple del proceso, Mejor eficiencia de monómero en su clase Controlado morfológicamente y cinéticamente con Catalizadores, proporcionando una Dinámica del flujo, Factores de alta frecuencia, Capacidades disponibles hasta 600. 11.4.-DESCRIPCIÓN DEL PROCESO DE SPHERILENE
El proceso de Spherilene, en combinación con El rendimiento constante de los catalizadores Avant, Proporciona una excelente estabilidad operativa A una alta fiabilidad. Una salida de reactor única el Sistema en la base del reactor permite Altamente eficiente, la retirada continúa de Producto con mínima acumulación de gas. Diferente a Tecnologías competitivas que requieren un semillero Y el almacenamiento y la transferencia asociados Sistemas, el reactor en el proceso de Spherilene Puede iniciarse con los catalizadores Avant Z y No requiere un semillero de polímero. La tecnología de Spherilene tiene una Capacidad probada de operar con dos reactores en series. El segundo reactor puede ser Instalado en la construcción de la planta, o Planta de un solo reactor en una fase posterior para Producto.
Los factores en flujo que superan el 96 por ciento pueden Ser patentado. Tecnología de control estático que prácticamente Elimina las láminas en las paredes del reactor. 12.-PROCESO DE SPHERILENE –
Propiedades del producto Y rendimiento La configuración estándar del proceso La tecnología Spherilene ofrece una Reactor y sistema de recirculación. Este diseño Abarca toda la gama de densidad de PE desde 0,918 a 0,965 g / cm ^ {3}, un rango de índices de fusión De 0,01 a 100 g / 10 min. Uso de Avant Z Catalizadores Ziegler y Cromo Avant C Catalizadores, el proceso de Spherilene produce Productos monomodales tales como LLDPE para película, HDPE para moldeo por inyección y MDPE para Roto moldeo y textiles. El HDPE y MDPE Producidos por el proceso de Spherilene cubren Gama completa de grados para moldeo por soplado, tubería Y aplicaciones de la película. Una planta con dos reactores de fase gaseosa proporciona Acceso a los grados de HDPE bimodal para películas, Moldeo y tuberías de presión, incluyendo PE100. La planta también continúa produciendo Grado monomodal de calidad operando los dos Reactores con composiciones de gas idénticas.
