Presentación de las principales tecnologías de producción de polietileno a nivel mundial

(1) La línea de producción del proceso Spherilene de la empresa Basell, basada en el método de fase gaseosa, permite fabricar PE lineal, desde PE de muy baja densidad (ULDPE) hasta LLDPE; también se puede producir HDPE, entre otros. Se utiliza un catalizador a base de titanio del tipo Ziegler-Natta y el proceso de fase gaseosa Spherilene. En presencia de hidrocarburos inertes y ligeros, el catalizador y la materia prima se someten primero a una prepolimerización en fase sólida; posteriormente, tiene lugar la polimerización en esas mismas condiciones suaves. La solución entra en el primer reactor de fase gaseosa, donde se enfría mediante un enfriador de circuito de gas en circulación, para luego pasar al segundo reactor de fase gaseosa. La densidad de los productos fabricados varía desde el ULDPE (menos de 900 kg/m3) hasta el HDPE (más de 960 kg/m3). La velocidad de flujo del material fundido (MFR) oscila entre 0,01 y 100. Al utilizar dos reactores de fase gaseosa, es posible producir polímeros de doble pico y polímeros especiales. Desde que el proceso Spherilene fue lanzado al mercado en 1992, su capacidad de producción ya asciende a 1,8 millones de toneladas al año. Seis unidades de producción (1 en Estados Unidos, 2 en Corea del Sur, 2 en Brasil y 1 en India) ya están en funcionamiento. Otro par de unidades (una en India y otra en Irán) se encuentran en fase de construcción. La capacidad de producción por línea puede variar entre 100.000 toneladas/año y 300.000 toneladas/año. Actualmente, China no cuenta con instalaciones para la producción de esta tecnología.

(2) Proceso Bastar de la empresa noruega de químicos. El proceso PE Bastar permite producir LLDPE y MDPE (PE de densidad media), así como HDPE, tanto de tipo bimodal como unimodal. Se utilizan reactores de método de baja presión en fase gaseosa con circuitos en serie. La densidad del PE es de 918-970 kg/m3, y su índice de fusión está entre 0.1 y 100. Se utilizan catalizadores Z-N o catalizadores SSC (centro de actividad único). El catalizador y el diluyente de propano se mezclan y se introducen en un reactor de prepolimerización compacto, al mismo tiempo que se añaden el co-catalizador, el etileno, el monómero de copolimerización y el hidrógeno. La lechada prepolimerizada entra luego en un segundo reactor de circuito de lechada de mayor tamaño, donde opera en condiciones supercríticas (75-100 °C, 5,5-6,5 MPa). Se pueden producir productos de tipo bimodal. El polímero, después de la destilación por flash, es enviado posteriormente a un reactor de reacción en fase gaseosa de lecho fluidizado. No es necesario añadir un catalizador nuevo para obtener polímeros homopoliméricos. Las condiciones de operación del reactor de reacción en fase gaseosa son: 75-100 °C y 2,0 MPa. El primer conjunto de instalaciones industrializadas entró en funcionamiento en Finlandia en 1995, mientras que las dos líneas de producción construidas en Abu Dabi (con una capacidad de 450.000 toneladas al año de productos de tipo “doble pico”) comenzaron a operar en la segunda mitad del año 2001. La quinta planta, con una capacidad de 250.000 toneladas al año (la segunda planta de tipo doble pico), también fue construida por la empresa Sinopec en Shanghái. Se trata de la planta de PE más grande de China; la capacidad de producción de cada línea de esta planta puede llegar a 300.000 toneladas al año.

(3) El proceso Innovene de BP, basado en la fase gaseosa, permite producir productos de LLDPE y HDPE, utilizando catalizadores a base de titanio Z-N, cromo o metálicos. Los catalizadores de cromo permiten producir productos con una amplia distribución de pesos moleculares, mientras que los catalizadores Ziegler-Natta producen productos con una distribución de pesos moleculares más estrecha. Las condiciones de operación del reactor de lecho son suaves: 75-100 °C y 2,0 MPa. Se pueden utilizar buteno o alqueno como monómeros copoliméricos. Ya hay 30 líneas de producción en funcionamiento, en fase de diseño o en construcción. El rango de capacidad es de 50,000 a 350,000 toneladas/año. Technip, en colaboración con BP, cuenta con el proceso Innovene de BP para la producción de polietileno en Europa, la antigua Unión Soviética, Sudamérica, China y Malasia. La capacidad de InnovenePE de BP ya supera los 8 millones de toneladas al año, e incluye plantas de PE en Bandar Imam en Irán, Grangemouth en Escocia, Merak en Indonesia y Kertih en Malasia. La segunda expansión de la planta de LLDPE/HDPE de China’s Dushanzi Petrochemical también utilizó el proceso Innovene, pasando de una capacidad de 120.000 toneladas al año a 200.000 toneladas al año. La nueva planta de 600.000 toneladas de polietileno de Sinopec utilizará esta tecnología.

(4) La compañía ExxonMobil utiliza procesos de reacción en tuberías y en tanques para producir polímeros de LDPE, así como copolímeros de EVA (etileno acetato de vinilo), mediante procesos de radicales a alta presión. Se utilizan reactores tubulares a gran escala (con una capacidad de 130,000 a 350,000 toneladas/año) y reactores de tipo tanque con agitación (con una capacidad de aproximadamente 100,000 toneladas/año). La presión de operación en los reactores tubulares alcanza hasta 300 MPa, mientras que en los reactores de tipo tanque es inferior a 200 MPa. La ventaja del proceso de alta presión es la reducción del tiempo de permanencia; el mismo reactor puede pasar de producir polímeros homopoliméricos a polímeros copoliméricos. La densidad de los polímeros homopoliméricos es de 912-935 kg/m3, y su índice de fusión está entre 0.2 y 150. El contenido de acetato de vinilo puede llegar hasta el 30%. El consumo de materiales y energía para producir cada tonelada de polímero es el siguiente: 1,008 toneladas de etileno, 800 kwh de electricidad, 0,35 t de vapor y 5 m3 de nitrógeno. Ya se han puesto en funcionamiento 23 reactores de proceso a alta presión, con una capacidad de 1,7 millones de toneladas al año. Se producen homopolímeros y diversos copolímeros. La nueva planta de LDPE de 200.000 toneladas al año en Yanshan utiliza actualmente la tecnología de proceso tubular de esta empresa.

(5) El proceso CX de baja presión de la empresa Mitsui Chemicals permite producir HDPE y MDPE, utilizando el método de lechada a baja presión CX. Se pueden producir productos con una distribución de masa molecular bimodal. El etileno, el hidrógeno, los copolímeros y los catalizadores de ultraalta actividad entran en el reactor, donde tienen lugar reacciones de polimerización en estado de pasta. El sistema de control automático de las propiedades del polímero permite controlar eficazmente la calidad del producto; además, no es necesario eliminar los catalizadores de ultraalta actividad del producto final. El 90% del disolvente separado del líquido de pulpa puede ser reutilizado directamente en el reactor, sin necesidad de ningún tipo de tratamiento. Se pueden producir productos con una distribución de masa molecular estrecha o amplia, con una densidad de 930-970 kg/m3 y un índice de fusión de 0.01-50. El consumo de materiales y energía para producir cada tonelada de producto es el siguiente: etileno y copolímeros: 1010 kg; electricidad: 305 kwh; vapor: 340 kg; agua de enfriamiento: 190 t; nitrógeno: 30 m3. Ya hay 35 líneas de producción en funcionamiento o en construcción, con una capacidad total de 3,6 millones de toneladas al año. Actualmente, en el país, las principales empresas que utilizan esta tecnología son la planta de 220.000 toneladas en Daqing, las plantas de 140.000 toneladas en Yangzi y Yanshan, y la planta de 70.000 toneladas en Lanzhou.

(6) Proceso LPE de reactores de doble circuito de Chevron-Phillips: se utiliza el proceso LPE de Phillips Petroleum para producir polietileno lineal (LPE). Se lleva a cabo la polimerización utilizando catalizadores de alta actividad en un reactor de circuito cerrado y en una suspensión de isobutano. El índice de fusión del producto y la distribución del peso molecular pueden ser regulados mediante el catalizador, las condiciones de operación y el hidrógeno. Los copolímeros pueden estar formados por buteno-1, hexeno-1, octeno-1, entre otros. El catalizador de alta actividad permite prescindir de su eliminación; durante la polimerización no se generan parafina u otros subproductos, **lo que reduce la contaminación que se libera al medio ambiente**. El etileno, el isobutano, los copolímeros y los catalizadores entran continuamente al reactor de circuito cerrado, donde tienen lugar las reacciones a una temperatura inferior a 100 °C y a una presión de aproximadamente 4,0 MPa. El tiempo de permanencia en el reactor es de unos 1 hora. La tasa de conversión unidireccional del etileno supera el 97 %. El consumo de materiales y energía para producir cada tonelada del producto es el siguiente: 1,007 toneladas de etileno; entre 2 y 10 dólares en catalizadores y productos químicos (dependiendo del producto); 350 kwh de electricidad; 0,25 t de vapor; 185 t de agua de refrigeración; y 30 m3 de nitrógeno. Ya hay 82 líneas de producción en funcionamiento o en construcción, lo que representa el 34% de la capacidad mundial de PE. La planta de 135,000 toneladas de la empresa Shanghai Jinfei utiliza esta tecnología. La nueva planta de Maoming, con una capacidad de 350.000 toneladas al año, también podría utilizar esta tecnología.

7) El proceso Unipol de la empresa tecnológica Univation, basado en la técnica de fase gaseosa a baja presión, se utiliza para producir LLDPE-HDPE mediante el proceso UnipolPE a baja presión. Se utilizan catalizadores en forma de lechada y reactores de fase gaseosa y lecho fluidizado. Con catalizadores convencionales y metálicos, no es necesario realizar un paso de eliminación del catalizador. Los costos de inversión y operación son bajos, y causan menos contaminación ambiental. El etileno, los copolímeros y el catalizador entran en el reactor de lecho fluidizado, bajo condiciones operativas de aproximadamente 100 °C y 2,5 MPa. La densidad del producto es de 915-970 kg/m3, y su índice de fusión está entre 0.1 y 200. Según el tipo de catalizador, se puede ajustar una distribución de peso molecular estrecha o amplia. Ya hay 89 líneas de producción en funcionamiento o en fase de construcción. La capacidad de una sola línea puede ser de 40,000 a 450,000 toneladas al año. Actualmente, existen muchos dispositivos en el país que utilizan esta tecnología, principalmente en Maoming, Jihua, Yangzi, Tianjin, Zhongyuan, Guangzhou, Daqing, Qilu, entre otros.

(8) Proceso COMPACT de la empresa Stamicarbon: Este proceso utiliza un catalizador Z-N avanzado, junto con la tecnología COMPACTSolution, para producir PE con una densidad de 900-970 kg/m3. Se utiliza un reactor de tipo tanque de agitación, con una temperatura de polimerización de 200 °C. El hidrógeno se utiliza para controlar el peso molecular de los polímeros. No es necesario realizar un paso de eliminación del catalizador. El consumo de materiales y energía para producir cada tonelada de producto es el siguiente: etileno y monómeros copoliméricos 1,016 t, electricidad 500 kwh, vapor 400 kg, agua de refrigeración 230 m3 y vapor a baja presión (como producto) 330 kg. Hay 5 unidades en funcionamiento, con una capacidad total de 650 mil toneladas al año.

(9) El proceso Hostalen de Basell Polyolefins: producción de HDPE mediante un tanque de agitación en el proceso Hostalen. Se utiliza dos reactores en paralelo o en serie para la polimerización en lechada. El consumo de materiales y energía para producir cada tonelada de producto es el siguiente: etileno y copolímeros: 1,015 t; vapor: 400 kg; electricidad: 350 kwh; agua de enfriamiento: 165 m3. Ya hay 31 líneas de producción en funcionamiento o en fase de diseño, con una capacidad de producción de casi 3,4 millones de toneladas al año. Actualmente, la única empresa en el país que utiliza esta tecnología es Liaohua Company, cuya capacidad de producción es de solo 40 mil toneladas. Actualmente, esta tecnología permite una capacidad de producción máxima de 350.000 toneladas al año por línea, y puede fabricar casi todos los productos, incluidos los de tipo doble pico.

No hay catalizadores de tipo ligado, solo catalizadores de tipo cromo. Además del método de fase gaseosa y del proceso Hostalen, Basilea también cuenta con procesos de polietileno de alta presión de tipo tubular y de tipo reactor; estos últimos son mucho más conocidos que el método de fase gaseosa. Proceso LPE de reactor de doble circuito de Chevron-Phillips. . Chevron Phillips es, estrictamente hablando, HDPE y no LPE. Los monómeros de copolimerización pueden ser buteno-1, hexeno-1, octeno-1, etc. En este caso, el único monómero de copolimerización es el hexeno-1. Además, las plantas de Maoming llevan ya 10 años en funcionamiento; sus datos son demasiado antiguos, y los rangos de temperatura de operación también están desactualizados. :D Se produce HDPE mediante el proceso Hostalen en un tanque de agitación. Se utiliza dos reactores en paralelo o en serie para la polimerización en lechada. ¿Cómo es posible que haya tres reactores conectados en serie? Además, en el país no solo existe la planta de Liaoning Chemical con una capacidad de 40.000 toneladas al año; también hay plantas como Jilin Chemical y Pengzhou Petrochemical. El proceso COMPACT de la empresa Stamicarbon no puede considerarse en absoluto un proceso principal; es demasiado poco utilizado. De hecho, no se compara ni siquiera con los procesos utilizados por Ineos. En realidad, sería más claro clasificarlos en dos categorías: polietileno de alta presión/EVA: procesos en tuberías o en tanques; polietileno de baja presión: procesos en lechos fluidizados, en reactores circulares o en tanques. También se podría dividir este grupo en polietileno lineal y polietileno de alta densidad