Análisis de la ruta tecnológica de los aromáticos (Parte 1)

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Análisis de las vías tecnológicas para los aromáticos (Parte 1) Autor/Fuente: China Chemical Industry News Fecha: 25-08-2016 Número de visitas: 16 ——Vía basada en el petróleo: La tecnología de separación del PX es clave. Actualmente, en nuestro país, los aromáticos se producen principalmente a través de la vía basada en el petróleo. Las investigaciones relacionadas con este proceso se centran principalmente en la unidad de producción clave que es la separación del xileno dicloruro (PX). El PX es un producto clave que conecta los diferentes eslabones de la cadena industrial de los aromáticos. Sus materias primas provienen principalmente de los destilados de nafta; del nafta se separa el xileno mezclado, este se isomera y posteriormente se separa y purifica para obtener el PX. Esta es la información que un periodista del periódico China Chemical Industry obtuvo de la Conferencia sobre el desarrollo de la cadena industrial de aromáticos en China, celebrada el 11 de agosto de 2016. Separación por adsorción: el proceso principal en la industria del petróleo. En el proceso de producción de PX a partir de nafta, existen muchas dificultades técnicas, como el desarrollo de nuevos catalizadores para la disociación e isomerización, así como métodos eficaces para la separación y purificación del PX. En el proceso completo de aromáticos de la ruta petroquímica, la separación de PX es la tecnología unitaria más importante. Se utiliza principalmente el método de separación por adsorción. Debido a su alto grado de integración en el sistema y a las dificultades que implica su desarrollo, esta también es la tecnología unitaria dentro del proceso de aromáticos que se ha industrializado por último en el país. 　　La institución encargada de abordar los desafíos técnicos relacionados con esta unidad es el Instituto de Ciencias Petroleras y Químicas de Sinopec (Shi Ke Yuan). Wang Dehua, ingeniero senior del instituto, explicó que, para llevar a cabo esta tarea, desarrollaron sucesivamente varias generaciones de adsorbentes. El desarrollo de la primera generación de adsorbentes comenzó en 1996. Gracias a la síntesis de zeolitas, al perfeccionamiento de las fórmulas de los adsorbentes y de los procesos de moldeado, así como a los procesos de post-tratamiento, en el año 2004 se logró la aplicación industrial del primer adsorbente de esta generación: el RAX-2000A. En ese momento, mejoraron significativamente la pureza del producto, su rendimiento y su capacidad de producción. Posteriormente, mediante una mayor optimización de las condiciones de síntesis del tamiz molecular y del tratamiento con álcalis, desarrollaron el segundo tipo de adsorbente, RAX-3000, el cual fue puesto en uso a nivel industrial en el año 2011. 　　En 2011, Sinopec utilizó el adsorbente de fabricación nacional RAX-3000, junto con la tecnología correspondiente, para construir en Yangzi Petrochemical la primera planta piloto con una capacidad de producción de 30.000 toneladas al año. Esto marcó el logro por parte de Sinopec de superar la última barrera en el desarrollo de tecnologías propias para la producción de aromáticos: la tecnología de separación por adsorción. De este modo, Sinopec logró dominar toda la tecnología necesaria para la producción de aromáticos. “Antes de la aparición de las tecnologías autónomas, solo dos empresas en Europa y Estados Unidos poseían la tecnología necesaria para la producción de aromáticos. Las barreras técnicas eran muy altas, por lo que la capacidad de producción nacional dependía casi por completo de la tecnología de esas empresas extranjeras. Actualmente, la tecnología completa de aromáticos autónomos que hemos desarrollado ya se ha implementado en el proyecto de producción de PX de 600,000 toneladas al año en Hainan Refining & Chemicals. Los dispositivos de separación por adsorción han funcionado de manera continua y estable durante más de 30 meses; la pureza del producto puede mantenerse estable en un 99.7% o incluso por encima del 99.8%, según sea necesario. ” Así lo dijo Wu Wei, subingeniero jefe del Instituto de Ciencias de las Rocas. 　　Según Wang Dehua, la nueva generación de adsorbentes RAX-4000, desarrollados por el Instituto de Ciencias de las Rocas, ya ha superado las pruebas técnicas. Este tipo de adsorbentes permite aumentar la capacidad de procesamiento de los dispositivos en más del 20%. Varios complejos de tecnología de aromáticos de Sinopec están en fase de diseño, con una capacidad máxima que puede alcanzar los 1 millón de toneladas al año. Separación por cristalización: La opción ideal para materias primas de alta concentración. En las unidades de separación de PX, la separación por adsorción no es la única opción; la separación por cristalización también constituye un método muy importante. Los investigadores nacionales e internacionales han realizado numerosas investigaciones en este campo, desarrollando procesos de separación por cristalización de PX con características propias. 　　La tecnología de separación por cristalización se basa en las diferencias de punto de fusión de los distintos componentes de los aromáticos C8, para separar el PX mediante cristalización en estado fundido. La tecnología de separación por cristalización PX presenta ventajas como el hecho de no utilizar “tres agentes químicos”, no generar “tres tipos de residuos”, tener un alto grado de pureza en el producto, requerir pocos requisitos en cuanto a las materias primas y ser un proceso sencillo y fácil de controlar. Sin embargo, también tiene desventajas, como un alto consumo energético y requisitos elevados en cuanto a la estabilidad del equipo y del proceso. 　　La tecnología de separación por cristalización de PX, desarrollada por el Instituto de Investigación de Petróleo y Química de Shanghái, es muy distintiva. El Dr. Chen Liang de dicho instituto explicó que el nuevo proceso de cristalización de PX que han desarrollado reduce el número de etapas de cristalización. Utilizan como materia prima para la cristalización los productos resultantes de la disociación selectiva del tolueno. La calidad del producto es estable, con una pureza del PX superior al 99,8%. El equipo funciona de manera estable y fiable, y su puesta en marcha y parada son sencillas. 　　Sobre esta base, el Instituto de Investigación de Petróleo y Química de Shanghái ha desarrollado aún más una técnica combinada de disociación selectiva y separación por cristalización. De este modo, no es necesario utilizar torres de xileno para separar los materiales utilizados en la cristalización; además, la unidad de cristalización evita el proceso de cristalización a bajas temperaturas, que consume mucha energía. Las ventajas de este método son, por lo tanto, aún más evidentes. Actualmente, el instituto ya ha completado el desarrollo del paquete tecnológico para una capacidad de 100.000 toneladas al año. Al mismo tiempo, el instituto ha combinado la técnica tradicional de adsorción y concentración con la separación por cristalización, creando así una tecnología combinada. Se utiliza un proceso simplificado de separación por adsorción en una sola torre, además de un proceso de separación por cristalización que no requiere temperaturas extremadamente bajas. La ventaja de esta tecnología es que, en el caso de instalaciones nuevas, se pueden utilizar adsorbentes y agentes de desorción de bajo costo. En el caso de instalaciones existentes, se pueden reutilizar las torres de adsorción y los adsorbentes ya existentes, lo que permite duplicar la capacidad de producción de PX. Hasta el momento, esta tecnología combinada ya ha permitido desarrollar un proceso capaz de producir 600 mil toneladas al año. 　　Además, el instituto también elaboró dos planes de estudio de viabilidad: el primer plan tiene como objetivo ahorrar energía y reducir las inversiones. Con una capacidad inicial de 100,000 toneladas al año para la producción de PX (mediante el proceso de separación por adsorción), tras aplicar un proceso combinado de adsorción y cristalización, la capacidad se mantiene sin cambios, pero el consumo de energía disminuye de 440 kilogramos de petróleo equivalente por tonelada de PX a entre 166 y 244 kilogramos de petróleo equivalente por tonelada de PX ； El segundo plan tiene como objetivo equilibrar el ahorro de energía con la ampliación de la capacidad de producción. Antes de las reformas, la capacidad de producción de PX era de 100 mil toneladas al año (mediante el proceso de separación por adsorción). Tras aplicar un proceso que combina adsorción y cristalización, la capacidad de producción aumentó a 240 mil toneladas al año. Además, gracias al uso de calor a bajas temperaturas, el consumo de energía disminuyó de 440 kilogramos de petróleo equivalente por tonelada de PX a 281 kilogramos de petróleo equivalente por tonelada de PX. 　　Chen Liang considera que la separación por cristalización es especialmente adecuada para la separación de materias primas de PX de alta concentración. Los nuevos procesos y equipos de cristalización de PX desarrollados por el Instituto de Investigación de Petróleo y Química de Shanghái, cuando se utilizan en la modernización de las instalaciones existentes para la producción de PX por adsorción, permiten reducir el consumo energético en su producción, lo cual genera buenos beneficios económicos. Empresas extranjeras: mejora de los procesos para ahorrar energía y reducir el consumo. Como pioneras en los procesos relacionados con los aromáticos, las empresas patentadoras extranjeras UOP de Estados Unidos y Axens de Francia siempre han estado a la vanguardia en tecnologías de separación por adsorción. Gracias a las constantes mejoras en los adsorbentes, los procesos, el equipo especializado y los sistemas de control, han logrado elevar la pureza del producto de un 99,2% inicial al 99,8%, mientras que la tasa de rendimiento en una sola etapa ha aumentado del 90% al 98%. 　　Un gerente senior de Honeywell UOP presentó los nuevos avances que han logrado en la separación por adsorción de aromáticos. Gracias a su amplia experiencia en la fabricación de adsorbentes y en las tecnologías relacionadas con estos procesos, UOP desarrolló en 2015 el proceso de separación por adsorción PX con adsorbente LD Parex de menor densidad. Este proceso supone una ligera modificación del adsorbente ADS-47, para adaptarlo a sistemas con desorcantes ligeros (tolueno) ； Al mismo tiempo, al no utilizar desorcantes pesados y reducir los requisitos de precisión en la separación, mediante un proceso de destilación optimizado se puede disminuir en un 20% el número de equipos y placas de destilación. Esto permite reducir la inversión en instalaciones en un 15%–17%, manteniendo al mismo tiempo las ventajas de bajo consumo energético del sistema combinado de aromáticos de alta eficiencia de UOP. Actualmente, todos los componentes de LD ParexParex han sido industrializados con éxito y funcionan de manera fiable, lo que ha permitido lograr avances significativos en términos de inversión y consumo energético en las plantas de aromáticos. 　　La tecnología de separación por cristalización PX, desarrollada por la alianza tecnológica Sibie BP, también cuenta con características avanzadas en términos de ahorro de energía. Wang Jianguo, ingeniero senior de CB&I Lummus, explicó que la tecnología de separación por cristalización de PX, proporcionada por BP y para la cual CB&I cuenta con una licencia exclusiva a nivel mundial, ya se está utilizando en la planta de aromáticos más grande del mundo, propiedad de Reliance Industries en India, así como en la planta de PX de mayor escala del mundo, operada por GS Caltex en Corea del Sur. En cierto sentido, se puede decir que la tecnología de cristalización de BP ofrece ventajas en términos de menor consumo energético y costos de producción en comparación con la tecnología de separación por adsorción selectiva. 　　Además, en la Conferencia sobre el desarrollo de la cadena industrial de aromáticos en China en 2016, la empresa AXENS también presentó los últimos avances logrados en el desarrollo y promoción de su tecnología integral para plantas de producción de aromáticos: AXENS ParamaX. Este proceso utiliza tecnologías de reformado continuo de alta eficiencia, tecnología de isomerización del xileno y tecnología de separación por adsorción con zeolitas para el PX. Gracias a la innovación constante en las tecnologías clave, así como en los catalizadores y adsorbentes, es posible reducir significativamente los costos de inversión y operación de las plantas integradas de aromáticos. En los últimos años, debido a que las plantas de ólefinos en el Medio Oriente han pasado a utilizar el etano y el propano, gases abundantes y de bajo costo en la región, se ha liberado más nafta que puede ser exportada ； África y América Central y del Sur también son las principales regiones exportadoras de nafta a nivel mundial. Las empresas nacionales que producen aromáticos podrían considerar importar nafta de dichas regiones para su producción. Además, también se puede explorar activamente el uso de otros materiales como el aceite condensado. En resumen, es necesario ampliar las fuentes de materias primas para garantizar la producción de aromáticos.