Petroquímica

Planta Petroquímica en Arabia Saudita

Los productos petroquímicos (a veces abreviados como petchems) son los productos químicos que se obtienen del petróleo mediante la refinación. Algunos compuestos químicos derivados del petróleo también se obtienen a partir de otros combustibles fósiles, como el carbón o el gas natural, o de fuentes renovables como el maíz, el fruto de la palma o la caña de azúcar.

Las dos clases petroquímicas más comunes son las olefinas (incluidos el etileno y el propileno) y los compuestos aromáticos (incluidos los isómeros de benceno, tolueno y xileno).

Las refinerías de petróleo producen olefinas y compuestos aromáticos mediante el craqueo catalítico fluido de fracciones de petróleo. Las plantas químicas producen olefinas mediante el craqueo al vapor de líquidos de gas natural como el etano y el propano. Los aromáticos se producen por reformado catalítico de la nafta. Las olefinas y los compuestos aromáticos son los componentes básicos de una amplia gama de materiales, como disolventes, detergentes y adhesivos. Las olefinas son la base de polímeros y oligómeros utilizados en plásticos, resinas, fibras, elastómeros, lubricantes y geles.

La producción mundial de etileno fue de 190 millones de toneladas y la de propileno de 120 millones de toneladas en 2019. La producción de aromáticos es de aproximadamente 70 millones de toneladas. Las industrias petroquímicas más grandes se encuentran en los EE. UU. y Europa Occidental; sin embargo, el mayor crecimiento en la nueva capacidad de producción se encuentra en el Medio Oriente y Asia. Existe un importante comercio petroquímico interregional.

Los productos petroquímicos primarios se dividen en tres grupos según su estructura química:

• Olefins incluye ethene, propene, butenes y butadiene. El etileno y el propileno son fuentes importantes de productos químicos industriales y plásticos. Butadiene se utiliza en la fabricación de caucho sintético.
• Aromatics incluye benceno, tolueno y xilenos, en su conjunto denominado BTX y obtenido principalmente de refinerías de petróleo mediante la extracción del reformado producido en los reformadores catalíticos utilizando nafta obtenida de refinerías de petróleo. Alternativamente, BTX puede ser producido por aromatización de alkanes. Benzene es una materia prima para tintes y detergentes sintéticos, y benceno y tolueno para isocyanatos MDI y TDI utilizados en la fabricación de poliuretanos. Los fabricantes usan xilenos para producir plásticos y fibras sintéticas.
• El gas de síntesis es una mezcla de monóxido de carbono e hidrógeno utilizado para producir metanol y otros químicos. Las galletas de vapor no deben confundirse con plantas de reforma de vapor utilizadas para producir hidrógeno para la producción de amoníaco. La amoníaco se utiliza para hacer que la urea de fertilizante y el metanol se utiliza como un solvente e intermedio químico.
• Metano, etano, propano y butanes obtenidos principalmente de plantas de procesamiento de gas natural.
• Metanol y formaldehído.

En 2007, las cantidades de etileno y propileno producidas en los craqueadores a vapor fueron de aproximadamente 115 Mt (megatoneladas) y 70 Mt, respectivamente. La capacidad de producción de etileno de los grandes crackers a vapor osciló entre 1,0 y 1,5 Mt por año.

El diagrama adyacente muestra esquemáticamente las principales fuentes y procesos de hidrocarburos utilizados en la producción de productos petroquímicos.

Fuentes de materias primas

Al igual que los productos químicos básicos, los productos petroquímicos se fabrican a gran escala. Las unidades de fabricación petroquímica se diferencian de las plantas de productos químicos básicos en que a menudo producen una serie de productos relacionados. Compare esto con la fabricación de productos químicos especiales y productos químicos finos, donde los productos se fabrican en procesos por lotes discretos.

Los productos petroquímicos se fabrican predominantemente en unos pocos lugares de fabricación en todo el mundo, por ejemplo, en Jubail & Ciudades industriales de Yanbu en Arabia Saudita, Texas & Luisiana en los EE. UU., en Teesside en el noreste de Inglaterra en el Reino Unido, en Róterdam en los Países Bajos, en Jamnagar, Dahej en Gujarat, India y en Singapur. No todos los materiales petroquímicos o químicos básicos producidos por la industria química se fabrican en un solo lugar, pero los grupos de materiales relacionados a menudo se fabrican en plantas de fabricación adyacentes para inducir la simbiosis industrial, así como la eficiencia de materiales y servicios públicos y otras economías de escala. Esto se conoce en la terminología de la ingeniería química como fabricación integrada. Las empresas de productos químicos especiales y finos a veces se encuentran en ubicaciones de fabricación similares a las de los productos petroquímicos pero, en la mayoría de los casos, no necesitan el mismo nivel de infraestructura a gran escala (por ejemplo, tuberías, almacenamiento, puertos y energía, etc.) y, por lo tanto, pueden se encuentran en parques empresariales multisectoriales.

Las ubicaciones de fabricación petroquímica a gran escala tienen grupos de unidades de fabricación que comparten servicios públicos e infraestructuras a gran escala, como centrales eléctricas, tanques de almacenamiento, instalaciones portuarias, terminales viales y ferroviarias. En el Reino Unido, por ejemplo, hay 4 ubicaciones principales para dicha fabricación: cerca del río Mersey en el noroeste de Inglaterra, en Humber en la costa este de Yorkshire, en Grangemouth cerca del Firth of Forth en Escocia y en Teesside como parte del Clúster de la Industria de Procesos del Noreste de Inglaterra (NEPIC). Para demostrar el agrupamiento y la integración, alrededor del 50% de los productos químicos petroquímicos y básicos del Reino Unido son producidos por las empresas del clúster industrial NEPIC en Teesside.

Historia

En 1835, Henri Victor Regnault, un químico francés, dejó cloruro de vinilo al sol y encontró un sólido blanco en el fondo del matraz que era cloruro de polivinilo. En 1839, Eduard Simon descubrió el poliestireno por accidente al destilar estoraque. En 1856, William Henry Perkin descubrió el primer tinte sintético, Mauveine. En 1888, Friedrich Reinitzer, un científico de plantas austriaco, observó que el benzoato de colesterilo tenía dos puntos de fusión diferentes. En 1909, Leo Hendrik Baekeland inventó la baquelita hecha de fenol y formaldehído. En 1928, se inventaron los combustibles sintéticos utilizando el proceso Fischer-Tropsch. En 1929, Walter Bock inventó el caucho sintético Buna-S, que se compone de estireno y butadieno y se usa para fabricar neumáticos para automóviles. En 1933, Otto Röhm polimerizó el primer metacrilato de metilo de vidrio acrílico. En 1935, Michael Perrin inventó el polietileno. En 1937, Wallace Hume Carothers inventó el nailon. En 1938, Otto Bayer inventó el poliuretano. En 1941, Roy Plunkett inventó el teflón. En 1946 inventó el poliéster. Las botellas de tereftalato de polietileno (PET) están hechas de etileno y paraxileno. En 1949, Fritz Stastny convirtió el poliestireno en espuma. Después de la Segunda Guerra Mundial, el polipropileno se descubrió a principios de la década de 1950. En 1965, Stephanie Kwolek inventó el Kevlar.

Olefinas

La siguiente es una lista parcial de los principales productos petroquímicos comerciales y sus derivados:

Productos químicos producidos a partir de etileno

• etileno: la olefina más simple; utilizado como materia prima química y estimulante de maduración
  • polietileno – etileno polimerizado; LDPE, HDPE, LLDPE
  • etanol – a través de la hidratación de etileno (reacción química añadiendo agua) de etileno
  • óxido de etileno – vía oxidación de etileno
    • etileno glicol – a través de la hidratación del óxido de etileno
      • refrigerante del motor – etileno glucocol, agua y mezcla inhibidora
      • poliésteres – cualquiera de varios polímeros con vínculos ester en la cadena principal
    • éteres de glicol – vía condescensión de glicol
    • etoxilatos
  • acetato de vinilo
  • 1,2-dicloroetano
    • tricloroetileno
    • tetracloroetileno – también llamado percloroetileno; utilizado como solvente de limpieza seca y desengrasador
    • cloruro de vinilo – monómero para cloruro de polivinilo
      • cloruro de polivinilo (PVC) – un tipo de plástico utilizado para tuberías, tubos, otras cosas

Productos químicos producidos a partir de propileno

• propileno – utilizado como monómero y una materia prima química
  • alcohol isopropilo – 2-propanol; a menudo utilizado como solvente o alcohol de frotación
  • acrylonitrile – útil como monómero en la formación de Orlon, ABS
  • polipropileno – propileno polimerizado
  • óxido de propileno
    • poliuretano de poliéster – utilizado en la producción de poliuretanos
    • glicol de propileno – utilizado en refrigerante de motor y fluido de desecador de aeronaves
    • éteres de glicol – de la condensación de glicol
  • ácido acrílico
    • polímeros acrílicos
  • allyl chloride
    • epiclorohidrino – cloro-oxirano; utilizado en la formación de resina epoxi
      • resinas epoxi – un tipo de cola polimerizada de bisfenol A, epiclorohidrin, y un poco de amina
• butene
  • isómeros de butileno – útiles como monómeros o co-monomistas
    • isobutileno – pienso para la fabricación de éter de metil tert-butil (MTBE) o monómero para la poliomielización con un bajo porcentaje de isopreno para hacer caucho de butilo
  • 1,3-butadieno (o buta-1,3-dieno) – un diene usado a menudo como monómero o co-monomer para la polimerización a elastómeros como polibutadieno, goma de estireno-butadieno, o un plástico como acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS)
    • cauchos sintéticos – elastómeros sintéticos hechos de cualquiera o más de varios monoméricos petroquímicos (normalmente) como 1,3-butadieno, estilreno, isobutileno, isopreno, cloropéreno; los polímeros elastómicos a menudo se hacen con un alto porcentaje de monómeros de dieno conjugados como 1,3-butadieno, isopreno, isopreno, isopreno, isopreno, isopreno, iso
• olefinas superiores
  • poliolefinas - tales poli-alfa-olefinas, que se utilizan como lubricantes
  • alfa-olefinas – utilizados como monómeros, co-monomistas y otros precursores químicos. Por ejemplo, una pequeña cantidad de 1-hexene se puede copolymerizar con etileno en una forma más flexible de polietileno.
  • otras olefinas superiores
  • alcoholes detergentes

Aromáticos

Productos químicos producidos a partir de benceno

• benceno – el hidrocarburo aromático más simple
  • ethylbenzene – hecho de benceno y etileno
    • estireno – hecho por deshidratación de etilbenceno; utilizado como monómero
      • poliestirenos – polímeros con estireno como monómero
  • cumene – isopropylbenzene; una materia prima en el proceso del cumene
    • fenol – hidroxibenceno; a menudo hecho por el proceso del cumene
    • acetone – dimetil ketone; también a menudo hecho por el proceso del cumene
    • bisphenol A – un tipo de fenol "doble" usado en polimerización en resinas epoxi y haciendo un tipo común de policarbonato
      • resinas epoxi – un tipo de cola polimerizada de bisfenol A, epiclorohidrin, y un poco de amina
      • policarbonato – un polímero plástico hecho de bisfenol A and phosgene (carbonyl dichloride)
    • disolventes – líquidos utilizados para disolver materiales; ejemplos a menudo hechos de petroquímicos incluyen etanol, alcohol isopropilo, acetona, benceno, tolueno, xileno
  • ciclohexano – un hidrocarburo cíclico de 6 carbono utilizado a veces como solvente no polar
    • ácido adipic – un ácido dicarboxílico de 6 carbono, que puede ser un precursor utilizado como co-monómero junto con una diamina para formar una forma de copolímero alterna de nylon.
      • nylon – tipos de poliamidas, algunos son copolímeros alternos formados por ácido dicarboxílico copolímero o derivados con diaminas
    • caprolactam – una amida cíclica de 6 carbono
      • nylon – tipos de poliamidas, algunos son de polimerización caprolactam
  • nitrobenceno – se puede hacer por nitración única de benceno
    • anilina – aminobenceno
      • diisocianato de metileno (MDI) – utilizado como co-monomero con diodos o polioles para formar poliuretanos o con di- o poliaminas para formar poliureas
  • alkylbenzene – un tipo general de hidrocarburo aromático, que se puede utilizar como precursor para un surfactante sulfonado (detergente)
    • detergentes – a menudo incluyen tipos de surfactantes como sulfonatos alkylbenzene y etoxilatos noilofenol
  • clorobenceno

Productos químicos producidos por tolueno

• tolueno – metilbenceno; puede ser un solvente o precursor para otros productos químicos
  • benzene
  • diisocianato tolueno (TDI) – utilizado como co-monomistas con polioles de poliuretano para formar poliuretanos o con di- o poliaminas para formar poliuretanos de poliureas
  • ácido benzoico – carboxybenzene
    • caprolactam

Productos químicos producidos a partir de xilenos

• xilenos mixtos – cualquiera de tres isómeros de dimetilbenceno, podría ser un solvente pero con más frecuencia precursores químicos
  • orto-xilene – ambos grupos de metil se pueden oxidar para formar (ortho...Ácido ftalico
    • Anhídrido ftal
  • para-xilene – ambos grupos de metil se pueden oxidar para formar ácido tereftaico
    • tereftalato de dimetil – se puede polimerizar para formar ciertos poliésteres
      • poliéster – aunque puede haber muchos tipos, el tereftalato de polietileno está hecho de productos petroquímicos y es muy utilizado en estaciones de gasolina
    • ácido tereftalálico purificado – a menudo copolímero para formar polietileno tereftalato
      • poliésteres
  • meta-xylene
    • ácido isofálico
      • resinas alquididas
      • resinas de poliamida
      • poliésteres insaturados

Lista de productos petroquímicos