PRODUCCIÓN DE PRODUCCIÓN DE POLIETILENOPOLIETILENO

José Francisco Cívicos GarcíaJosé Francisco Cívicos García

Clara Isabel de la Cruz NegroClara Isabel de la Cruz Negro

Blanca Díez FernándezBlanca Díez Fernández

HISTORIAHISTORIA

Sintetizado por Sintetizado por HansHans vonvon PechmannPechmann..

18981898 por accidente calentando CH por accidente calentando CH22NN2.2.

EugenEugen BambergerBamberger y y FriedrichFriedrich TschirnerTschirner caracterizaron la sustancia:caracterizaron la sustancia:

largas cadenas compuestas por -CH2- a largas cadenas compuestas por -CH2- a la que llamaron polietileno.la que llamaron polietileno.

1933 fue sintetizado como lo conocemos hoy en 1933 fue sintetizado como lo conocemos hoy en día, por Reginald Gibson y Eric Fawcett en día, por Reginald Gibson y Eric Fawcett en Inglaterra (Laboratorios ICI).Inglaterra (Laboratorios ICI).

Esto fue logrado aplicando una presión de Esto fue logrado aplicando una presión de aproximadamente 1400 bar y una temperatura aproximadamente 1400 bar y una temperatura de 170°C.de 170°C.

Obteniendo el material de alta viscosidad y Obteniendo el material de alta viscosidad y color blanquecino que hoy conocemos.color blanquecino que hoy conocemos.

La presión requerida para la polimerización del La presión requerida para la polimerización del etileno era demasiado altaetileno era demasiado alta

Investigación sobre catalizadores realizada por Investigación sobre catalizadores realizada por Karl Ziegler y Giulio Natta, Karl Ziegler y Giulio Natta, → → premio Nóbel en premio Nóbel en 1963 por su aporte científico a la química.1963 por su aporte científico a la química.

Con estos catalizadores se logra la Con estos catalizadores se logra la polimerización a presión normal.polimerización a presión normal.

INTRODUCCIONINTRODUCCION

PolietilenosPolietilenos son importantes son importantes polímeros olefínicospolímeros olefínicos. . Se engloban dentro de los polímeros de uso general.Se engloban dentro de los polímeros de uso general. Rango amplio de propiedades Rango amplio de propiedades → → aplicaciones muy aplicaciones muy

variadas.variadas.

La combinación de:La combinación de:

propiedades útiles propiedades útiles fabricación fácil fabricación fácil buenos aspectos económicos buenos aspectos económicos

ha originado que se les considere como materiales comerciales. ha originado que se les considere como materiales comerciales.

Son Son resinas termoplásticas resinas termoplásticas →→ producidas mediante procesos a alta y baja presión producidas mediante procesos a alta y baja presión

(sistemas catalíticos complejos).(sistemas catalíticos complejos).

Resultado: varias familias de polímeros: Resultado: varias familias de polímeros:

de baja densidad → LDPEde baja densidad → LDPE de baja densidad lineal → LLDPEde baja densidad lineal → LLDPE de alta densidad → HDPEde alta densidad → HDPE de alta densidad alto peso molecular → HMW-de alta densidad alto peso molecular → HMW-

HDPEHDPE de ultra alto peso molecular → UHMWPEde ultra alto peso molecular → UHMWPE

Características muy diferentes:Características muy diferentes:* * comportamientocomportamiento* * cualidades técnicas:cualidades técnicas:

En general los polietilenos poseen:En general los polietilenos poseen:

propiedades eléctricas excelentespropiedades eléctricas excelentes una resistencia inmejorable a disolventes orgánicos y una resistencia inmejorable a disolventes orgánicos y

a compuestos químicos. a compuestos químicos. Son materiales translúcidos, de peso ligero, Son materiales translúcidos, de peso ligero,

resistente y flexible.resistente y flexible.

SINTESIS DE POLÍMEROSSINTESIS DE POLÍMEROS

Para que un monómero de lugar a un Para que un monómero de lugar a un polímero, el monómero tiene que cumplir polímero, el monómero tiene que cumplir la condición de ser bifuncional la condición de ser bifuncional

““tener puntos reactivos al principio y al final tener puntos reactivos al principio y al final de la cadena”.de la cadena”.

Clasificación de polimerizacionesClasificación de polimerizaciones: (existen : (existen dos grandes grupos).dos grandes grupos).

AA.- .- CarothersCarothers: se basa en la permanencia o no de : se basa en la permanencia o no de los átomos del monómero de la unidad repetitiva los átomos del monómero de la unidad repetitiva

a) polimerización por condensación a) polimerización por condensación

b) polimerización por adición b) polimerización por adición

BB.- .- FloryFlory: distinción por el tipo de mecanismo.: distinción por el tipo de mecanismo.a) polimerización por condensación a) polimerización por condensación

o o por pasos por pasosb) polimerización por b) polimerización por adición o en adición o en cadena cadena: :

bb11) ) radicalariaradicalariabb22) catiónica) catiónicabb33) aniónica) aniónicabb44) ) por coordinaciónpor coordinaciónbb55) por apertura de ciclos) por apertura de ciclos

El polietileno se sintetiza principalmente El polietileno se sintetiza principalmente mediante polimerización por adición:mediante polimerización por adición: Polimerización radicalaria → Polimerización radicalaria → LDPELDPE Polimerización por coordinación → Polimerización por coordinación → HDPEHDPE

A continuación se detallan las etapas de ambos A continuación se detallan las etapas de ambos procesos:procesos:

• IniciaciónIniciación• Propagación Propagación • TerminaciónTerminación

1. 1. IniciaciónIniciación:: requiere la presencia de requiere la presencia de una sustancia reactiva (iniciador I*) que una sustancia reactiva (iniciador I*) que puede provenir o no del monómero.puede provenir o no del monómero.

RI * + I R

*

Iniciador + monómero

molécula que mantiene la reactividad del iniciador

22. . PropagaciónPropagación::

la molécula obtenida en la iniciación, la molécula obtenida en la iniciación, reacciona con nuevas moléculas de reacciona con nuevas moléculas de monómero dando otra especie que monómero dando otra especie que

mantiene la reactividad y así mantiene la reactividad y así sucesivamente.sucesivamente.

PropagaciónPropagación

RI R+

R

I

R

**

RR R

*

R

I( )n

Sustancia reactiva en crecimientoSustancia reactiva en crecimiento

3. 3. TerminaciónTerminación:: la sustancia reactiva en la sustancia reactiva en crecimiento pierde la reactividad.crecimiento pierde la reactividad.

R RR

I

R')n(

No tiene reactividad

POLIMERIZACIÓN RADICALARIA: producción de LDPEPOLIMERIZACIÓN RADICALARIA: producción de LDPE

El LDPE se produce por polimerización El LDPE se produce por polimerización del etileno a través de radicales libres y del etileno a través de radicales libres y a presión y temperatura elevadas.a presión y temperatura elevadas.

Las temperaturas varían de 150 a 300ºC.Las temperaturas varían de 150 a 300ºC.

Las presiones llegan hasta las 3000 Las presiones llegan hasta las 3000

atmósferas.atmósferas.

1.- 1.- IniciaciónIniciación:: es necesario un radical es necesario un radical libre que inicie la reacción.libre que inicie la reacción.

Este iniciador radicalario suelen ser Este iniciador radicalario suelen ser peroxicompuestos o azocompuestos: peroxicompuestos o azocompuestos:

R-O-O-R o R-N=N-RR-O-O-R o R-N=N-R

Iniciador (R)2 2R' Iniciador (R)2 2R' RR11 + CH + CH22CHCH22 RCH RCH22CHCH22' '

2.- 2.- PropagaciónPropagación:: ocurre a medida que ocurre a medida que prosigue la reacción prosigue la reacción

RCHRCH22CHCH22' + ' + CHCH22CHCH22 RCH RCH22CHCH22CHCH22CHCH22''

3.- 3.- TerminaciónTerminación::

la terminación de una cadena en la terminación de una cadena en crecimiento ocurre cuando se combinan crecimiento ocurre cuando se combinan dos grupos de radicales libres o cuando dos grupos de radicales libres o cuando un radical hidrógeno se transfiere de una un radical hidrógeno se transfiere de una

cadena a otra. cadena a otra. RCH2CH2' + 'CH2CH2R RCH2CH2' + 'CH2CH2R RCH2CH2CH2CH2R RCH2CH2CH2CH2R

RCH2CH2' + 'CH2CH2R RCH2CH3 RCH2CH2' + 'CH2CH2R RCH2CH3

+RCHCH2+RCHCH2

Se usan dos métodos comerciales en la Se usan dos métodos comerciales en la producción del LDPE: producción del LDPE:

Proceso en autoclaveProceso en autoclave

Proceso tubularProceso tubular

Proceso en autoclave Proceso en autoclave → → emplea emplea

~~ un reactor autoclave con agitación. un reactor autoclave con agitación.

~~ emplea flujo continuo con una relación emplea flujo continuo con una relación L/D L/D que va de 2:1 a 20:1. que va de 2:1 a 20:1.

El proceso en autoclave puede producir El proceso en autoclave puede producir resinas de LDPE con un amplio intervalo de resinas de LDPE con un amplio intervalo de distribuciones de pesos moleculares, DPM.distribuciones de pesos moleculares, DPM.

Proceso tubular Proceso tubular →→ ~ ~ el reactor consiste en un tubo largo el reactor consiste en un tubo largo con relaciones L/D mayores que 12000:1 con relaciones L/D mayores que 12000:1

~ ~ no hay agitación mecánica no hay agitación mecánica →→ la la

operación continua puede producir un flujo operación continua puede producir un flujo tapón. tapón.

La DPM generalmente está entre los extremos La DPM generalmente está entre los extremos que se pueden conseguir mediante autoclave.que se pueden conseguir mediante autoclave.

En ambos procesos, los separadores En ambos procesos, los separadores descendentes del reactor operan a descendentes del reactor operan a presiones más bajas, separando el etileno presiones más bajas, separando el etileno que no reaccionó del polímero. que no reaccionó del polímero.

Sólo de un 10 a un 30% del etileno es Sólo de un 10 a un 30% del etileno es convertido en polietileno por paso a través convertido en polietileno por paso a través del reactor. del reactor.

POLIMERIZACIÓN POR COORDINACIÓN: producción POLIMERIZACIÓN POR COORDINACIÓN: producción de HDPEde HDPE

Dan lugar a este proceso:Dan lugar a este proceso: Sales de metales de transiciónSales de metales de transición: forman : forman

compuestos de coordinación entre la sal compuestos de coordinación entre la sal del metal, el monómero y la cadena en del metal, el monómero y la cadena en crecimiento.crecimiento.

Monómeros: proceso muy general: : proceso muy general:

CO2Me Cl Ph

Monómeros con grupos Monómeros con grupos Monómeros con gruposextractores dadores resonantes

Catalizadores: Catalizadores: hay tres tipos:hay tres tipos:

Ziegler – Natta: Ziegler – Natta: tiene dos componentes:tiene dos componentes:• haluros de metal de transición ( V, Ti , Zr )haluros de metal de transición ( V, Ti , Zr )• activador organometálico ( alquil-metal: Al, Sn)activador organometálico ( alquil-metal: Al, Sn)

Catalizador de un solo componente:Catalizador de un solo componente:

• compuesto por un óxido de un metal de compuesto por un óxido de un metal de transición (Cr, Mo) adsorbido sobre un soporte transición (Cr, Mo) adsorbido sobre un soporte de sílice o alúmina (SiOde sílice o alúmina (SiO22, Al, Al22OO33).).

Catalizador de un solo componente:Catalizador de un solo componente: • el complejo activo es un metal de transición con el complejo activo es un metal de transición con

la característica de que alguno de sus ligandos la característica de que alguno de sus ligandos sea un grupo alquilo.sea un grupo alquilo.

Mecanismo de la reacción Mecanismo de la reacción →→ es complejo es complejo

~~ dos tipos según que complejo utilicemos : dos tipos según que complejo utilicemos :

* * monometálicomonometálico

** bimetálico. bimetálico.

Complejo monometálicoComplejo monometálico: sistema heterogéneo. : sistema heterogéneo.

Etapas:Etapas: 1.-Coordinación de la olefina al orbital vacío 1.-Coordinación de la olefina al orbital vacío

del complejo.del complejo.

2.-Inserción de la olefina al complejo a través 2.-Inserción de la olefina al complejo a través de estado de transición de 4 centros.de estado de transición de 4 centros.

3.-Formación enlace sigma entre el átomo del 3.-Formación enlace sigma entre el átomo del metal y el carbono no sustituido de la olefina.metal y el carbono no sustituido de la olefina.

4.-Nueva coordinación de la olefina al orbital 4.-Nueva coordinación de la olefina al orbital vacío e inserción de la misma forma.vacío e inserción de la misma forma.

Complejo bimetálicoComplejo bimetálico: sistema homogéneo. Etapas:: sistema homogéneo. Etapas:

1.-Coordinación de la olefina al orbital vacío 1.-Coordinación de la olefina al orbital vacío del complejo.del complejo.

2.-Inserción de la olefina a través de estado de 2.-Inserción de la olefina a través de estado de transición de 6 centros.transición de 6 centros.

3.-Evolución a una nueva estructura donde un 3.-Evolución a una nueva estructura donde un átomo de la olefina queda coordinado a los átomo de la olefina queda coordinado a los dos metales y el grupo alquilo se inserta en el dos metales y el grupo alquilo se inserta en el otro carbono de la olefina.otro carbono de la olefina.

Común a ambos mecanismos Común a ambos mecanismos →→ etapa de etapa de transferencia:β-eliminación de hidrógeno.transferencia:β-eliminación de hidrógeno.

Tres procesos comerciales importantes Tres procesos comerciales importantes →→ en la en la polimerización del HDPE:polimerización del HDPE:

en disolución en disolución en suspensión en suspensión

en fase gaseosa en fase gaseosa

Los catalizadores son del tipo:Los catalizadores son del tipo:

óxido de un metal de transición óxido de un metal de transición Ziegler − Natta. Ziegler − Natta.

Funcionamiento de las resinas de HDPE Funcionamiento de las resinas de HDPE ( con propiedades idénticas) ( con propiedades idénticas) → → varia si las varia si las resinas se producen mediante procesos resinas se producen mediante procesos diferentes. diferentes.

La DPM del HDPE es controlada por:La DPM del HDPE es controlada por: tipo de catalizador usado en la polimerización tipo de catalizador usado en la polimerización tipo de proceso de fabricación empleado.tipo de proceso de fabricación empleado.

Descripción de propiedadesDescripción de propiedades

Polietilenos Polietilenos →→ termoplásticos muy versátiles con una gran variedad de termoplásticos muy versátiles con una gran variedad de usos en muchas áreas de aplicación.usos en muchas áreas de aplicación.

Películas y en el moldeado por inyección.Películas y en el moldeado por inyección.

Cada uso final requiere condiciones balanceadas entre las variables. Cada uso final requiere condiciones balanceadas entre las variables.

Las más importantes son: T Las más importantes son: T fusiónfusión, densidad, PM, DPM y grado de , densidad, PM, DPM y grado de ramificación. ramificación.

Se requiere un equilibrio adecuado de aquellas variables de propiedad en la Se requiere un equilibrio adecuado de aquellas variables de propiedad en la determinación de la mejor resina para una aplicación en particular. determinación de la mejor resina para una aplicación en particular.

No obstante, los efectos de la ramificación con cadenas largas son muy No obstante, los efectos de la ramificación con cadenas largas son muy importantes para la comprensión de la naturaleza del LDPE.importantes para la comprensión de la naturaleza del LDPE.

Usos y aplicaciones del polietilenoUsos y aplicaciones del polietileno

El Polietileno se caracteriza por:El Polietileno se caracteriza por: buena resistencia químicabuena resistencia química falta de olorfalta de olor no toxicidadno toxicidad poca permeabilidad para el vapor de aguapoca permeabilidad para el vapor de agua excelentes propiedades eléctricas excelentes propiedades eléctricas ligereza de peso. ligereza de peso.

Se emplea en tuberías, fibras, películas, Se emplea en tuberías, fibras, películas, aislamiento eléctrico, revestimientos, envases, aislamiento eléctrico, revestimientos, envases, utensilios caseros, aparatos quirúrgicos, utensilios caseros, aparatos quirúrgicos, juguetes y artículos de fantasía.juguetes y artículos de fantasía.

Las primeras aplicaciones del polietileno se basaron en Las primeras aplicaciones del polietileno se basaron en sus excelentes propiedades eléctricas.sus excelentes propiedades eléctricas.

1945 se empieza a utilizar como aislante en los cables 1945 se empieza a utilizar como aislante en los cables submarinos y otras formas de recubrimiento de submarinos y otras formas de recubrimiento de conductores.conductores.

Recientemente han adquirido mayor importancia los Recientemente han adquirido mayor importancia los usos que se basan en su inercia y su resistencia al usos que se basan en su inercia y su resistencia al agua.agua.

Hoy se usa en grado cada vez mayor para hacer Hoy se usa en grado cada vez mayor para hacer botellas y otros envases, tuberías para agua y película botellas y otros envases, tuberías para agua y película para envolver, usos que consumen más de la mitad del para envolver, usos que consumen más de la mitad del polietileno producido. polietileno producido.

Algunos de los usos más importantes:Algunos de los usos más importantes:

CablesCables Envases, vasijas y tubosEnvases, vasijas y tubos PelículaPelícula Revestimiento del papelRevestimiento del papel FilamentosFilamentos Instalaciones químicasInstalaciones químicas

CablesCables

Aislante para los cables submarinos. Aislante para los cables submarinos. ~~ la escasa permitividad la escasa permitividad ~~ la resistencia al agua la resistencia al agua

son de especial utilidad. son de especial utilidad.

1940 usado como aislante en los cables de alta frecuencia en las 1940 usado como aislante en los cables de alta frecuencia en las instalaciones de radarinstalaciones de radar

~~ el factor de potencia el que tiene la máxima importancia. el factor de potencia el que tiene la máxima importancia.

Muchos otros tipos de cables para usos militares y civiles han empleado Muchos otros tipos de cables para usos militares y civiles han empleado también el PE como aislante. también el PE como aislante.

Más recientemente, una salida importante para el PE se ha encontrado en Más recientemente, una salida importante para el PE se ha encontrado en la construcción de cables en los cuales el polímero se usa no como aislante la construcción de cables en los cuales el polímero se usa no como aislante eléctrico, sino como envoltura exterior. eléctrico, sino como envoltura exterior.

~~ puede considerarse como sustitutivo del plomo. puede considerarse como sustitutivo del plomo.

Envases, vasijas y tubosEnvases, vasijas y tubos

Botellas, vasos y otros recipientes, tanto en:Botellas, vasos y otros recipientes, tanto en: industria industria →→ manipulación de materias corrosivas manipulación de materias corrosivas hogar hogar →→ diversos líquidos. diversos líquidos.

En esas aplicaciones, las principales ventajas son:En esas aplicaciones, las principales ventajas son:~~ la inercia, la inercia, ~~ el poco peso el poco peso ~~ y menor probabilidad de que se rompa, comparado al vidrio. y menor probabilidad de que se rompa, comparado al vidrio.

El PE se utiliza en frascos lavadores de laboratorio y en frascos El PE se utiliza en frascos lavadores de laboratorio y en frascos para la pulverización de cosméticos. para la pulverización de cosméticos.

El PE se usa mucho para cierres de diversos tipos.El PE se usa mucho para cierres de diversos tipos.

PelículaPelícula

Su uso se basó originalmente en la combinación de:Su uso se basó originalmente en la combinación de: buenas propiedades mecánicas buenas propiedades mecánicas con una baja permeabilidad al vapor de aguacon una baja permeabilidad al vapor de agua

y por ello sirve para empaquetar productos alimentarios, y por ello sirve para empaquetar productos alimentarios, aplicación en la cual su flexibilidad a baja temperatura hace aplicación en la cual su flexibilidad a baja temperatura hace satisfactorio su uso en los refrigeradores. satisfactorio su uso en los refrigeradores.

También sirve para la protección de objetos metálicos, equipo También sirve para la protección de objetos metálicos, equipo eléctrico, piezas grandes de maquinaria y vehículos, para evitar eléctrico, piezas grandes de maquinaria y vehículos, para evitar su deterioro a consecuencia de la humedad. su deterioro a consecuencia de la humedad.

Se puede usar para empaquetar ciertos productos Se puede usar para empaquetar ciertos productos

alimentarios:alimentarios:~ ~ la transparencia, la transparencia, ~~ la tenacidad la tenacidad ~~ y la resistencia al desgarramiento y la resistencia al desgarramiento son las cualidades importantes. son las cualidades importantes.

La película de PE puede convertirse fácilmente en bolsas en La película de PE puede convertirse fácilmente en bolsas en maquinaria automática.maquinaria automática.

Los adhesivos para el PE no dan resultado. Los adhesivos para el PE no dan resultado.

La irradiación gamma de la película de PE mejora señaladamente La irradiación gamma de la película de PE mejora señaladamente la retención de tinta. la retención de tinta.

Un uso especial interesante de la película de PE es la construcción Un uso especial interesante de la película de PE es la construcción de globos para las investigaciones a grandes altitudes.de globos para las investigaciones a grandes altitudes.

Revestimiento del papelRevestimiento del papel

Otro uso del polietileno en forma de Otro uso del polietileno en forma de película es el revestimiento del papel para película es el revestimiento del papel para reducir la permeabilidad al vapor de agua reducir la permeabilidad al vapor de agua y mejorar las propiedades mecánicas. y mejorar las propiedades mecánicas.

Un uso semejante del PE es el Un uso semejante del PE es el mejoramiento de las propiedades del mejoramiento de las propiedades del revestimiento de parafina aplicado al revestimiento de parafina aplicado al papel.papel.

FilamentosFilamentos

El bajo PEl bajo Pfusiónfusión del PE limita seriamente su uso como del PE limita seriamente su uso como fibra textilfibra textil

pero se han hecho tejidos para tapicería de automóviles con pero se han hecho tejidos para tapicería de automóviles con monofilamentos de polietileno.monofilamentos de polietileno.

El PE no se tiñe fácilmente. El PE no se tiñe fácilmente.

Los filamentos se usan en el estado estirado en frío, Los filamentos se usan en el estado estirado en frío, limitación a la utilidad de este material es el aflojamiento que se limitación a la utilidad de este material es el aflojamiento que se

produce a temperaturas elevadas. produce a temperaturas elevadas.

El deterioro mecánico a la luz solar es también un El deterioro mecánico a la luz solar es también un problema.problema.

Instalaciones químicasInstalaciones químicas

Construcción de instalaciones químicas en las Construcción de instalaciones químicas en las cuales se necesita cierta resistencia a los cuales se necesita cierta resistencia a los productos químicos. productos químicos.

La película de PE se ha usado para construir La película de PE se ha usado para construir pisos resistentes a los ácidos.pisos resistentes a los ácidos.

Pueden resumirse entonces las principales Pueden resumirse entonces las principales aplicaciones de los distintos tipos de polietileno aplicaciones de los distintos tipos de polietileno en el siguiente cuadro:en el siguiente cuadro:

Polietileno de baja densidadPolietileno de baja densidad película termocontraíblepelícula termocontraíble

envasamiento automáticoenvasamiento automático

bolsas industriales bolsas industriales film para agro film para agro

bolsas de uso general bolsas de uso general

cables eléctricos (aislantes)cables eléctricos (aislantes)

tuberías para riego tuberías para riego

tubos y pomostubos y pomos

Polietileno de alta densidadPolietileno de alta densidad cañoscaños

envases sopladosenvases sopladosbotellasbotellas

bidones bidones

contenedores industriales contenedores industriales

cajones cajones

bolsas de supermercado bolsas de supermercado

macetasmacetas

Proceso de formación de Proceso de formación de Polietileno de Baja DensidadPolietileno de Baja Densidad

Materias Primas :Materias Primas : La industria petroquímica emplea como La industria petroquímica emplea como

materias químicas básicas las olefinas y los materias químicas básicas las olefinas y los aromáticos obtenidos a partir del gas natural y aromáticos obtenidos a partir del gas natural y de los productos de refinación del petróleo , de los productos de refinación del petróleo , entre los que se encuentra el etileno .entre los que se encuentra el etileno .

La escasa disponibilidad de estos La escasa disponibilidad de estos hidrocarburos ha obligado a la industria a usar hidrocarburos ha obligado a la industria a usar procesos especiales para producirlosprocesos especiales para producirlos

Obtención de EtilenoObtención de Etileno

El etileno se obtiene por el proceso de El etileno se obtiene por el proceso de Desintegración TérmicaDesintegración Térmica : :

Países con yacimientos ricos en gas natural Países con yacimientos ricos en gas natural usan como carga propano y butano. usan como carga propano y butano.

Cuando no se dispone de éstos se usa como Cuando no se dispone de éstos se usa como carga el etano. carga el etano.

Los productos principales de la reacción son el Los productos principales de la reacción son el etileno , el metano , y el hidrógeno.etileno , el metano , y el hidrógeno.

Obtención del EtilenoObtención del Etileno

La carga más usada en las refinerías de La carga más usada en las refinerías de Europa es una fracción denominada nafta Europa es una fracción denominada nafta o gasolina pesada:o gasolina pesada:

- Proviene de la destilación primaria .- Proviene de la destilación primaria .

- Moléculas de 5 a 12 átomos de C .- Moléculas de 5 a 12 átomos de C .

- Uso de fracciones más pesadas .- Uso de fracciones más pesadas .

Obtención de EtilenoObtención de Etileno

El aprovechamiento de fracciones líquidas procura toda una serie de olefinas, El aprovechamiento de fracciones líquidas procura toda una serie de olefinas, entre las que se encuentra el etileno . Usando como carga gasolina pesada: entre las que se encuentra el etileno . Usando como carga gasolina pesada:

- 33 % etileno- 33 % etileno - 10 % propileno- 10 % propileno - 20 % gasolina de alto octano- 20 % gasolina de alto octano

- 19 % gases ligeros ricos en CH- 19 % gases ligeros ricos en CH33 e H e H22

- 8 % butilenos- 8 % butilenos - 5 % combustóleo- 5 % combustóleo

Obtención de EtilenoObtención de Etileno

La separación de olefinas se hace físicamente , La separación de olefinas se hace físicamente , sometiendo a los gases que salen del proceso sometiendo a los gases que salen del proceso de desintegración a una serie de separaciones de desintegración a una serie de separaciones por medio de columnas de separación .por medio de columnas de separación .

Obtención de EtilenoObtención de Etileno

Obtención de etileno con un 98-99 % de Obtención de etileno con un 98-99 % de pureza , suficiente para la fabricación de pureza , suficiente para la fabricación de óxido de etileno , pero no para hacer óxido de etileno , pero no para hacer polietileno de alta densidad lineal (pureza polietileno de alta densidad lineal (pureza de 99,9 % ) , que deberá someterse a de 99,9 % ) , que deberá someterse a procesos de purificación : aumentando su procesos de purificación : aumentando su precio .precio .

Diagrama de BloquesDiagrama de Bloques

La fabricación de polietileno se lleva a La fabricación de polietileno se lleva a cabo en gran parte según el proceso de cabo en gran parte según el proceso de baja presión desarrollado en Alemania en baja presión desarrollado en Alemania en los años 1954-1955 por Ziegler .los años 1954-1955 por Ziegler .

Empleando catalizadores especiales es Empleando catalizadores especiales es posible a bajas temperaturas ( 85-90ºC ) posible a bajas temperaturas ( 85-90ºC ) obtener un producto dotado de unas obtener un producto dotado de unas propiedades de solidez , que no alcanzan propiedades de solidez , que no alcanzan otros procedimientos .otros procedimientos .

Diagrama de BloquesDiagrama de Bloques Reacción Descomposición del Purificación Secado

catalizador Etileno

Gas residual vapor

Destilación

en corriente Impurezas de vapor secador

Recipiente de recipiente de agua polimerización descomposición polietileno separación vapor dispersante del de dispersante agua catalizador

Etapas de ObtenciónEtapas de Obtención

El proceso puede dividirse en tres etapas:El proceso puede dividirse en tres etapas:

- Polimerización- Polimerización - Separación de la suspensión - Separación de la suspensión - Secado del polímero- Secado del polímero

PolimerizaciónPolimerización

Antes de entrar en la instalación :Antes de entrar en la instalación :

Filtración de etileno de elevada pureza .Filtración de etileno de elevada pureza .

Descompresión del gas hasta Descompresión del gas hasta ~ ~ 10 bares.10 bares.

Se mezcla con :Se mezcla con :

- H- H22 ’’regular longitud de la cadena. regular longitud de la cadena.

- Buteno o propileno - Buteno o propileno ’’ densidad densidad

PolimerizaciónPolimerización

Dosificadores y conductos separados Dosificadores y conductos separados hacen llegar al gas y al catalizador en hacen llegar al gas y al catalizador en suspensión a los reactores de suspensión a los reactores de polimerización.polimerización.

La reacción tiene lugar a 10 bares y a La reacción tiene lugar a 10 bares y a 88 ºC, produciéndose la transformación 88 ºC, produciéndose la transformación casi completa a polietileno .casi completa a polietileno .

Separación de la SuspensiónSeparación de la Suspensión

La suspensión del polímero sale de forma continua del La suspensión del polímero sale de forma continua del reactor a un depósito donde se desgasifica la muestra.reactor a un depósito donde se desgasifica la muestra.

Se desprenden HSe desprenden H22 y gases inertes . y gases inertes .

La suspensión se separa en un decantador :La suspensión se separa en un decantador : - Fase acuosa - Fase acuosa ’’dispersante dispersante - Fase orgánica - Fase orgánica ’’ disolvente disolvente Ahorro en materias primas y energíaAhorro en materias primas y energía

Secado del PolímeroSecado del Polímero

El polietileno se arrastra con vapor y se El polietileno se arrastra con vapor y se separa por centrifugación .separa por centrifugación .

El polvo húmedo resultante se seca con El polvo húmedo resultante se seca con aire en un sacador de lecho fluidizado y se aire en un sacador de lecho fluidizado y se impulsa con aire hacia un silo .impulsa con aire hacia un silo .

ElaboraciónElaboración

El polímero llega al mercado en forma de :El polímero llega al mercado en forma de : 1. Polvo : se estabiliza , eventualmente se le 1. Polvo : se estabiliza , eventualmente se le

ensaca y se le dispondrá para el transporte .ensaca y se le dispondrá para el transporte . 2. Granulado : el polvo se funde en una 2. Granulado : el polvo se funde en una

máquina de extrusión y a continuación se máquina de extrusión y a continuación se granula . La granza , después de secada se granula . La granza , después de secada se almacena en un silo , para desde allí almacena en un silo , para desde allí comercializarla . comercializarla .

Empresas Españolas: que trabajan con PE alta y baja Empresas Españolas: que trabajan con PE alta y baja

densidaddensidad TERMOPLASTICOS IBI, S.L. (Alicante)TERMOPLASTICOS IBI, S.L. (Alicante)

INDUSTRIAS ANFRA, S.A. (Murcia)INDUSTRIAS ANFRA, S.A. (Murcia)

SCHOELLER WAVIN SYSTEMS, S.A (Sevilla)SCHOELLER WAVIN SYSTEMS, S.A (Sevilla)

PLASBEN, S.L. (Valencia) PLASBEN, S.L. (Valencia)

MERCOPACK, S.A (Zaragoza)MERCOPACK, S.A (Zaragoza)

CURVER PLASTICS IBERIA, S.A (Zaragoza)CURVER PLASTICS IBERIA, S.A (Zaragoza)

Entre otras…Entre otras…

BibliografíaBibliografía ““Manual de procesos químicos en la industria “Manual de procesos químicos en la industria “ George T. AustinGeorge T. Austin 5 ª Ed. (Inglés), 1 ª Ed. 19925 ª Ed. (Inglés), 1 ª Ed. 1992 Editorial Mc Graw Hill.Editorial Mc Graw Hill. ““Fundamentos de tecnología química “ Fundamentos de tecnología química “ Vollrath HoppVollrath Hopp 1994 Editorial Reverté1994 Editorial Reverté ““Introducción a la química industrial “Introducción a la química industrial “ Ángel Vian OrtuñoÁngel Vian Ortuño 2 ª Ed. 1996, Editorial Reverté2 ª Ed. 1996, Editorial Reverté

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““Enciclopedia del plástico 2000”; Centro empresarial del plástico.Enciclopedia del plástico 2000”; Centro empresarial del plástico.

www.telecable.es/personales/albatros1/quimica/industria/www.telecable.es/personales/albatros1/quimica/industria/polietilenopolietileno.htm.htm

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