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PRODUCCIÓN DE ETILBENCENO
María Paula Tolosa, Cristian Felipe Ríos, Juan Álvaro León, Alan Didier Pérez
Objetivo general:
Simular y diseñar un proceso óptimo para la producción de etilbenceno de acuerdo a las demandas del
país.
Objetivos específicos:
- Comparar diferentes materias primas para la producción de etilbenceno (disponibilidad, accesibilidad, costos…etc.).
- Escoger el mejor proceso en cuanto a tecnologías y costos.
- Optimizar el proceso de acuerdo a las etapas de separación y de reacción.
- Desarrollar un proceso viable económicamente de acuerdo a la situación socioeconómica del país.
JUSTIFICACION
Una de las fortalezas económicas de Colombia es el sector textil, de manera que las variaciones económicas de este mercado están fuertemente influenciadas con las materias primas usadas para la
elaboración de prendas, ropas…etc. Este sector depende fuertemente de la importación de materias primas, entre otras el etilbenceno, las cuales son usadas en la producción de fibras de poliéster y otros
materiales que conforman los productos de valor agregado.
De igual forma el etilbenceno es usado como solvente e insecticida, haciendo muy importante el uso de este producto.
En conclusión el problema es que Colombia posee las materias primas y la infraestructura para la producción de etilbenceno, sin embargo depende fuertemente de las importaciones de este para el
funcionamiento fluido del mercado.
El etilbenceno (EB) es la materia prima usada para la manufactura de estireno. El estireno es polimerizado en poliestireno, uno de los polímeros más importantes en la industria química. El EB también se usa como solvente en combustibles, tinturas, insecticidas y pinturas.
INFORMACION GENERAL
1. Produccion mundial A continuación se muestran las empresas productoras de etilbenceno a nivel mundial y su capacidad de producción.
PRODUCTOR CAPACIDAD (millones de libras por año de EB) BP Chemicals, Texas 1. Chevron, Los Angeles 1. Cos-Mar, Los Angeles 2. Dow, Freeport, Texas 1.
Huntsman, Texas 350 LyondellChemical, Texas
Nova, Texas 1. Sterling, Texas 2. Westlake, Los Angeles 380 TOTAL 14.
Como se puede observar en la tabla anterior, la producción de EB a nivel mundial está concentrada en USA en el estado de Texas. Suramérica no está entre los productores, por ello si se produce EB en Colombia se podría generar un negocio rentable ya que no solo satisfaceria las necesidades del país sino de toda la región del sur y centro de América en general.
Los precios que se manejan en la región de Houston, Texas son los siguientes:
Precio alto US$ 0.25/ Lb Precio medio US$ 0.25/ Lb Precio bajo US$ 0.25/ Lb
2. Diferentes Métodos de síntesis:
Síntesis a partir de la hulla: Se puede obtener del alquitrán de hulla (líquido negro y viscoso producido en la destilación destructiva del carbón para fabricar coque y gas), cuando éste se ha formado a temperaturas muy altas (>900ºC), pero esto implica un costoso proceso de separación para obtener muy reducidas cantidades de EB.
Alquitrán de hulla → Etilbenceno (T > 900ºC) Alquilación: La producción comercial de EB se lleva a cabo mediante la alquilación de benceno con etileno, descrita por la siguiente reacción:
Benceno + Etileno → Etilbenceno
Este proceso es bastante versátil y permite ser llevado a cabo en fase líquida, fase vapor o en equilibrio líquido-vapor. Consta de dos etapas principales: la de reacción y la de purificación.
a. Cuando se lleva a cabo en fase líquida se utiliza un catalizador de cloruro de aluminio, que es altamente corrosivo e involucra un complejo proceso de recuperación y altos costos de tratamiento de residuos contaminados con aluminio.
b. El proceso en fase gaseosa se lleva a cabo en un reactor PBR con zeolitas como catalizador que garantizan alta selectividad del proceso y menores costos en lo referente al catalizador. En la literatura se reportan condiciones de operación de 425ºC y presiones entre 1 y 2 atm, usando benceno en exceso.
Dadas las características anteriores se considera ésta última como la alternativa de producción más favorable.
Proveedor secundario: Ecopetrol
Precio por galon $9.314,80 (1 Agosto de 2011)
En las siguientes graficas se muestra la producción mundial de benceno hasta el año 2011 y la demanda de este. Como se puede observar el 51% del benceno producido se utiliza como materia prima para la producción de etilbenceno.
3.2. Etileno
La mayor parte del etileno producido mundialmente se obtiene por craqueo con vapor ( steam cracking ) de
hidrocarburos de refinería (etano, propano, nafta y gasóleo, principalmente). También se obtiene el
etileno a partir del reformado catalítico de naftas o a partir de gas natural (OxidativeCoupling of Methane,
OCM).mik
También puede obtenerse en laboratorios de Química Orgánica mediante la oxidación de Alcoholes.
Características de Etileno
El etileno es un gas que se almacena y transporta con dificultad en condiciones criogénicas, por lo que su producción y consumo se realiza dentro de grandes complejos industriales en los que se encuentra
integrada la refinería de tipo petroquímico y las plantas de producción de derivados.
Es un producto altamente reactivo participando en reacciones de oxidación, polimerización, halogenación,
alquilación, etc.
Principal Proveedor: Ecopetrol
No se tienen reportes de la calidad de venta.
4. Descripción del producto
Características de Etilbenceno
Es un líquido inflamable, incoloro, de olor similar a la gasolina.
El uso principal del etilbenceno es para fabricar otro producto químico, estireno. Otros usos incluyen como solvente, en combustibles, y en la manufactura de otros productos químicos.
Riesgos de Etilbenceno
El etilbenceno pasa fácilmente al aire del agua y suelo.En el aire, el etilbenceno se demora aproximadamente 3 días en degradarse a otros productos químicos. El etilbenceno puede ser liberado al agua por desagües industriales o por escapes de tanques de almacenaje subterráneos. En aguas superficiales, el etilbenceno se degrada al reaccionar con otras sustancias químicas que ocurren normalmente en el agua. En el suelo, el etilbenceno es degradado por bacterias del suelo.
Hay poca información acerca de los efectos del etilbenceno sobre la salud de seres humanos. En gente expuesta a altos niveles de etilbenceno en el aire, la información disponible describe mareo, irritación a la
garganta y los ojos, opresión en el pecho, y una sensación de ardor en los ojos.Eletilbenceno se absorbe con facilidad por vía oral o cutánea o por inhalación. En el ser humano, se ha descrito su acumulación en
el tejido adiposo. El etilbenceno se transforma casi completamente en metabolitos solubles, que se
excretan rápidamente por la orina. Su toxicidad aguda por vía oral es baja.
Requerimiento de calidad del producto Pureza: 95.95% Min
Clientes potenciales: Dow Química, Cartagena, mayor productor de poliestireno en el país
5. Descripción del proceso El proceso se inicia con la recepción y almacenamiento de las materias primas: benceno (B) y etileno (E), en la siguiente tabla se muestran las condiciones de cómo debe llegar y las condiciones
dealmacenamiento para cada cual.
Proceso Materia prima Etileno Benceno Recepción Nombre de embarque DOT/IMO: Etileno comprimido Clasificación de Peligrosidad: 2.1 (Gas Inflamable) Número de identificación: UN 1962 Número de identificación de producto: 1962 Cantidad Reportable de producto: No aplica Etiquetas de embarque: Gas Inflamable
Transportación terrestre: Marcaje: 1114. Líquido inflamable. Código HAZCHEM: 3 WE Transportación marítima: Código IMDG: 3058 Clase: 3. Marcaje: Líquido inflamable, tóxico. Transportación aérea: Código ICAO/IATA: 1114 Clase: 3
Placard (cuando se requiera): Gas Inflamable Información Especial de Embarque: Los cilindros deben transportarse en una posición vertical segura, en un vehículo bien ventilado. El transporte de gases comprimidos en automóviles ó vehículos de cuerpo cerrado puede presentar grandes riesgos de seguridad y no debe ser recomendado ni estimulado.
Cantidad máxima en vuelos comerciales: 5 l Cantidad máxima en vuelos de carga: 60 l
Almacena miento
Las áreas y lugares de almacenamiento de etileno deberán estar bien protegidos, bien ventilados y secos. Los cilindros de etileno deben estar separados de los cilindros de oxígeno o de otros oxidantes por una distancia mínima de 20 pies (6 metros) o por una barrera de material no combustible de al menos 5 pies de altura (1.52 metros) que tenga una tasa de resistencia al fuego de por lo menos media hora. Todo el equipo eléctrico en el área de almacenamiento debe ser a prueba de explosión (explosion-proof. Los cilindros deben almacenarse de pié con el tapón de protección de la válvula en su lugar, debidamente asegurados para evitar que se caigan o se golpeen. Proteger los cilindros de cualquier daño físico. No arrastrarlos, no rodarlos, no deslizarlos ni dejarlos caer. Colocar rótulos de “No Fumar” ó “Evitar llamas o chispas” en las áreas de uso o de almacenamiento. No deberá haber fuentes de ignición en el área de almacenamiento. Todo equipo eléctrico que deba instalarse en el área de almacenamiento deberá ser a prueba de explosión (explosion-proof). Las áreas de almacenamiento deben reunir las especificaciones del Código Nacional Eléctrico (National Electric Codes) para áreas de riesgo de Clase 1. No permitir que la temperatura de almacenamiento sobrepase los 125 ºF ( ºC). Los cilindros llenos y vacíos deben estar separados. Usar un sistema de inventario FIFO (first- in, first-out es decir “primero en entrar –
Mantenerlo en recipientes bien cerrados en lugares frescos, bien ventilados y alejado de cualquier punto de ignición. Para almacenar pequeñas cantidades pueden utilizarse recipientes de vidrio. Si las cantidades por almacenar son apreciables, entonces deben utilizarse recipientes metálicos, generalmente de hierro o acero, ya que los de cobre y aluminio se corroen por las impurezas que puede contener el benceno comercial. Estos recipientes deben estar conectados a tierra para evitar descargas estáticas.
Figura 1. Calor de reacción de las reacciones 1 y 2.
La reacción 1 a condiciones estándar posee una energía libre de Gibbs de -16,0619 kcal / mol y la reacción
2 de -14.6799 kcal / mol , lo que indica que se dan espontáneamente.
La constante de equilibrio disminuye con el aumento de la temperatura como se muestra en la figura 2,
volviéndose menos favorable la reacciona altas temperaturas cuando se encuentra en fase líquida. También se observan valores muy cercanos a 1 lo que indica que las dos reacciones, directa e inversa se
dan a una velocidad especifica similar, lo cual indica que para que la reacción ocurra en la dirección deseada se requiere de un catalizador a la aplicación del principio de Le’ Chatelier para desplazar la
reacción en el sentido deseado, por ejemplo usando un reactor de membrana.
Figura 2. Calor de reacción de las reacciones 1 y 2.
En la figura 3 se presenta como el grado de avance disminuye con el aumento de la temperatura
obteniéndose los mejores grados de avance con las relaciones de alimentación de 5 y 6, que dan muy similares por lo que solo sería necesario una relación de alimentación de 5.
En la reacción 2 también se observa la disminución del grado de avance con la temperatura y esto debido
al comportamiento visto con las constates de equilibrio con la temperatura, sin embargo en la reacción 2, contrario a la reacción 1, se observa que a relaciones de alimentación de 1 y 2 se presentan los mayores
grados de avance. Ahora bien, de las dos reacciones toca favorecer un más que la otra debido a que se comportan diferente con las relaciones de alimentación, pero esto podría cambiar con el uso de un
catalizador selectivo.
1.012 300 350 400 450 500 550 600
Temperatura K
Constante de equilibrio K
K 1 K 2
Figura 3. Comportamiento del grado de avance de la primera reacción con la temperatura a diferentes relaciones de alimentación.
Figura 4. Comportamiento del grado de avance de la segunda reacción con la temperatura a diferentes relaciones de alimentación.
Las reacciones analizadas fueron las del primer reactor:
La reacción dada en el segundo reactor (tras alquilación) se analizara a continuación
ሺ ሻ
(^32300 350 400 450 500 550 )
33
34
35
36
37
38
39
40
41
Temperatura K
Grado de avance 1
ra^
Rxn (mol)
R = 1 R = 2 R = 5 R = 6
11.5 300 350 400 450 500 550 600
12
13
14
15
16
Temperatura K
Grado de avance 2
da
Rxn (mol)
(^) R = 1 R = 2 R = 5 R = 6
En la figura 8 se presenta la variación de la conversión en el equilibrio respecto a la temperatura, e diferentes relaciones de alimentación, observándose que a mayores valores de relación de alimentación (
y 6). Entre mayor sea la temperatura la conversión decrecerá.
**7. Diagrama de Bloques
- Uso de catalizadores**
En la literatura se encuentran los catalizadores SPW para la alquilacion de benceno, siendo un catalizador muy activo y selectivo a la alquilación y trans-alquilación. Zeolitas también son usadas para este tipo de
reacciones y parece una buena alternativa debido a sus costos. HZSM-5 con Si/Al es un catalizador que le da a la reacción altas conversiones y es además selectivo.
9. Mecanismos de reaccion
La producción comercial de EB se lleva a cabo mediante la alquilación de benceno con etileno, descrita por la siguiente reacción:
C 6 H 6 + C 2 H 4 C 6 H 5 C 2 H 5 (R1)
Este proceso es bastante versátil y permite ser llevado a cabo en fase líquida, fase vapor o en equilibrio líquido-vapor. Consta de dos etapas principales: la de reacción y la de purificación, esta última mediante un arduo sistema de destilación.
Además de la reacción principal (r 1 ) se pueden presentar otras reacciones secundarias dentro del sistema:
Recepción de materias primas
Condiciones especiales de almacenamiento
Adecuación o pretratamiento de la materia prima
Calentamiento hasta 160°C
Compresión a 9 bar
Reactor 1 Alquilación R1 y R2^ Fase gaseosa
Etileno seconsume completamente
Reactor 2 222°C 9 bar R7^ Fase gaseosa^
Conversión de 66% para DB
Columnada de destilación 1
20 etapas Alimentación 12 Reflujo 5.
Relación destilado- alimentación 0.
Columnaa de destilación 2
30 etapas Alimentación 16 Reflujo 0.
destilado-^ Relación alimentación0.
El EB puede reaccionar con el etileno para producir dietilbenceno:
C 6 H 5 C 2 H 5 + C 2 H 4 C 6 H 4 (C 2 H 3 ) 2 (R2)
Y este puede seguir alquilándose para producir otros polietilbencenos:
C 6 H 4 (C 2 H 3 ) 2 + C 2 H 4 C 6 H 3 (C 2 H 3 ) 3 (R3)
C 6 H 3 (C 2 H 3 ) 3 + C 2 H 4 C 6 H 2 (C 2 H 3 ) 4 (R4)
Además el etileno puede polimerizarse para producir polietileno o descomponerse en metano y coque:
nC 2 H 4 -(C 2 H 4 )-n (R5)
C 2 H 4 CH 4 + C(s) (R6)
La producción de etilbenceno por alquilación de benceno con eteno está acompañada por varios sitios de reacción los cuales se alquilarán consecutivamente, tendiendo a la formación de polietilbencenos. Estos pueden ser reciclados y convertidos en etilbenceno por transalquilación.
C 6 H 6 + C 6 H 4 (C 2 H 3 ) 2 C 6 H 5 C 2 H 5 (R7)
Sin embargo en el sistema reactivo la reacción (r 5 ) no es factible, dado que se requiere de altas presiones (>1000 atm) y temperaturas (>200°C) para la obtención de polietileno y de la presencia de un iniciador de la polimerización. Sin embargo, es bien conocido que las reacciones que se presentan son la r 1 , r 2 y la r 7 que son las correspondientes a la alquilación y transalquilacion respectivamente. La alquilación es una reacción exotérmica y termodinámicamente favorecida por bajas temperaturas y elevadas presiones. La transalquilación es virtualmente independiente de la temperatura y la presión.
De forma más general, se observa en la figura (1) el mecanismo seguido por la reacción:
Figura 9. Principales reacciones que ocurren en la alquilación de benceno con eteno.
10. COSTOS
El costo de los impuestos anuales se calcula utilizando el decreto 466 del 2000 en donde relacionan el
porcentaje del salario mínimo legal vigente y el área en metros cuadrados que ocupa el predio del cual se desea tener dicho valor.
Etilbenceno US$ 1.10/Kg
Costos de utilidad
PROCESO COSTO Presión de vapor de baja US$ 7.78/1000Kg Presión de vapor medio US$ 8.22/1000Kg Presión de vapor de alta US$ 9.83/1000 Kg Gas Natural o combustible US$ 6.00/ GJ Electricidad US$ 0.06/ kWh Caldera US$ 2.45/ Tratamiento de agua US$ 0.067/1000 Kg Tratamiento de efluentes (basado en el volumen total tratado)
US$ 56/1000 m^3
11. Análisis de selectividad
Definiendo la selectividad como la relación entre la velocidad de reacción del producto deseado y la suma de las velocidades de reacción de los productos indeseados se tiene:
La expresión indica que para aumentar la selectividad hacia el producto deseado, es necesario mantener elevada la concentración de benceno en la alimentación
12. Tecnologías alternativas del proceso
El objetivo de las tecnologías alternativas del proceso es seleccionar la configuración que involucre
pretratamiento, zona de reacción, separación y tratamiento de efluentes, que presenten el mayor rendimiento de producción, la menor generación de residuos y el menor costo posible en el diseño y
funcionamiento de las unidades involucradas en cada etapa.
El proceso de alquilación se puede hacer en un medio homogéneo y heterogéneo, en fase líquida o
vapor. Hoy en día, la alquilación líquida homogénea cubre más del 24% del etilbenceno (EB) producido. Alrededor del 40% de la producción mundial de EB se lleva a cabo en medio vapor-
heterogéneo. El resto de EB se produce en fase líquida-heterogénea1. Varios procesos de alquilación se
(^1) P.I. Carlo Perego, Recent advances in the industrial alkylation of aromatics: new catalysts and new processes, Catal. Today 73
(2002) 3–22.
han propuesto para mejorar los procesos de alquilación de benceno2. Por ejemplo, el proceso Mobil- Badger utiliza como catalizador la zeolita ZSM-5 con el fin de aumentar la difusión de EB y evitar que el
polietilbenceno (PEB) se difunda a través del catalizador. En este proceso, la relación molar benceno a
etileno es de 8-16 lo que aumenta la energía necesaria en la unidad de la fracción para la separación delEB de benceno y del transetilbenceno3,4. En 1995, Mobil Co. introdujo el proceso de Mobil-
RaytheonEBMax para la alquilación líquido-heterogénea. En este proceso se utiliza catalizador MCM- que aumenta el tiempo de operación en alrededor de 3 años. En este proceso, la relación molar de benceno
a etileno es de 3-5 el cual aumenta el rendimiento del proceso mediante la reducción de la corriente de reciclado de benceno. Además, como el proceso funciona en la temperatura más baja, hay una
disminución significativa en la producción de xileno5,6. En 1994 el proceso de CDTech se introdujo con el fin de aumentar el tiempo de selectividad y de funcionamiento. En este proceso, los flujos a
contracorriente ayudan a minimizar la producción de productos no deseados PEB y otros. Por lo tanto, no
se necesita un reactor diferente para la separación del EB y el PEB7. Lummus / UOP Co. propone un nuevo enfoque para la producción de EB de la fase líquida para recuperar la selectividad y aumentar el
tiempo de funcionamiento. Se utilizan dos reactores para la alquilación y uno en la transalquilación con zeolita de tipo Y para su proceso8 (Se documenta más información acerca de los diferentes catalizadores
usados, más adelante). IPCL Co. introdujo el enfoque de Albene usando biomasa como agente de alquilación, y Dow Chemical Co. propone un proceso de alquilación de dos etapas que utiliza gas de
chimenea como agente de alquilación9. Liu et al. propuso un proceso industrial novedoso para la producción altamente selectiva de EB y afirmó que el reactor de polialquilación podría omitirse en el
nuevo proceso10. Muchos otros intentos se han hecho para mejorar el proceso de alquilación y aumentar
la producción de EB11,12,13.
(^2) L.A.H.P.B. Venuto, P.S. Landis, J.J. Wise, J. Catal. 5 (1966) 81. (^3) W.E.G.N.Y. Chen, Catal.Rev. Sci. Eng. 28 (1986) 185. (^4) S. S.-H. WaŶg, “tyreŶe, ͞ P.E.P report ϯϯc, suppleŵeŶt c͟, process ecoŶo ŵics prograŵ, “RI IŶterŶatioŶal, March 199ϯ, pp. ϰ–
2/4– 3
(^5) S.S.C.B. Maerz, C.R. Venkat, D. Mazzone, Dewitt Petrochem. Rev. (March) (1996) 19–21.
(^6) T.F.D.J.C. Cheng, J.S. Beck, Y.Y. Huang, M. Kalyanaraman, J.A. Kowalasky, C.A. Loehr, D.N. Mazzone, Science and Technology in
Catalysis 998, Kodansha Ltd, Tokyo, 1999, 53.
(^7) G.J.T.P.T. Barger, R.R. Herber, T. Imai, US Patent, 4,774,377 to UOP, 1998. (^8) C.G. Wight, US Patent, 4,169,111 to Union Oil Company of California, 1979.
(^9) G.C.L. Forni, F. Missineo, G. Bellussi, C. Perego, G. Pazzuconi, Appl. Catal. (1995) 261.
(^10) S.F.C. Liu, S. Xie, P. Zeng, X. Du, L. Xu, Highly selective EB production through alkylation of dilute ethylene with gas phase-
liquid phase benzene and transalkylation feed, J. Nat. Gas Chem. 18 (2009) 21–24.
(^11) P.I. Carlo Perego, Corrigendum to recent advances in the industrial alkylation of aromatics: new catalysts and new processes,
Catal. Today 73 (2002) 3–22.
(^12) P.P. SupawadeeNamuangruk, JumrasLimtrakul, Alkylation of benzene with ethylene over faujasite zeolite investigated by the
oniom method, J. Catal. 225 (2004) 523–530.
(^13) S.A.-K.T. Odedairo, Kinetic analysis of benzene ethylation over zsm-5 based catalyst in a fluidized-bed reactor, Chem. Eng. J.
157 (2010) 204–215.
parafinas lineales con ocho átomos de carbono. Esta vía parece ser más económica, ya que no necesita productos químicos de alto valor.
En las condiciones del reformado de nafta convencional enlas refinerías de petróleo, se emplean catalizadores con características determinadas que permitan maximizar la producción de etilbenceno, tales
como una baja acidez en la superficie para evitar el agrietamiento y la isomerización^24 , la capacidad del soporte para estabilizar el metal disperso como partículas muy pequeñas^25 ,^26 y un sistema de poros que
desfavorezcan la formación de grandes cantidades de coque, que podría conducir a la desactivación del catalizador27,28. Varios catalizadores parecen mostrar estas características yhan demostrado ser eficientes
para producir etilbenceno, como el circonio y el carbono^29 , las nanopartículas de óxido de titanio, circonio y hafnio en una matriz de carbono^30 , platino y potasio soportado en alúmina^31 ,- platino y platino-estaño
soportado en zirconio y alúmina^32 , platino soportado en sílice o silicato^33 , platino soportado sobre óxidos
de espinela no-ácido como MgAl 2 O 4 o ZnAl 2 O 434 , catalizadores que contienen Mo 2 C^35 y platino soportado sobre diferentes tipos de zeolitas^36.
Entre estos sólidos, las zeolitas parecen ser especialmente prometedores para la reacción, debido a la
posibilidad de un fácil control de la acidez, por su morfología y tamaño de los canales, así como del tamaño y la distribución de las partículas metálicas que pueden ser depositados en el interior o exterior de
los canales.
Con el fin de obtener catalizadores más eficientes para la producción de etilbenceno a partir de la deshidrociclizacion de n-octanos, se ha estudiado el efecto del magnesio, calcio y bario en las propiedades
(^24) S. Jongpatiwut, P. Sackamduang, T. Rirksomboon, S. Osuwan, D.E. Resasco, J. Catal. 218 (2003) 1–11.
(^25) S. Jongpatiwut, P. Sackamduang, T. Rirksomboon, S. Osuwan, D.E. Resasco, J. Catal. 218 (2003) 1–11.
(^26) S. Trakarnroek, S. Jongpatiwut, T. Rirksomboon, S. Osuwan, D.E. Resasco, Appl. Catal. A: Gen. 313 (2006) 189–199.
(^27) E. Iglesia, S.L. Soled, G.M. Kramer, J. Catal. 144 (1993) 238–253. (^28) G. Jacobs, C.L. Padro, D.E. Resasco, J. Catal. 179 (1998) 43–55. (^29) D.L. Hoang, H. Preiss, B. Parlitz, F. Krumeich, H. Lieske, Appl. Catal. A 182 (1999).385–397.
(^30) A. Trunschke, D.L. Hoang, J. Radnik, K.-W. Brzezinka, A. Bruckner, H. Lieske, Appl. Catal. A: Gen. 208 (2001) 381–392.
(^31) B.H. Davis, J. Catal. 42 (1976) 376–380. (^32) D.L. Hoang, S.A.-F.Farrage, J.M.-M.Radnikpohl, M. Schneider, H. Lieske, A. Martin, Appl. Catal. A: Gen. 333 (2007) 67–77.
(^33) P. Meriaudeau, A. Thangaraj, C. Naccache, S. Narayanan, J. Catal. 146 (1994) 579–582.
(^34) H. Armendariz, A. Guzman, J.A. Toledo, M.E. Llanos, A. Vasquez, G. Aguillar-Rios, Appl. Catal. A: Gen. 211 (2001) 69–80.
(^35) A. Szechenyi, F. Solymosi, Appl. Catal. A: Gen. 306 (2006) 149–158. (^36) S. Jongpatiwut, S. Trakarnroek, T. Rirksomboon, S. Osuwan, D.E. Resasco, Catal. Lett. 100 (2005) 7–15.
del platino soportado en zeolita tipo Y. Además es bien conocido que la adición de los promotores es una forma eficaz para cambiar la acidez de las zeolitas37,38.
A diferencia del proceso expuesto en el presente trabajo, existe en la actualidad un proceso de obtención
de etilbenceno empleado en LG Chemicals. El proceso tiene un alquilante, un transalquilante, y ocho columnas de purificación. Las materias primas del proceso son el benceno fresco, benceno anhidro y
etileno.
El benceno fresco y benceno anhidro se precalientan y alimentan a las columnas de extracción ligera
(Light RemovalColumns: LRC) para la purificación y luego se convierte en benceno seco, que va al alquilador y al transalquilador a través del tanque de almacenamiento de benceno. En la parte superior de
la columna de extracción ligera, se purgan los compuestos ligeros. El etileno crudo es alimentado directamente al alquilador, en el que ocurre la alquilación de benceno y etileno. El alquiladortiene seis
bandejas en dos de las cuales se recupera la energía calórica dela reacción exotérmica con generación de
vapor. Una corriente efluente del alquilador se compone de etilbenceno, benceno, polietilbenceno, y pequeñas cantidades de compuestos aromáticos. En el proceso de alquilación, también se registra una
alquilación desfavorable en exceso que producepolietilbenceno. Las selectividades son alrededor del 90% de etilbenceno y el 6% depolietilbenceno.Debido a que el precio del etileno es superior al del benceno y a
que la alquilación en exceso se reduce bajo exceso de benceno, la cantidad de benceno alimentado es mayor que la cantidad requerida estequiométricamente. La relación de alimentación molar de benceno a
etileno es de aproximadamente 7. La columna de benceno recupera el benceno que no reaccionó, el cual va a la columna de extracción ligera para la purificación. El flujo de fondo de la columna de benceno va a
la columna de etilbenceno, que lo purifica. El flujo de la parte superior de la columna tiene el producto (etilbenceno) y el flujo de fondo va a la columna de polietilbenceno. Esta columna
separa el polietilbenceno y otros compuestos pesados y elpolietilbenceno va al transalquilador a través de
los tanques de almacenamiento de este compuesto. El transalquilador produce etilbenceno por transalquilación del polietilbenceno. El producto final de la columna de polietilbenceno, el aceite de flujo,
se utiliza como fuente de energía de los calefactores^39.
13. Simulación
Descripción del proceso
En la figura 10 se presenta el esquema del proceso para producción de etilbenceno, el cual se simulo en
aspen para las condiciones óptimas dadas en la zona de reacción de acuerdo al análisis termodinámico y para un flujo de reactivos tal que se pueda suplir el 10 % de la producción mundial de etilbenceno.
(^37) M. Guisnet, F.R. Ribeiro, Zeolitos: umnanomundoaoservic¸ o da catalise, Fund. CalousteGulbenkian, Lisboa, 2004.
(^38) M.S. Ramos, S.T.F. Grecco, L.P. Gomes, A.C. Oliveira, P. Reyes, M. Oportus, M.C. Rangel, Stud. Surf.Sci. Catal. 156 (2005) 809–
(^39) S. Yoon, J. Lee, S. Park, Appl. Ther. Engin.27 (2007) 886– 893
