Subproductos Derivados del Petroleo Etileno Destilación y Refinación



Subproductos Derivados del Petróleo
Etileno Destilación y Refinación

Aunque el petróleo es importante como fuente de lubricantes y carburantes para los motores de combustión interna, los subproductos de las refinerías se utilizan como el punto de partida para la obtención de nuevas sustancias. Rápidamente, estos subproductos se han convertido en las principales materias primas para la obtención de una amplia gama de compuestos orgánicos complejos y, en particular, de los polímeros.

Hasta hace quince años, las principales fuentes de compuestos orgánicos eran el alquitrán de hulla y el alcohol etílico, obtenido por la fermentación de melazas. Cuando las compañías de petróleo más importantes comenzaron a trasportarlo crudo para su refinación posterior cerca de los centros, consumidores, en vez de refinarlo en los campos petrolíferos, se pudo disponer de los subproductos del petróleo en gran cantidad.

Desde un punto de vista económico, esta fue una situación ideal. Por un lado, las refinerías producían hidrocarburos gaseosos (con moléculas que contienen uno, dos, tres o cuatro átomos de carbono), de los cuales había una demanda limitada en aquella época.

Por otra parte, varios productos nuevos estaban en etapa de desarrollo y necesitaban materias primas económicas. Así, pues, los subproductos del petróleo se convirtieron en materiales de partida para muchos otros procesos.

Debido a la interdependencia entre las refinerías y las plantas químicas que utilizan sus productos, gran parte de los procesos iniciales se realiza en fábricas que dependen de las compañías de petróleos y de las empresas de productos químicos.

MATERIAS PRIMAS
Los elementos básicos con los que se obtiene gran número de compuestos son los hidrocarburos gaseosos, que son separados de los componentes sólidos y líquidos del petróleo crudo cuando éste se destila.

También se producen en gran cantidad durante la operación del craqueo catalítico. En este proceso, el gasóleo (fracción de petróleo con un punto de ebullición más alto que la gasolina) se vaporiza, se mezcla con vapor de agua y se hace circular por un catalizador caliente.

Las moléculas más grandes del gasóleo se rompen, para formar moléculas más pequeñas. Entre los compuestos más importantes que se obtienen por este procedimiento figuran el etileno, el propileno, el butileno y el butadieno. Sus moléculas no están saturadas (es decir, tienen dobles enlaces débiles), y algunos se utilizan para obtener hidrocarburos de cadena ramificada de peso molecular mayor, que se añaden a la gasolina para mejorarla (le dan un mayor índice de octano). Como hay una superproducción de gasóleo, no es difícil producir cantidades suficientes de estos compuestos no saturados para atender cualquier demanda.

Antes de que los gases se puedan utilizar en las plantas químicas, deben separarse. Esto se hace por destilación fraccionada, que se efectúa a presiones altas y baja temperatura, con lo cual los hidrocarburos se licúan.

Casi todos los gases que provienen de la planta de destilación son hidrocarburos saturados (es decir, los átomos de la molécula están unidos por enlaces sencillos fuertes). El propano y el butano se utilizan, principalmente, como gases trasportables. Éstos se licúan fácilmente a presiones moderadas y se envasan. Las garrafas o bidones de propano y butano se utilizan mucho, sobre todo en los lugares donde no hay gas de alumbrado.



Sin embargo, el metano (gas natural) es importante como materia prima. Este hidrocarburo (CH4), en sí, es poco reactivo, pero se puede convertir en alcohol metílico (CH3-OH), que tiene muchas aplicaciones. Esta conversión tiene lugar en dos etapas. Primero, el metano, mezclado con vapor de agua y anhídrido carbónico, se pasa sobre un catalizador caliente de níquel. Se forma una mezcla de monóxido de carbono e hidrógeno en las proporciones adecuadas. Cuando se comprime la mezcla, se obtiene alcohol metílico.

El alcohol metílico es un disolvente importante como tal, pero grandes cantidades de él se convierten en formaldehído (CHaO) por una reacción de oxidación. El formaldehído se usa en la preparación de varios fármacos, pero la mayor parte del producto se utiliza en la fabricación de plásticos de fenol-formaldehído (por ejemplo, la bakelita),

REFINACIÓN  DEL PETRÓLEO: En la refinería, la primera operación a la que se somete el petróleo crudo es la «destilación». Ésta separa el petróleo en seis «fracciones», la mayoría de las cuales sufre un tratamiento posterior. La gasolina destilada contiene gran proporción de parafinas de cadena lineal, que producen el picado o detonación cuando se quema aquélla en el motor del coche.

Este efecto se puede disminuir añadiendo a la gasolina parafinas de cadena ramificada e hidrocarburos cíclicos. Para producir estos compuestos cíclicos y ramificados se realizan tres procesos, que son: el craqueo, la polimerización y el «reforming». Calentando a temperaturas elevadas los compuestos orgánicos, cuyas moléculas constan de muchos átomos, éstos se descomponen, dando compuestos de moléculas más pequeñas.

torre de destilación de petroleo

En el proceso de destilación primario se suministra petróleo crudo y se separan las distintas fracciones.

Este proceso, llamado «craqueo», tiene lugar en las refinerías de petróleo, donde se rompen los aceites de alto punto de ebullición y se obtienen compuestos más volátiles, que se pueden añadir a la gasolina. Para facilitar estos cambios químicos se utilizan catalizadores, por lo cual el proceso se llama «craqueo catalítico».

Además de dar compuestos adecuados para la destilación de gasolina, también se producen hidrocarburos gaseosos. Estos últimos (que contienen uno, dos, tres o cuatro átomos de carbono por molécula) se obtienen tanto en la etapa de destilación como en las del craqueo Catalítico.

Algunos de estos compuestos, especialmente los hidrocarburos no saturados propileno y butileno, se utilizan en reacciones de «polimerización», para obtener hidrocarburos ramificados mayores, que, cuando se añaden a la gasolina, le confieren propiedades antidetonantes y elevan su índole de octano. Estos gases son también la materia prima para la industria petroquímica.

ETILENO
El etileno y los hidrocarburos superiores no saturados (propileno, butileno y butadieno) son mucho más reactivos que los hidrocarburos saturados, y por eso tienen muchas más aplicaciones como materias primas. Se obtienen, principalmente, en la planta de craqueo catalítico, donde, controlando con cuidado las condiciones de reacción (temperatura y presión) y la proporción de vapor añadido, se puede obtener un gran rendimiento en compuestos no saturados.



Como el etileno es un compuesto no saturado, resulta bastante reactivo. Toma parte en reacciones de adición (es decir, se le pueden añadir otras moléculas), y con facilidad forma polímeros, como el polietileno.

La mayor parte del etileno se usa en la fabricación de plásticos: polietileno, poliestireno, policloruro de vinilo (P.V.C.) y acrilonitrilo. El etileno también puede convertirse en alcohol etílico, que se emplea como disolvente.

El alcohol se oxida para dar acetaldehído y ácido acético, que, a su vez, se usan como materiales de partida para la fabricación de otros productos

También se utiliza el etileno en la fabricación de óxido de etileno, del cual se puede obtener etilénglicol, que se emplea como anticongelante en los sistemas de refrigeración de los automóviles. El etilénglicol es una materia prima utilizada en la fabricación de la fibra artificial llamada terilene.

La obtención de alcohol etílico a partir de etileno y agua es también un proceso catalítico en el que se usa ácido fosfórico como catalizador. En este proceso se obtiene, al mismo tiempo, éter dietílico en pequeña cantidad. Sólo un 5% del etileno que’entra en el reactor se convierte en alcohol etílico; por eso, el etileno se separa para reciclarlo, y el alcohol y el éter se separan por destilación fraccionada. El éter que se produce se utiliza como disolvente y anestésico.

La producción de plásticos y fibras artificiales que se derivan del etileno constituyen un tema demasiado extenso para describirlo aquí.

En casi todos los casos, la polimerización se realiza abriendo los dobles enlaces y utilizando las valencias libres para unir muchas moléculas entre sí. El polietileno se obtiene directamente del etileno, mientras que el cloruro de vinilo se produce a partir de etileno y cloro, antes de polimerizarlo.

El estireno, del cual se obtiene el poliestireno, también se consigue del etileno. Cada uno de esos plásticos tiene gran variedad de aplicaciones; algunos son buenos aislantes eléctricos, otros resisten el ataque químico. Unos son trasparentes, mientras que otros resultan traslúcidos u opacos.

En la actualidad, el propileno se utiliza principalmente para la obtención de otros compuestos orgánicos intermedios, como alcohol isopropílico, acetona y fenol, entre los más importantes; pero parece probable que en el futuro se utilicen cantidades mayores en la producción de un nuevo plástico: el polipropileno. Actualmente, la acetona se fabrica del propileno por medio de dos procedimientos diferentes. El primero consiste en obtener alcohol isopropílicoy luego oxidarlo a acetona.

En el proceso más reciente, el propileno reacciona con benceno para dar eumeno, que se oxida después y se descompone en fenol y acetona. La acetona es un disolvente muy importante y se utiliza en la producción de explosivos y adhesivos. El fenol es uno de los principales materiales de partida para la fabricación de gran número de plásticos y resinas; por ejemplo, el plástico fenol-formaldehído (bakelita)  y las epoxiresinas.



Cuando se unen cuatro moléculas de propileno, se obtiene una sustancia llamada isododeceno (CH2HE,), que se utiliza en la fabricación de varios detergentes de uso doméstico e industrial. Grandes cantidades de butadieno (CH2=CH—CH=CH2) y butileno (C4H8) se utilizan actualmente en la producción de varios tipos de caucho sintético y de plásticos.

Estos cauchos sintéticos se emplean en la fabricación de suelas de calzado y de neumáticos de automóvil. Durante el proceso de refinación del petróleo, también se obtiene gran número de compuestos inorgánicos. En el petróleo hay varios compuestos de azufre que deben eliminarse y que pueden ser una fuente de azufre para la producción de ácido sulfúrico.

El exceso de gas hidrógeno procedente de las refinerías se puede utilizar en la elaboración de amoníaco, que es un material esencial en la fabricación de varios fertilizantes.

tabla uso del petroleo

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ALGO MAS SOBRE LOS USOS DEL PETROLEO:

El petróleo es una sustancia que las personas conocen y usan desde hace miles de años. Con el nombre de aceite de roca se empleaba, por ejemplo, para impermeabilizar todo tipo de embarcaciones, y en el antiguo Imperio babilónico (el actual Irak) ya se asfaltaban con él las calles principales. Sin embargo, sus utilidades eran escasas.

El primer pozo petrolero se perforó a mediados del siglo XIX, obteniendo como primer subproducto el queroseno, que sustituyó al aceite de ballena como combustible. A finales de ese mismo siglo aparecieron los primeros automóviles impulsados por gasolina, y la creciente demanda de coches con motor de combustión convirtió al petróleo en la principal fuente de energía en unas pocas décadas.

La industria petroquímica comprende la elaboración de todos aquellos productos que se derivan de los hidrocarburos, tanto del petróleo como del gas natural. Produce cientos de productos diferentes, con aplicaciones en casi todos los ámbitos de nuestra actividad:

•  Las fibras textiles artificiales, como el nailon. Presentan, sobre las fibras naturales, grandes ventajas, como resistencia ante el ataque de bacterias, hongos e insectos, se arrugan menos, se secan más rápidamente, etc.
•   Fertilizantes, herbicidas e insecticidas de todo tipo para la agricultura.
•   Colorantes, conservantes, antioxidantes y otros productos aditivos para la industria alimentaria.
•   Detergentes.
•   Envases y embalajes variados.

Todos los tipos de plástico son polímeros, es decir, materiales derivados del petróleo. Sus utilidades son incontables: carcasas para aparatos electrónicos (teléfonos, computadoras, televisores, etc.); film transparente para envolver alimentos; fibra óptica para comunicaciones; encapsulados y coberturas para material eléctrico; neumáticos, etc. Las aplicaciones del petróleo y sus derivados en nuestra vida diaria son muy numerosas.

CUADRO SOBRE EL USO DEL DERIVADO ETILENO:

cuadro uso del etileno

Fuente Consultadas:
Revista TECNIRAMA N°124 El Petróleo Como Materia Prima
La Enciclopedia del Estudiante Tomo 04 Tecnología e Informática Santillana

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