descripción del proceso suspensión

POLÍMEROS DE MÉXICO S.A. DE C.V.

MANUAL DE PROCEDIMIENTOS

LOCALIDAD: DEPARTAMENTO: NUMERO:

PLANTA TLAXCALA PVC-SUSPENSIÓN. 1-POE-2.1

TITULO:

“ DESCRIPCIÓN DEL PROCESO ”

_________________________________

_____

ELABORADO POR : Ing. Héctor Rodríguez Pavón.

Supervisor de Turno.

______________________________________

Higinio Castillo Gaspar.

Coordinador de Suspensión.

______________________________________

Ing. Arturo Tepale Tecotl.

Ing. de Procesos.

REVISADO POR: ______________________________________

Ing. Rubén Barajas González.

Suptte. de Seguridad y Control Ambiental.

______________________________________

Ing. Teodoro Román Martínez.

Suptte. de Producción- Mantenimiento.

______________________________________

Ing. Carlos Paz Vázquez.

Suptte. Técnico.

APROBADO POR: ______________________________________

Ing. J. Raymundo Fiscal Rodríguez

Gerente de Planta





TITULO:


CONTENIDO

--------------------

I. SEGURIDAD.

II. POLIMERIZACIÓN DE SUSPENSIÓN.

III. SECUENCIA DE OPERACIONES A EFECTUAR EN EL PROCESO

DE POLIMERIZACIÓN POR SUSPENSIÓN.

IV. VARIABLES QUE AFECTAN LA CALIDAD DE LA RESINA

V. VARIABLES QUE AFECTAN LAS PROPIEDADES FÍSICAS DE LA RESINA.

VI. DESCRIPCIÓN DE PRODUCTOS Y APLICACIONES

VII.DESCRIPCIÓN DEL PVC.

VIII. ANEXOS:

1.- MATERIAS PRIMAS CONTRA PROPIEDADES FÍSICAS DE LA RESINA.

2.- VARIABLES DE PROCESO CONTRA PROPIEDADES FÍSICAS DE LA RESINA.

3.- DIAGRAMA DE FLUJO DEL PROCESO DE SUSPENSIÓN.





TITULO:


I.- SEGURIDAD.

Antes de hacerlo, TOMA DOS...

... POR SEGURIDAD.

* H-ABLAR: ¿He hablado de todo lo que voy a hacer y de como puede afectarse a otros?

¿He hablado con la persona indicada acerca de la forma en que pienso hacer el trabajo?

* A-CCIÓN: ¿Como pueden afectar mis acciones a mi propia seguridad y a la seguridad de otros?

* C-ONOCIMIENTO: ¿Conozco los procedimientos, los que están escritos y los que no lo están?

¿Conozco todos los riesgos del lugar y del ambiente y se como afrontarlos?

* E-QUIPO: ¿Tengo el equipo de protección personal adecuado para el trabajo que voy a realizar?

¿Tengo las herramientas y el equipo que voy a utilizar en buenas condiciones y es el adecuado para el trabajo

que voy a realizar?

II.- POLIMERIZACIÓN POR SUSPENSIÓN.

En el área de PVC - Suspensión, se producen tres diferentes tipos de resinas sintéticas, las cuales se identifican

como: S-30, S-50 y S-65. En evaluación se tiene el KR-800.

Cada una de las cuales se obtiene de la polimerización del VCM (Monómero de Cloruro de Vinilo), con

diferentes aditivos y condiciones de operación, según el tipo de resina.

A.- Definición de la Polimerización.





TITULO:


La polimerización es la reacción entre moléculas simples (Monómeros), de compuestos orgánicos no saturados.

Las moléculas se activan y reaccionan por apertura de los dobles enlaces; la velocidad de reacción aumenta con

la luz, el calor y materiales susceptibles de formar radicales libres (iniciador).

La materia prima principal en nuestro proceso es el Monómero de Cloruro de Vinilo.

H H

| |

C = C

| |

H Cl

La representación simplificada del proceso de polimerización es :

H H H H H H H H H H H H H H

| | iniciador | | | | | | | | | | | |

n ( C = C ) -------------> -C - C - C - C - C - C - C - C - C - C - C - C- + calor.

| | | | | | | | | | | | | |

H Cl H Cl H Cl H Cl H Cl H Cl H Cl

B.- Descripción.

La polimerización , tal como se mostró se puede llevar a cabo usando diferentes tecnologías. La que nos

ocupará es la polimerización por suspensión, ésta consiste en cargar en un recipiente especial con agitador:

agua, aditivos, agente de suspensión, monómero de cloruro de vinilo y el iniciador.

Por efecto de la agitación y el agente de suspensión, el monómero de cloruro de vinilo se divide en pequeñas

gotas en el seno del agua (el monómero no es soluble en agua) y de esta forma polimerizará hasta convertirse

en sólido.

La polimerización por el método de suspensión es la más ampliamente usada en el proceso de fabricación de

resinas plásticas.

Prácticamente, todas las resinas termoplásticas, incluyendo algunos de los nuevos polímeros, son hechos por

este método.

C.- Ventajas de la polimerización por suspensión.

- Método mas económico de polimerización, usando en mayor cantidad agua como medio de suspensión.





TITULO:


- Como la reacción es exotérmica, el agua es utilizada como medio de transferencia de calor, cediendo este

calor al agua de enfriamiento que circula por la chaqueta del reactor, haciendo relativamente fácil el control de

la temperatura.

- La calidad del producto es aceptable.

- Se tiene poca contaminación en el producto final ya que son empleadas pequeñas cantidades de aditivos y

agentes de suspensión.

III.- SECUENCIA DE OPERACIONES A EFECTUAR EN EL PROCESO DE POLIMERIZACIÓN POR

SUSPENSIÓN.

El proceso que se sigue para la obtención de las resinas antes mencionadas consta de dos etapas.

- Operación intermitente.

- Operación continua.

A.- Operación intermitente (cargas)

Esta operación se lleva a cabo en dos recipientes de acero vidriado llamados reactores, el proceso es el

siguiente:

1.- Limpieza del reactor con el equipo sugino y aplicación de Noxol:

Esta limpieza se realiza al interior de las paredes del reactor con el fin de desprender la incrustación o pequeñas

cantidades de resina que quedaron de la carga anterior.

La limpieza consiste en colocar una lanza metálica con una manguera en su interior, sobre el registro central

del reactor e inyectar agua a muy alta presión hasta el extremo de la lanza, donde una boquilla giratoria

distribuirá el agua en un chorro que chocará contra la superficie vidriada del interior del reactor y la limpiará.

Posteriormente se aplica una solución de (Noxol) junto con vapor alta presión al interior del reactor, que

formará una película en las paredes evitando la formación de costra (resina de PVC aglomerada).

2.- Carga de materias primas:

- El ciclo de carga comienza con la adición de agua deionizada fría y caliente (agua sin sales) que ha sido

previamente calentada y almacenada en un tanque especial antes de entrar al reactor.

- Se carga la cantidad de agente de suspensión secundario (C-2, C-4 ) indicada en la formulación.

- A continuación se cierra el reactor, así como las válvulas de las líneas que se usaron.

- Posteriormente se carga la cantidad de agente de suspensión primario (B-5, B-5/GH-20) indicada en la

formulación.

- Se realiza un vacío de 46.5 cmHg con un equipo denominado eyector de vapor ó con una bomba de vacío,





TITULO:


esto con el fin de eliminar el oxígeno atmosférico que retardaría la reacción si no fuera removido.

- A continuación se carga RVCM (Monómero recuperado) y VCMV (Monómero virgen) hasta completar la

cantidad especificada.

- El último paso de la carga es la inyección del iniciador (catalizador)..

- A continuación el contenido del reactor ( agua, aditivos, agente de suspensión, VCM, iniciador) que en

adelante conoceremos como "la carga", es calentada con el agua caliente que circula por la chaqueta del

reactor, hasta alcanzar la temperatura a la cual se llevará a cabo la polimerización.

- Al llegar a dicha temperatura, la carga comenzará a desprender calor debido a la conversión del VCM

(monómero de cloruro de vinilo) a PVC (Polímero de cloruro de vinilo) ya que es una reacción exotérmica.

- El calor generado por la reacción es absorbido por la chaqueta del reactor por donde circula agua fría y

también por el condensador de reflujo, donde como lo indica su nombre el VCM gas que se desprende de la

carga es vuelto líquido (condensado) y por lo tanto, enfriado. Este cae por gravedad nuevamente a la carga.

- A medida que la reacción se acerca a su terminación, la velocidad de reacción aumenta y por lo tanto la

generación de calor es mayor.

Esto obligará a que el control de enfriamiento del reactor, tanto en la chaqueta como en el condensador sea el

máximo posible.

- Al terminar el ciclo de reacción, la presión del VCM en la carga comenzará a disminuir y el enfriamiento

necesario en la chaqueta y en el condensador disminuirá notablemente.

- Como solo aproximadamente el 86% del VCM inicial se habrá convertido en PVC el VCM restante deberá

ser removido de la carga; esta acción se conoce como recuperación del VCM.

- La recuperación del VCM consiste en succionar los gases de VCM de la parte superior del reactor, con lo que

el VCM líquido que se encuentra en la suspensión PVC/agua pasará a la parte gas y de aquí en adelante hasta

que la presión en el interior del reactor sea menor a 2.0 kg/cm2.

Después de recuperar el VCM del reactor (2.0 kg/cm2) se descarga la Suspensión al BDT (Tanque de venteo)

donde recibirá un tratamiento consistente en eliminar el VCM residual de las partículas

Posteriormente el reactor se recupera hasta una presión menor a la atmosférica (20 cm Hg).

- La suspensión PVC/agua que se descarga es pasada por un filtro para retener ahí las partículas de tamaño

mayor a la malla del filtro, mismas que no son útiles.

- La suspensión ya tratada en el BDT es enviada a uno o ambos tanques de retención (almacenamiento) donde

se continuará agitando para evitar que el PVC se separe del agua.





TITULO:


- El reactor, una vez descargado y recuperado, es enjuagado para arrastrar el PVC que quedó adherido a las

paredes. Al finalizar esto, volverá a ser lavado con el equipo sugino y todo el proceso descrito se repite una y

otra vez; de ahí el nombre de operación intermitente.

B.- Operación continua.

- De los dos tanques de retención, la suspensión es bombeada a un vertedero de donde se dosifican tres

corrientes, cada una a una centrífuga, donde se separan el sólido (PVC) del líquido (agua); el sólido saldrá en

forma de una torta húmeda y por el otro extremo de la centrífuga el agua.

- El agua es dirigida hacia la laguna de sedimentación de la Planta. (Cuando se produce S-65 el agua madre de

las centrífugas es tratada previamente en la fosa de suspensión y después es enviada a la laguna de

sedimentación)

- El sólido húmedo es descargado de la centrífuga en forma continua hacia el secador rotatorio.

- Por otro lado, el secador rotatorio recibe una corriente de aire filtrado y calentado, el calor que lleva el aire

sirve para evaporar el agua que tiene el PVC hasta que por el efecto del giro del secador y el contacto entre

resina (PVC) y aire caliente, el sólido pierde casi la totalidad de la humedad y se disgrega en forma tal que las

partículas de PVC ya secas son arrastradas por las corrientes de aire caliente (y húmedo). Las partículas son

dirigidas por un ducto hasta un separador ciclónico.

- En el separador ciclónico la corriente se divide en dos: una, son sólidos secos y la otra es aire caliente y con

humedad.

Los sólidos son descargados por el fondo del separador ciclónico y dosificados mediante una válvula de paletas

(flapper), el aire es succionado de la parte superior del ciclón por un ventilador que lo descarga a la atmósfera.

- La válvula de paletas descarga la resina y esta pasa por una trampa magnética, misma que está compuesta de

dos pequeñas camas de cilindros imantados, su función será retener todas las partículas de fierro que de alguna

manera se arrastraron con la resina.

- De la trampa magnética la resina cae por gravedad a una tolva de almacenamiento (tolva de la criba) de donde

es dosificada mediante una válvula rotatoria a la criba.

- La criba vibratoria esta formada por un doble paso de mallas de abertura muy fina. Al material que pasa las

mallas se le denomina "finos" y al material que por su tamaño no pasa las mallas se le denomina "gruesos".

- El material fino es descargado de la criba por gravedad, a una válvula divergente que lo dirige a una de las

tolvas de almacenamiento conocidas como tolvas de muestreo.

El material grueso se descarga de la criba hacia un ducto que lo dirige a un tambo en donde se colectan estos

gruesos, posteriormente estos tambos se llevan a metapa.

- De las tolvas de muestreo el material es dosificado a una válvula rotatoria que es atravesada por una corriente

de aire a presión que dirige por un ducto la resina y la puede entregar a un silo de almacenamiento (existen tres,

pero solo uno está habilitado) o a una tolva de empaque (existen dos).





TITULO:


- Las tolvas de empaque descargan cada una a una empacadora semiautomática y únicamente la tolva oeste a

una empacadora de super sacos.

- En las empacadoras semiautomáticas, la resina seca es empacada en bolsas de papel kraft identificadas de 25

kg, cada una y estas bolsas son cerradas y estibadas en una tarima hasta completar una tonelada. Quince

toneladas formarán un lote de producción.

En la empacadora semiautomática de supersacos se empacan en sacos de polipropileno de 500 ó 700 kg

formando lotes de 40 supersacos.

- La resina ya empacada es enviada por el Depto. de Tráfico Interno a los diferentes consumidores de nuestro

producto. (Previamente asignada por el Dpto. de Laboratorio)

- Del silo 401 se puede descargar hacia un carro tolva o bien hacia una empacadora semiautomática (emp. este).

C.- Almacenamiento de Materias Primas.

Otro sistema que debe mencionarse es el almacenamiento de materias primas, principalmente el VCM.

- El VCM es la materia prima primordial de nuestro proceso llega en carros tanque o carros pipa de PEMEX,

los cuales son descargados en el área de almacenamiento de VCM virgen.

- Para descargar un carro-tanque o carro pipa al tanque de almacenamiento selecionado, es necesario presionar

estos equipos con vapores de VCM de dicho tanque de almacenamiento comprimiendo dichos vapores con

ayuda de compresores.

- Ya terminada totalmente la descarga del VCM líquido, se procede a succionar los vapores residuales del

carro-tanque o carro pipa mediante el compresor, y de éste pasar los vapores al condensador y de aquí al tanque

de almacenamiento correspondiente.

Las materias primas son recibidas en diferentes envases; el catalizador y solución de Noxol en botellas de

plástico

- Las otras materias primas son recibidas en tambores metálicos (DOP, C2, C4 y Estireno), en bolsa de papel

(B-5, GH-20 e Ionol) o en porrones de plástico (Antiespumante) y son controladas en el área de

almacenamiento de materias primas.

En al área de operación solo se cuenta con las materias primas necesarias para 2 ó 3 días de uso.

IV.- VARIABLES QUE AFECTAN LA CALIDAD DE LA RESINA.

Las propiedades físicas y la calidad de la resina obtenida depende de varios factores o variables, tales como:

- Materias primas.

- Calidad de las materias primas.





TITULO:


- Variables de proceso (polimerización y secado).

- Limpieza al reactor y equipos.

las propiedades físicas mas significativas de la resina obtenida, que son analizadas en el laboratorio para

aceptar o rechazar el lote de acuerdo a ciertos valores estándar específicos, son las siguientes:

- Tamaño de partícula.

- Viscosidad específica.

- Puntos duros o fish-eyes.

- Estabilidad térmica.

- Densidad aparente.

- Contaminación visual.

- % Volátiles.

- Absorción de Plastificante.

A.- Materias Primas.

- Agua Deionizada.

- Agente de suspensión (B-5) ó (mezcla de B-5/GH-20).

- Anti-costra (Noxol).

- Monómero de cloruro de vinilo (VCM).

- Iniciador, puede ser Z-7 o Z-9.

- Antiespumante (SE-71)

- Inhibidor (monómero de estireno- Ionol).

- Monómero recuperado (RVCM).

1.- Agua Deionizada.

Es el agente suspendente utilizado para la polimerización del VCM. Debe encontrarse en condiciones

utilizables, carente se sales orgánicas e inorgánicas.

2.- Agente de suspensión.

El ingrediente mas importante en la polimerización por el método de suspensión, aparte del monómero (VCM),

es el agente de suspensión. Aun cuando es usado en muy pequeñas cantidades, es la clave para un control

satisfactorio del proceso y de la uniformidad del producto a obtener.

Idealmente, la gota inicial del monómero deberá mantenerse físicamente igual a lo largo de la reacción de

polimerización, resultando en el mismo tamaño la partícula de resina.

Si el sistema de suspensión es diseñado adecuadamente, éste sería el caso para la mayoría de las partículas con

el mínimo de aglomeración y unión de una o más gotas entre sí.

Características de los agentes de suspensión (hay de dos tipos: Primarios y Secundarios).





TITULO:


PRIMARIOS:

- Abaten la tensión superficial, proporcionando una buena lubricación, contribuyen a una mejor transferencia

de calor.

- Proporcionan un mayor contacto de fases, VCM-agua.

- Controlan el tamaño de partícula (engloba las partículas) y la porosidad.

- A mayor concentración de agente de suspensión, se tiene un material más fino.

- En nuestro proceso se usa B-5 para el iztavil 30 y 50, y una mezcla al 50 % de B-5/GH-20 en S-65.

SECUNDARIOS:

- Tiene mayor efecto sobre la tensión superficial y controlan la porosidad de la partícula.

- No son buenos para proteger las partículas por lo que se usan siempre con un agente de suspensión primario.

- En nuestro proceso se usa el C-2 o el C-4.

3.- Anti-costra.

- Se utiliza como anti-costra el Noxol, este reduce la formación de costra en el interior del reactor y

condensador.

4.- Monómero de Cloruro de Vinilo.

- Nuestra materia prima principal es el monómero de cloruro de vinilo (VCM), el cual se produce por 3

métodos:

-Reacción de acetileno y ácido clorhídrico.

-Pirólisis de dicloro etileno (proceso Wulff).

-Oxiclorinación del etileno.

- Es un gas fácilmente licuable el cual es manejado comúnmente como líquido a presión.

- El VCM debe encontrarse exento de fierro y de alcalinos, puesto que inhibirán la acción del agente de

suspensión durante la polimerización, produciendo aglutinaciones o cargas gruesas.

5.- Iniciadores para polimerización.

- Los iniciadores empleados para la polimerización del monómero son principalmente del tipo peróxidos;

también se utilizan algunos compuestos AZO y catalizadores iónicos.

La cantidad de iniciador empleada depende de la reactividad del monómero. Las cantidades también varían de

acuerdo con la cantidad cargada de monómero y la capacidad del sistema de enfriamiento chaqueta-

condensador.

- Un exceso de iniciador (catalizador) debe evitarse debido a los defectos indeseables que podrían tenerse

como:

a) .- Formación de polímero con bajo peso molecular, debido a la terminación de la cadena prematura por altas

velocidades de polimerización.





TITULO:


b) .- Control difícil de temperatura debido al incremento en la velocidad de reacción y calor generado por la

reacción, resultando en un formación del gel y en aglomerado.

c) .- La estabilidad del polímero decrece, debido al aumento de temperatura de la masa reaccionante y al bajo

peso molecular.

- Para nuestro proceso se utiliza el Z-7 o el Z-9 que son Peroxidicarbonatos de etil-hexilo, son catalizadores que

vienen disueltos en aceites minerales. Estos deben ser almacenados a temperaturas menores de -15 °C.

6.- Antiespumante.

- Es usado con el fin de reducir la formación de espuma en el momento de la recuperación final del monómero

que no reaccionó, de esta forma se reduce el arrastre de polímero con la espuma hacia al sistema de

recuperación.

Con el empleo del B-5, se ha probado que su uso solo es necesario en recuperación de emergencia.

- El antiespumante utilizado en nuestro proceso es el SE-71.

7.- Inhibidores.

- Se utilizan dos tipos de inhibidores:

a).- Monómero de Estireno: Es usado cuando se pierde el control de la presión y temperatura en el proceso de

polimerización.

La acción de este inhibidor es inmediata, deteniendo o reduciendo temporalmente la reacción sin modificar

aparentemente la calidad de la resina.

b).- Ionol: Esta materia prima es utilizada para inhibir la reactividad del RVCM, y es adicionada al tanque de

almacenamiento (RVCM) antes de la recuperación final de la carga. (Evita la formación de peróxidos por los

residuos de catalizador y presencia de O2).

8.- Monómero recuperado, RVCM.

- Es el monómero recuperado del reactor al final de la reacción y que no reaccionó. Tiene las mismas

características principales que el VCM, con la diferencia de tener una mayor concentración de ligeros y trazas

de catalizador.

B.- Calidad de las materias primas.

- La calidad de las materias primas está íntimamente ligada a la calidad del producto terminado, de ahí la

necesidad de efectuar análisis de Laboratorio a todas y cada una de ellas y rechazar aquellas que no estén

dentro de especificaciones estándar y de calidad que se requiere en el proceso.

- Alguno de los efectos producidos que se detectan debido a contaminantes en las materias primas, son por

ejemplo:

- Cambios en las propiedades físicas de la resina (los cuales pueden ser leves o drásticos).

- Contaminación visual y apariencia entre otras.

- Descontrol del proceso.





TITULO:


C.- Variables de proceso.

-Las variables del proceso tanto las de polimerización como las de secado, juegan un papel muy importante en

la preparación de una buena resina.

Polimerización.

- Temperatura y presión de polimerización. La temperatura de polimerización está ligada íntimamente a la

presión de polimerización y a la velocidad de reacción.

- Velocidad de reacción.

- Agitación.

- Vacío (tiempo y temperatura).

- Temperatura de entrada y salida del aire caliente para secado.

1.- Temperatura y velocidad de reacción.

La temperatura de polimerización es la variable crítica del proceso y debe ser controlada dentro de límites

estrechos. El grado de polimerización es función directa de la temperatura, como lo es la configuración o

estructura del polímero.

La temperatura de polimerización afecta a la presión de reacción, la velocidad de polimerización y la

viscosidad de la resina entre otras. Las altas temperaturas causan un incremento en la velocidad de

polimerización que resulta en productos de bajo peso molecular que contienen un alto grado de ramificaciones

y una distribución amplia de peso molecular. Para cada resina deseada, existe una temperatura óptima.

Para esto se requieren sistemas adecuados de enfriamiento y calentamiento para el control automático de la

temperatura de polimerización para el VCM es de 53 °C para S-50, 56 °C para S-65 y de 58 °C para S-30.

La velocidad de polimerización no es constante a lo largo del ciclo de proceso. Al principio la reacción es muy

lenta, pero va aumentando a medida que la polimerización avanza; sin embargo, no se logra una conversión

total del monómero.

2.- Agitación.

-La velocidad de agitación (100 rpm, revoluciones por minuto del agitador), es una variable del proceso que

proporciona una mayor o menor turbulencia para que el contacto del VCM y el sistema suspendente (agua,

agente de suspensión y aditivos) sea más uniforme y efectivo.

La agitación también puede mejorarse variando el ángulo de los baffles respecto a la pared del interior del

reactor y también variando el volumen ocupado.

Los baffles son parte del reactor y sirven para variar la intensidad de agitación de la carga.





TITULO:


Una intensidad de agitación adecuada, hace que nuestra velocidad de reacción aumente, se tenga mejor

contacto e incremente el coeficiente total de transferencia de calor de la pared del reactor.

Afecta al tamaño de partícula y la densidad aparente.

3.- Vacío.

El fin de efectuar vacío en los reactores es eliminar el oxígeno existente dentro de los mismos (el que esta

disuelto en el agua y el que está en el espacio libre del reactor), ya que éste actúa como inhibidor en la reacción.

Un vacío defectuoso afecta principalmente el tamaño de partícula.

El vacío debe llevarse a cabo hasta un determinado valor de presión absoluta dentro del reactor. Este valor está

indicado en las hojas de formulación.

4.- Temperatura del aire para secado.

La temperatura (de entrada) del aire caliente que es utilizada para el secado de la torta, es una variable de

proceso crítica en la etapa continua del proceso, ya que influye principalmente en la historia térmica de la

resina, así como estabilidad térmica y su % en volátiles.

Un exceso en ésta temperatura produce también problemas en el cribado de la resina (taponamiento parcial de

las mallas por talqueo del material).

D.- Limpieza al reactor (y equipos).

- Las limpiezas que se llevan a cabo en el reactor (sugino y manual) tiene por objeto eliminar las incrustaciones

de polímero en el interior del reactor que son fuente, si no se eliminan, de "fish eyes".

- Esto se debe a que las incrustaciones sufren calentamiento y enfriamiento directos, lo que ocasiona puntos

más calientes o más fríos dentro del reactor. Por lo tanto, la estabilidad térmica de la resina se ve afectada

grandemente. Además, son zonas donde puede quedar resina pegada, la cual en la siguiente carga será una

"semilla" para otra incrustaciòn.

E.- Riesgos posibles de equipo.

- Es importante mencionar, que al modificar las variables del proceso (temperatura, presión, agitación, vacío,

etc.) se puede dañar el equipo y poner en peligro la integridad del personal de operación.

- Así por ejemplo, al aumentar la temperatura de polimerización, aumenta la presión y la velocidad de reacción

en el reactor lo que puede ocasionar una pérdida de control de la carga con el riesgo de que abran las válvulas

de alivio o de que se dañe el equipo.

V.- VARIABLES QUE AFECTAN LAS PROPIEDADES FÍSICAS DE LA RESINA.

A.- Variables analizadas.





TITULO:


1.- Tamaño de partícula.

- El tamaño de partícula de la resina obtenida se ve afectada primordialmente por la concentración del agente

de suspensión (B-3, B-5).

- También por la velocidad de la agitación y su diseño, En otras palabras, por el grado de turbulencia y la

tensión superficial existente entre las gotas del monómero y el agua.

- Otros factores que influyen son:

- Diseño del reactor.

- La relación agua-monómero.

- Calidad del VCM.

- Velocidad de polimerización del VCM.

- Uso del RVCM.

- Temperatura de vacío.

- Calidad del vacío.

2.- Viscosidad específica.

- La viscosidad específica se encuentra controlada principalmente por:

- Temperatura de polimerización.

- Magnitud y duración del Heat-Kick.

3.- Puntos duros (fish eyes).

- Los puntos duros o "fish eyes" se forman debido a varias causas:

a).A la incrustación que ocurre dentro del reactor, lo cual ocasiona núcleos que se calientan y enfrían

bruscamente produciendo puntos más calientes o fríos, que hacen que la resina que se esté formando tenga

contacto con estos puntos y su estabilidad térmica se ve afectada. Su peso molecular aumenta y tendrán baja

porosidad.

b).Las partículas de resina se forman de las gotas del monómero con concentración de iniciador o catalizador

alta y que han completado una polimerización prematura.

c).Resina de la carga anterior.

d).Contaminación de látex (en planta) en VCMV o RVCM.

e).Uso de RVCM en la carga a los reactores (a mayor % de RVCM utilizado, mayor posibilidad de tener F.E.).

Esto solo si los filtros de carga de RVCM líquido no se limpian con la frecuencia debida.

- Estos "puntos duros" no funden a la temperatura de polimerización normal. Y tampoco funden al ser extruída





TITULO:


la resina y aparecen como puntos duros cuando se procesa. Por tener alto punto de fusión, tienen baja porosidad

y absorben menos plastificante.

- Para evitar la formación de "puntos duros" se recomienda verificar cada ocasión que se haga limpieza sugino

al reactor, el funcionamiento correcto de este equipo.

4.- Estabilidad térmica.

- El punto clave de la estabilidad térmica de la resina depende de la historia térmica que ésta ha sufrido desde

su formación hasta antes de ser empacada.

- Como se mencionó anteriormente, no es deseable tener puntos calientes y fríos dentro del reactor, puesto que

esto afecta a la estabilidad térmica de la resina.

- Otros factores importantes en la historia térmica, son las condiciones de agotamiento en el BDT y secado de

la resina. En el sistema de secado si no se tiene un buen control en la temperatura de entrada del aire caliente al

secador, puede causarse una degradación parcial o total de la resina.

- Además de los factores mencionados, existen otros que afectan en menor o mayor grado la estabilidad térmica

de la resina y la apariencia (color) de la misma. Los residuos de catalizador y otros aditivos, naturaleza del

agente de suspensión utilizado, el contenido de Fe y otras impurezas en monómero, agua y aditivos.

5.- Densidad aparente.

- Esta propiedad se encuentra controlada por el tipo de agente de suspensión, y la temperatura de

polimerización.

- La relación agua-monómero.

- La densidad aparente aumenta proporcionalmente de acuerdo al aumento de la temperatura de polimerización.

- La porosidad de la resina depende del agente de suspensión utilizado, de la temperatura de polimerización y

del control de Heat-Kick.

6.- Contaminación visual.

- Está afectada principalmente por la calidad y pureza de la materias primas y por las condiciones del equipo en

cuanto a arrastre e incrustaciones.

- Otro factor que influye grandemente, es la temperatura de entrada del aire caliente al secador, ya que si no

está bien controlada, puede llegar hasta degradar total o parcialmente a la resina y aparecer ésta como

contaminación visual.

- Otros factores son: Limpieza del equipo que maneja la suspensión o la resina seca, temperatura de aplicación

de Noxol, descontrol en temperatura del BDT, las posibles entradas de aire sin filtrar al secador, que también





TITULO:


originan turbulencias que retienen a la resina con calentamientos prolongados y la degradan.

Contaminación en la criba, mala limpieza de los filtros de aire de los sopladores (transporte neumático y

empaque) y recipientes abiertos (cuñetes) que se usan para completar resina a las bolsas de empaque.

7.- % Volátiles.

- Se encuentra afectada principalmente por las condiciones de secado (temperatura entrada y salida de aire

caliente al secador y el flujo de aire) y por la relación existente de VCM, ocluido en las partículas.

VI.- DESCRIPCIÓN DE PRODUCTOS Y APLICACIONES.

A.- Homopolímeros.

- Iztavil 30: Homopolímero de peso molecular moderado de excelentes propiedades eléctricas y físicas, usado

especialmente para pisos rígidos, debido a su alta tolerancia. Usado en: Cables y alambres, perfiles flexibles,

moldeo de flexibles rígidos, película, extrusión de rígidos, tuberías y zapatos.

- Iztavil 50: Homopolímero de peso molecular alto, de rápido mezclado. Se usa generalmente en calandreo,

Extrusión y procesos de inyección. Tiene excelentes propiedades eléctricas; por lo tanto, es usado en

recubrimientos de alambres y cables; usado también en perfiles flexibles, moldeo de flexibles, pisos, película,

extrusión de rígidos, tuberías, zapatos, etc.

- Iztavil 65: Homopolímero de peso molecular similar al S-30, con la diferencia de que el tamaño de partícula

está corrido hacia gruesos y con Densidad Aparente mayor que los anteriores; recomendable para tubería por su

gran resistencia al impacto.

VII.- DESCRIPCIÓN DEL PVC.

Homopolímero (o copolímero de la familia de los termoplásticos derivados del etileno).

Los procesos de polimerización utilizados para la obtención de PVC son:

1.- Masa.

2.- Emulsión.

3.- Suspensión.

4.- Solución.

El polímero básico obtenido de la polimerización es normalmente un sólido blanco amorfo y dependiendo de

las condiciones de fabricación puede variar entre 0.5 hasta 300 micras de tamaño de partícula . Siendo su peso

molecular muy variable.

La resina por sí sola no puede usarse en ningún proceso de transformación a productos, debido a las siguientes

razones:

a). Por baja estabilidad térmica y por su configuración amorfa.





TITULO:


b). Sus propiedades reológicas (deformación y flujo) que lo hacen difícil.

A.- Elementos para la aplicación de la resina.

De acuerdo a lo mencionado anteriormente, el PVC para su aplicación necesita de los siguientes elementos (los

cuales no se añaden en el proceso de polimerización, sino en el de procesado de la resina).

PLASTIFICANTE.

Su función principal es la reducción de la fuerzas de Van Der Waals, entre las moléculas. (son líquidos

orgánicos normalmente ésteres de ácidos pesados, aceites vegetales o minerales.

ESTABILIZADORES.

Su función consiste en substraer el ácido clorhídrico (HCl) formado y bloquear la ligadura dejada para evitar

oxidación que origina degradación térmica de la resina. Son sales de ácidos orgánicos normalmente de metales

como Calcio (Ca), Zinc (Zn), Estaño (Sn), Plomo Pb), Bario (Ba) y Cadmio (Cd) y sus combinaciones. Son

también empleados radicales epoxil) ejemplo:

R - CH - CH2

| |

O

LUBRICANTES.

Modifican las características de flujo (reológicas) del PVC compuesto; al mismo tiempo, impiden que el

compuesto se adhiera a los equipos en el procesado final. (Son ácidos grasos o sus sales).

CARGAS.

Se emplean con el fin de reducir costos de producción sin modificar las propiedades del polímero. Se emplea

normalmente Carbonato de Calcio (CaCO3).

PIGMENTOS. Tienen dos objetivos:

a). Enmascarar el color amarillento del PVC, producido en algunos materiales transparentes.

b). Pigmentar la resina para obtener un color deseado. (Se usan generalmente óxidos orgánicos).

Al aplicar los pigmentos hay que estudiar su compatibilidad con la resina para evitar sangrado. (Emigración de

colorante hacia la superficie del plástico)

VIII. ANEXOS.





TITULO:


A N E X O 1

MATERIAS PRIMAS CONTRA PROPIEDADES FÍSICAS DE LA RESINA

1.- A mayor cantidad de agua DI.

Disminuye: El tamaño de la partícula y la densidad aparente.

2.- A mayor cantidad de agente de suspensión.

Disminuye: El tamaño de la partícula y el número de “fish eyes”.

3.- A mayor cantidad de lubricador.


4.- A mayor cantidad de VCM.

Disminuye: El número de “fish eyes”.

Aumenta: El tamaño de la partícula.

5.- A mayor cantidad de RVCM.

Aumenta: El tamaño de la partícula y el número de “fish eyes”.

6.- A mayor cantidad de catalizador.

Aumenta: El tamaño de la partícula.





TITULO:


A N E X O 2

VARIABLES DE PROCESO CONTRA PROPIEDADES FÍSICAS DE LA RESINA

1.- A incrementos de la temperatura de polimerización.

Aumenta: El tamaño de la partícula, el número de “fish eyes” y la densidad aparente.

Disminuye: La viscosidad especifica y la estabilidad térmica.

2.- A incrementos de la presión de polimerización.



3.- A incrementos de la velocidad de reacción.



4.- A incrementos de la velocidad de agitación.

Aumenta: La estabilidad térmica.


5.- A incrementos en la calidad del vacío.

Aumenta: La estabilidad térmica y aumenta la desviación estándar del tamaño de la

partícula.

6.- A incrementos de la temperatura de vacío.

Aumenta: La estabilidad térmica.


7.- A incrementos de “Heat Kick”.

Aumenta: La densidad aparente.

Disminuye: La viscosidad especifica, el número de “fish eyes” y la estabilidad térmica.

8.- A incrementos de la temperatura del aire de secado.

Aumenta: El número de “fish eyes” y la contaminación.

Disminuye: La estabilidad térmica, el color y el % de volátiles.

9.- A incrementos del tiempo de agotamiento en el BDT.

Aumenta: El número de “fish eyes”.

Disminuye: La estabilidad térmica.

10.- A incrementos de la temperatura de agotamiento en el BDT.

Aumenta: El número de “fish eyes” y la contaminación.

Disminuye: La estabilidad térmica.





TITULO:


A N E X O 3

DIAGRAMA DE FLUJO DEL PROCESO DE SUSPENSIÓN





TITULO:


O O

TANQUE

RVCM

SU

TANQUE

BDT

AIRE

HUMEDOAGUA DI

ADITIVOS

AGENTE SUSP.

VACIO

NITROGENO

VCM

CATALIZADOR

/

AIRE HUMEDO Y

RESINA SECA VENTILADOR

RECUPERACION

VENTEO

CICLON

VALVULA DE PALETAS

AGUA DE REACTOR REACTOR AGUA DE

TRAMPA MAGNETICA

TORRE TORRE

RESINA

SECA

TOLVA DEL CICLON

O

Y Y DESCARGA DE

RESINA EN

SUSPENSION

CRIBA

KO

MATERIAL

"GRUESO"

FILTRO CANASTA MATERIAL

CRIBADO

BOMBA DE VACIO RVCM (REACTOR)

KO RVCM

(BDT)

O

TOLVAS

KO

DE

MUESTREO

LAVADOR

COMPRESOR

O

ENFRIADOR

DE GASES

TRANSPORTE NEUMATICO

Y

VAPOR

SUSPENSION

SIN VCM

SILO SILO SILO

AGUA

VERTEDEROS Y

DESCARGA DE

TORTA HUMEDACENTRIFUGAS

VAPOR

SECADOR DESCARGA A

GRANELAIRE

ROTATORIO

EMPACADORA DE

SUPERSACOS

EMPACADORAS DE

BOLSACALENTADOR

DE AIRETANQUES DE

RETENCION CONDENSADOS

O

descripción del proceso suspensión

Documents