PETROQUIMICA

La industria petroquímica comprende la elaboración de todos aquellos productos químicos que derivan de los hidrocarburos del petróleo y del gas natural.

La industria petroquímica nacional, tanto en su sector básico como en el secundario, fincó su desarrollo en los años sesentas y la primera parte de los setentas en la sustitución de importaciones y en la satisfacción de la creciente demanda del mercado interno. Puede afirmarse categóricamente que en los últimos años la petroquímica ha sido la rama más dinámica del sector industrial.

La industria petroquímica se divide en dos sectores: sector básico y sector secundario. El sector básico, cuyo desarrollo corresponde a Petróleos Mexicanos, comprende aquellos productos que sean susceptibles de servir como materias primas industriales básicas que sean resultado de los procesos petroquímicos fundados en la primera transformación química importante, o en el primer proceso físico importante que se efectúe a partir de productos o subproductos de refinación, de hidrocarburos naturales del petróleo. El sector secundario comprende aquellos productos que sean resultado de los procesos subsecuentes a los señalados en el párrafo anterior, en cuya elaboración puede operar indistintamente y en forma no exclusiva la Nación, los particulares o las sociedades de particulares que tengan una mayoría de capital mexicano.

Los sectores se subdividen en dos grandes grupos: productos de uso final y productos intermedios. Los primeros son aquellos que ya no sufren transformación y que se consumen por otras ramas o sectores de la actividad industrial. Los productos intermedios son los que sirven como materia prima para elaborar los de uso final u otros productos intermedios; se obtienen a partir de productos del sector básico o de productos intermedios del sector secundario. Los productos de uso final se han dividido a su vez en ocho ramas: Fibras artificiales y sintéticas (incluye sus polímeros), Resinas, Plastificantes, Fertilizantes, Plaguicidas, Elastómeros, Productos relacionados con elastómeros y Productos diversos (agentes tensoactivos, colorantes y pigmentos orgánicos y otros productos diversos).

En 1951 se producía azufre obtenido por recuperación del ácido sulfhídrico del gas natural. En 1960 se produjeron cinco productos: azufre, dodecilbenceno, propileno, tetrámero y alquilarilo pesado. En 1962 se añadieron amoniaco y anhídrido carbónico. En 1964 y 1965 se empezaron a producir los hidrocarburos aromáticos: benceno, tolueno, xilenos, etilbenceno, orto-xileno y aromáticos pesados, así como también heptano y hexano. en 1976 se elaboraron 36 productos. Actualmente PEMEX produce 45 productos aparte de especialidades petroquímicas.

Aun cuando la elaboración de productos de origen petroquímico data de los años cincuentas y algunos de ellos de los cuarentas, su incremento se hace más notable a partir de 1960; en ese año la producción en el sector secundario estaba representada de la siguiente manera: fibras de acetato de celulosa, fibras poliamídicas (nylon) y su polímero (1957), varios tipos de resinas; dos tipos de fertilizantes: sulfato y nitrato de amonio (1959); un tipo de plaguicida (DDT en 1959); no se elaboraban elastómeros; en productos diversos sólo se producían agentes tensoactivos (y de estos solamente el dodecilbencensulfonato de sodio), nitrato de amonio explosivo, algunos colorantes y ácido acetilsalicílico; en productos intermedios sólo se producía ácido nítrico para elaborar nitrato de amonio fertilizante y explosivo, ácido salicílico para elaborar el ácido acetilsalicílico, anhídrido ftálico, formaldehído, cloral y clorobenceno para elaboración de DDT. En el sector básico solamente se tenía la elaboración de azufre, tetrámero, dodecilbenceno y alquilarilo pesado, recién iniciada la de los tres últimos.

Petróleos Mexicanos utiliza los siguientes hidrocarburos como materia prima: gas natural, etano, gas licuado y gasolina.

El abastecimiento de estos hidrocarburos ha sido satisfactorio, ya que se dispone de todos ellos en cantidades suficientes, excepto propileno, razón por la cual sólo se ha desarrollado parcialmente el grupo de productos derivados del gas licuado.

En 1960 se importaron 15 productos, en 1970 la cifra fue de 37 y se dejó de importar uno. Entre los principales productos petroquímicos importados en 1975, destacan por parte del sector secundario: sulfato de amonio, fosfato de amonio, tereftalato de dimetilo, nitrato de amonio, colorantes, urea y ácido tereftálico y por parte del sector básico: amoniaco, polietileno A.D., polipropileno, óxido de etileno, butadieno, estireno y óxido de propileno. Otros productos que se importaban eran: fibras poliéster, politereftalato de etileno (fibras sintéticas), policloruro de vinilo (resinas y plastificantes), gutión metílico, sevin, parationes (fertilizantes y plaguicidas), hule neopreno (elastómeros), colorantes, metionina, éteres de celulosa (productos diversos), diisocianato de difenilmetano, fenol, metacrilato de metilo, toluendiisocianato, acrilatos, acrilamida (productos intermedios) y en el sector básico acetald ehído, acrilonitrilo, cloruro de etilo, cloruro de vinilo y tetrámero. En 1987 se importaban 36 y se dejaron de importar once. En la actualidad han disminuido ostensiblemente las importaciones debido a que se ha aumentado la capacidad productiva o a que se han construido plantas para la producción de estos productos. Los principales productos de importación se ilustran en la tabla 4 junto con los que se dejaron de importar destacando por su importancia el amoniaco, benceno, metanol, óxido de etileno, tolueno y en menor medida noneno, naftaleno y cloruro de vinilo.

Industria Petroquímica Básica

Importación (Toneladas)

Producto 1960 1970 1975 1980 1983 Polietileno B.D. 6,000 25,662 3,052 125,429 178,833 p-Xileno1 1,805 94,439 126,198 Cloruro de Vinilo 4,702 15,327 10,080 95,446 98,801 Estireno 4,434 4,417 28,543 76,728 93,552 Butadieno 27,347 21,522 54,820 76,180 Polietileno A.D. 14,748 36,086 26,043 63,735 Acetaldehído 20,743 9,154 58,159 59,056 Polipropileno 8,881 26,368 68,840 56,431 Dodecilbenceno 331 2,922 41,324 53,111 Isopropanol 216 4,256 5,787 18,036 41,914 Amoniaco 80,983 74,246 102,517 17 Metanol 3,859 58 5,935 149 Oxido de Etileno 11,897 19,481 34,421 Benceno 7,249 1,748 14,470 Cumeno 25,489 Etileno 67,5352 Tolueno 17,634 21 12,213 36,661 Otros Productos* 5,269 79,966 121,806 201,408 243,858 Total 130,346 287,900 409,019 971,114 1,092,668

*Se incluye los volúmenes de productos que fueron enviados a maquilar 1Incluye importaciones directas realizadas por las empresas 2Datos de 1982

De 1966 a 1969, la mayor parte de las exportaciones estuvieron a cargo del sector básico (dodecilbenceno y

aromáticos). De 1969 en adelante, ha tenido mayor participación el sector secundario, al poder colocar en el exterior, principalmente, fibras sintéticas y fertilizantes. Los productos que más han impactado son amoniaco (86% del total), metanol y en menor medida etileno y o-xileno. La industria petroquímica, por el gran número de productos que comprende, es de las actividades productivas que tienen mayor interrelación con las demás ramas de la actividad económica.

Industria Petroquímica Básica Exportación (Toneladas)

Producto 1970 1975 1980 1983 Acrilonitrilo 507 Amoniaco 37,828 710,100 743,824 Benceno 37,614 2,991* Butadieno 7,489 Dodecilbenceno 1,058 Etileno 1,738 42,818* 56,198* Metanol 45,100 55,012 Tolueno 1,103 46 m- y p-Xileno 26,223 o-Xileno 3,694 Total 65,998 47,562 798,064 861,719

*Se incluye maquila Si bien PEMEX no ha abastecido la demanda, el nivel de autosuficiencia es del 75% en promedio Los productos petroquímicos de uso final se consumen en su mayor parte por otras industrias que los

transforman en bienes de consumo o los emplean como insumos para elaborar otros bienes de consumo o de

producción. Los productos intermedios, tanto del sector básico, como del secundario, se consumen por la misma industria petroquímica para producir otros productos intermedios y productos de uso final.

Las fibras artificiales y sintéticas se consumen exclusivamente por la Industria Textil (excepto las que se destinan a cuerda para llantas y mecha para las boquillas de los cigarrillos). Los fertilizantes y plaguicidas se consumen por el Sector Agrícola (excepto cantidades pequeñas de plaguicidas que se usan en la ganadería y en la industria de la madera como preservativo). Los elastómeros y los productos relacionados con el hule se consumen exclusivamente por la Industria Hulera y ésta a su vez, suministra sus productos, principalmente llantas y cámaras, a las industrias constructoras de automóviles, motocicletas y bicicletas, así como al Sector Transportes, a la industria de zapatos y a otras más que usan bandas y otros productos de hule. Las demás ramas del grupo de productos de uso final tiene consumo muy diversificado. Las resinas sintéticas y se consumen por numerosas industrias: la industria de pinturas, que a su vez suministra sus productos a la rama de la construcción, al sector doméstico, a la de construcción de vehículos automotores, a la de construcción de carros de ferrocarril, a la industria manufacturera de muebles y a la de construcción de aparatos domésticos; la industria textil para acabados de telas; la industria de fabricación de calzado, como suelas y cuero sintético; la de prendas de vestir, como botones y algunos sustitutos de telas; la industria de cuero en acabados; la industria de la madera como adhesivos; la de imprenta, editorial e industrias conexas, como recubrimientos, adhesivos y material para pastas; la industria de construcción y reparación de maquinaria, aparatos, accesorios y artículos eléctricos como material de aislamiento, partes diversas y recubrimiento de cables eléctricos; la industria auxiliar automotriz en cubreasientos, partes y accesorios; la industria de proceso y sector municipal como resinas para tratamiento de agua y por las industrias manufactureras diversas como materia prima para elaborar tubos, juguetes, discos fonográficos, cintas magnetofónicas, muebles, material para envoltura, envases, empaques y otros artículos.

Los productos diversos también se consumen por numerosas industrias: la de pinturas, como solventes y pigmentos; la de alimentos balanceados para el sector ganadero; la industria de la minería como productos para la concentración de minerales; la industria del petróleo como productos de extracción, desemulsificantes y aditivos para gasolinas; la industria farmacéutica como materia prima; la industria de alimentos y bebidas, como saborizantes, preservativos, etcétera; la industria textil como colorantes y detergentes; la industria del cuero como curtientes sintéticos; la de construcción y reparación de productos metálicos como solventes y desengrasantes y el sector doméstico como detergentes.

Para satisfacer el consumo de productos de uso final, no ha sido suficiente la producción, por lo que es necesario efectuar compras al exterior. Estas importaciones mantienen una tendencia errática.

México ocupa el quinto lugar como productor de petroquímicos y primer lugar como productor de amoniaco. La industria petroquímica utiliza el 4.1% del crudo y el 13.2% del gas que se produce. El 85% de los petroquímicos provienen del gas natural y de hidrocarburos líquidos y el 15% de productos

derivados de la refinación del petróleo. Del total de petroquímicos básicos, el 23% se usa para elaborar fertilizantes, el 42% como materia prima para

petroquímicos secundarios y el 35% restante lo autoconsume PEMEX. De la inversión total para la construcción y operación de una planta petroquímica, el 10% se destina a diseño y

construcción (diseño e ingeniería 8 a 12%), de 40 a 50% se gasta en tanques, recipientes, columnas, válvulas y tuberías (de este equipo se puede fabricar en México del 40 al 70%, únicamente es necesario importar equipos para altas presiones o temperaturas; de materiales especiales o equipo móvil de alta potencia); el 8% se gasta en supervisión de la obra y el 12% en mano de obra (civil y electromecánica).

El 91.2% de productos petroquímicos se elaboran en Veracruz , 5.3% en Puebla y otro 3.5 se distribuye en 15 entidades destacando Querétaro, Jalisco, Distrito Federal y Coahuila.

El amoniaco y metanol se obtienen a partir del gas de síntesis producido preferentemente por reformación del gas natural. México es uno de los principales productores de amoniaco en el mundo y cuenta con la posibilidad de ser importante productor de metanol.

El propileno, butadieno y butilenos son subproductos que se obtienen en cantidades importantes cuando se parte de materiales más pesados que el etano, por lo que México es deficitario ya que las cantidades recuperadas de las integradoras catalíticas no son suficientes para satisfacer la demanda nacional.

Los aromáticos se obtienen fundamentalmente por reformación catalítica de naftas. La producción de benceno directamente recuperado de la corriente de reformación se complementa por medio de hidrodesalquilación de tolueno, que tiene un uso mucho más limitado como materia prima petroquímica. Siendo esta la ruta seleccionada en el país.

Los tres productos de gran importancia que se producen a partir del gas de síntesis son: amoniaco, metanol y ácido acético.

Se han otorgado patentes para procesos para la producción de metanol, etano, etilenglicol, acetato de vinilo, anhídrido acético, acetonitrilo, aromáticos y etileno a partir de gas de síntesis.

En México no existen proyectos para la asimilación tecnológica de los procesos anteriores en caso de adquirirse en el extranjero, tampoco existen proyectos de importancia para el desarrollo de tecnologías de productos secundarios a partir de gas de síntesis o metanol.

Las inversiones en petroquímica secundaria se han hecho a pequeña escala en plantas diseñadas sólo para cubrir la demanda nacional. Este tipo de inversión no solamente se ha traducido en costos poco competitivos, sino que además se ha desaprovechado la posibilidad de exportación. Únicamente en pocos casos, como son: ácido tereftálico, tereftalato de dimetilo, etilenglicol, hules sintéticos, negro de humo, algunos derivados de acetaldehído y PVC, las plantas petroquímicas se han construido a escala mundial y pensando en exportaciones importantes de productos secundarios; esto se ha logrado, en parte, por la confiabilidad en el suministro de materias primas para estas plantas.

En México la industria petroquímica básica ha incorporado plantas de mayor capacidad paralelamente a lo que acontece en el resto del mundo. Los grandes productores internacionales de resinas, hules, fibras o intermedios han desarrollado centros fabriles en los cuales incrementan su capacidad local con la adición de nuevas unidades o trenes de tamaños quizás no mucho mayores que en México, pero aprovechan las ventajas de una localización más racional para abatir costos de infraestructura y servicios, así como para sustituir unidades obsoletas por otras con mejores procesos. En México al contar con plantas localizadas en distintos lugares, se impide aprovechar tales economías de escala, por lo que los costos financieros obligan a tener productos menos competitivos en precio a pesar de contar con ventajas en cuanto a materias primas o incluso por utilizar buenas tecnologías.

Por otra parte, la falta de disponibilidad de algunas materias primas de carácter básico ha obligado al uso de rutas obsoletas e insuficientes comparadas con el dinamismo de los avances tecnológicos que tienden a usar rutas más cortas o directas o bien, tienen posibilidad de obtener subproductos considerados como petroquímicos básicos.

Los diferentes componentes tecnológicos que intervienen en una planta de proceso son: licencia de proceso, ingeniería básica y de detalle, diseño de bienes de capital e ingeniería de construcción. El impacto de estos rubros sobre la inversión total del proyecto alcanza un 18.5% en promedio repartido de la siguiente forma:

Licencia de proceso 2.5% Diseño de bienes de capital 5.0% Ingeniería básica y de detalle 7.0% Ingeniería de construcción 4.0% Las cifras anteriores representan promedios ya que en algunos casos es menor. En México el IMP es el único que hace investigación en petroquímica básica. En el área de petroquímica

secundaria pocas compañías destinan recursos para investigación y desarrollo y cuentan con un departamento bien estructurado y organizado. Muy pocas cuentan con plantas piloto y/o laboratorio de aplicaciones para mejorar, optimizar y desarrollar sus procesos o productos. En las compañías nacionales que destinan presupuesto a investigación lo hacen en menos de 1.5% de sus ventas mientras que en países desarrollados fluctúa entre 3 y 4%.

Los centros de investigación existentes (académicos y de servicios) podrían ser un importante recurso para impulsar el desarrollo tecnológico. La falta de vinculación universidad-industria ha impedido la participación de las universidades. Las causas más importantes son: falta de conocimiento de la capacidad de los centros por parte de la industria; desconocimiento de los problemas y necesidades de la industria por parte de los centros; y la inexistencia de instrumentos de promoción de los centros que le permitan hacer llegar el beneficio de sus servicios a los clientes potenciales.

Otra falla de las empresas es la falta de vinculación con centros de información científica y tecnológica. Pocas empresas han buscado este tipo de apoyo. La mayoría la ha utilizado para resolver problemas operativos a corto plazo o estructurar proyectos de inversión para ampliaciones o nuevas plantas y sólo en algunos casos se ha recurrido a actualizar la información tecnológica referente a tendencias e innovaciones de procesos, productos y equipos para definir estrategias de planeación tecnológica que le permitan mantener o incrementar su nivel competitivo a mediano y largo plazo.

La mayoría de las empresas petroquímicas no han considerado a la tecnología como uno de los factores que determinan su competitividad. El bajo costo de importación de licencias o de la asistencia técnica las inclinó en el pasado a recurrir a fuentes extranjeras, así como contar con mercados internos protegidos; el no incurrir en mercados de exportación, les permitió mantener márgenes de ganancia aceptables a pesar de utilizar procesos o fabricar productos poco competitivos. Esto se tradujo en una ausencia de políticas empresariales en cuanto a innovación; solamente sobreviven en la actualidad aquellas empresas que contaron con una visión a mediano y largo plazo y que realizaron esfuerzos importantes no sólo en asimilación, sino también en investigación y desarrollo.

Varios otros factores intervienen en el atraso en que se encuentra la petroquímica, por ejemplo, la poca vinculación con otras ramas como bienes de capital, almacenamiento, empaque, transporte, etcétera. Se debe empezar a desarrollar una industria de tamaño considerable en el área de pailería que cuente con gran capacidad para diseñar y

construir tanques, torres y equipo de intercambio. Tenemos limitaciones en la fabricación de materiales, sobre todo en aceros especiales, hasta la estructuración de empresas para la fabricación de equipos especializados.

Otro de los factores que afectan el desarrollo tecnológico es el condicionamiento de los licenciadores en cuanto a compra y diseño de equipos especiales con un fabricante extranjero, normalmente del país de origen de la tecnología. Aunado a lo anterior, existen las limitaciones impuestas por el licenciador en cuanto a garantía de funcionamiento de la planta si no se cumplen las normas y especificaciones para el diseño y construcción del equipo, lo que ocasiona que éste tenga que ser importado, lo que nos hace dependientes de refacciones, partes de equipo y reparación del mismo.

La industria petroquímica básica consiste en la realización de procesos químicos o físicos para la elaboración de compuestos a partir, total o parcialmente de hidrocarburos naturales de petróleo o de hidrocarburos que sean producto o subproducto de las operaciones de refinación.

Su importancia estratégica radica fundamentalmente en la función que tiene como fuente de aprovisionamiento de materias primas para la petroquímica secundaria.

Existen más de 2,500 productos químicos orgánicos derivados, que provienen principalmente del petróleo. Estos productos se fabrican comercialmente en base a cinco puntos de partida. Metano, etileno, propileno, alifáticos de cuatro carbonos y superiores, y aromáticos .

El sector básico de la industria petroquímica tiene, entre otros, los siguientes objetivos: a) Lograr en el menor tiempo una razonable autosuficiencia en el suministro de las materias primas del sector

básico de la industria petroquímica para satisfacer el consumo. b) Producir petroquímicos básicos en exceso de las necesidades del país para ser exportados y obtener divisas

con qué pagar los materiales, equipo y tecnología extranjeros. Los productos petroquímicos del sector básico se consumen principalmente por el sector secundario para

transformarlos en productos intermedios y productos de uso final; también se consumen por el propio sector para transformarlos en sus respectivos productos intermedios y productos de uso final.

No obstante que se cuenta con mercados para productos intermedios, existen algunos problemas que frenan la concurrencia de nuevos inversionistas, los más importantes son el monto de la inversión promedio por tonelada de capacidad, los problemas que se derivan del tamaño relativo del mercado, la sofisticación de la tecnología requerida y la disposición de personal calificado para el diseño, construcción y operación de las plantas.

Un rasgo distintivo de las plantas de productos petroquímicos intermedios es su alto grado de automatización que, combinado con el uso de las economías de escala, permiten una operación rentable.

En México, como en la mayoría de los países en vías de desarrollo, la investigación básica en intermedios es escasa comparada con sus necesidades. Ante la disyuntiva de crear su propia tecnología que requiere de grandes inversiones y de un periodo de maduración bastante prolongado o importarla, se ha optado por adquirirla del exterior o en algunos casos adaptarla. En este sector, se presentan con frecuencia innovaciones que hacen obsoletas a corto plazo a la mayoría de las tecnologías empleadas, al establecer nuevas rutas, nuevas materias primas y nuevas aplicaciones de los productos petroquímicos intermedios.

El balance de la oferta-demanda, está constituido por 81 productos de fabricación nacional, elaborados por 74 empresas, y por 19 productos de importación. El grado de aprovechamiento promedio de la capacidad instalada de productos intermedios para el periodo de 1977 a 1983 fue del orden del 70.40%.

La participación de 74 empresas en esta subrama ha dado como resultado que sólo 10 empresas detenten el 75% de la capacidad instalada, entre las que destacan principalmente Celanese Mexicana, S.A., Petrocel, S.A., Tereftalatos Mexicanos, S.A., FERTIMEX, S.A., Glicoles Mexicanos, S.A. y cinco empresas más, restando el 25% a 64 empresas.

La desconcentración geográfica de la capacidad instalada de esta subrama, se ha instrumentado durante los últimos años, pudiéndose observar que el 33.7% se encuentra en Veracruz, el 16.3% en Guanajuato, el 16.1% en el Estado de México, el 11.3% en Tamaulipas, el 5.9% en Tlaxcala y el 17.7% en los estados de Puebla, Coahuila, Distrito Federal, Durango, Chihuahua, Morelos, Michoacán, Nuevo León y San Luis Potosí.

Del total de productos fabricados en México, el 38% (31 productos) presentan situación monopólica, constituyendo el 32% del total de la capacidad instalada; el 59% (48 productos) cuentan con sólo dos fabricantes, aportando el 54% de la capacidad instalada y el 3% (dos productos) presentan situación de mercado atomizado, contribuyendo con el 14% del total de la capacidad instalada.

La balanza comercial de esta subrama a partir de 1981 comienza a tener saldos positivos en sus operaciones comerciales, siendo un número reducido de empresas las que se han caracterizado por generar divisas favorables en los superávits realizados. Esta problemática se debe, a que las empresas que componen esta subrama, concibieron la instalación de sus plantas en una política para satisfacer el mercado interno basada en la sustitución de importaciones

de estos productos, por lo que gran parte de la planta industrial actualmente instalada no es competitiva a nivel mundial.

La estructura accionaria presenta las siguientes características: el 78% (59 empresas) presentan una estructura accionaria de 56.3% de capital nacional privado, 26.5% de capital extranjero y 17.2% del estado. El 20.3% (15 empresas) presentan una estructura accionaria de aproximadamente el 85% de capital extranjero y 15% de capital mexicano. Este grupo de empresas se encuentra constituido por fabricantes de dodecilbencensulfonato de sodio.

Estratégicamente, el sector de especialidades está integrado por un gran número de empresas consideradas pequeñas que fincan su éxito en el servicio y la selectividad de mercados.

Las especialidades químicas como productos se caracterizan principalmente por: tener alto valor agregado; bajo volumen de venta; alta tecnología y baja inversión relativa. Sin embargo, aunque no tiene por sí mismas una gran participación en la economía del país, permiten y facilitan la elaboración de productos prioritarios de alto valor estratégico.

Estos se clasifican de acuerdo a su uso en los siguientes grupos: adhesivos, aditivos para lubricantes y combustibles, alimentos, colorantes, explosivos, farmoquímicos, hulequímicos, iniciadores y catalizadores, plaguicidas, plastificantes, saborizantes y fragancias, propelentes y refrigerantes, tensoactivos, y otras especialidades.

Destacan dentro de los grupos anteriores, por su volumen de producción, los siguientes productos: Adhesivos: p-Terbutilfenol Aditivos para lubricantes y combustibles: Fluido etílico Alimentos: Benzoato de sodio, cloruro de colina y metionina Colorantes: Colorantes dispersos Explosivos: Nitrato de amonio Farmoquímicos: Ácido acetilsalicílico y furazolidona Hulequímicos: Aceleradores, antioxidantes y antiozonantes Iniciadores y catalizadores: Octoatos metálicos y ácido p -toluensulfónico Plaguicidas: BHC, DDT y paratión metílico Plastificantes: Ftalato de dioctilo Saborizantes y fragancias: Benzoato de metilo y polietilenglicol Propelentes y refrigerantes: Clorofluorometanos Tensoactivos: Agentes tensoactivos no-iónicos. La producción de especialidades en México data de un poco antes de 1950, cuando se inició la producción de

plaguicidas. Para 1960 se producían una serie de productos, ahora sectorizados dentro de los siguientes grupos: alimentos, explosivos, farmoquímicos, iniciadores y catalizadores, y plaguicidas.

Las especialidades se consumen prácticamente en todas las ramas de la actividad industrial, por lo cual su crecimiento ha sido paralelo a las industrias que los insumen. Los grupos que tienen un mayor consumo son los aditivos para lubricantes y combustibles, plaguicidas y plastificantes, y en 1983 los explosivos.

La balanza comercial se ha caracterizado por ser históricamente deficitaria hasta la fecha. Las importaciones han presentado notables incrementos. En cuanto a las exportaciones, aunque han mostrado crecimientos mínimos, el valor de las mismas no es comparativo con las importaciones realizadas, ya que desde 1970 y hasta 1983 las exportaciones representaron el 14.5% del total de las importaciones.

Los productos que más impactaron por su alto valor en las importaciones y las exportaciones en la balanza comercial de esta subrama, prácticamente fueron los mismos durante el periodo 1975-1983. Durante 1975, el producto que más incidió por su alto valor, fueron los colorantes, así como el paratión metílico, la acrilamida, el dimetoato, paratión etílico, nitrato de celulosa y los agentes tensoactivos. Estas importaciones llegaron a representar el 55.8% del valor total en ese año. En 1980 la importación de colorantes llegó a su cifra récord en la historia de las importaciones de ese grupo, otros productos que impactaron la balanza fueron los agentes tensoactivos, metionina y nitrato de celulosa y llegaron a representar en conjunto, el 86% del valor total.

Durante 1983 el déficit de esta subrama descendió por la escasez de divisas para importar estos productos; los que más se importaron durante este año, fueron principalmente colorantes, nitrato de celulosa, metionina y aceleradores.

Durante 1975, los productos de mayor exportación fueron los plaguicidas y colorantes, así como también el fluido etílico, representando el 78% del valor total de las mismas. De 1975 a 1980, las exportaciones se incrementaron siendo el producto principal el fenato detergente, así como también los colorantes. Finalmente, durante 1983 las exportaciones mantuvieron el mismo nivel que en 1980, siendo los colorantes los principales.

El crecimiento de la inversión de esta subrama durante 1982, al igual que las otras subramas que integran la petroquímica secundaria, originó que parte de las empresas que la componen requirieran de financiamiento externo e interno, siendo estas las causas principales de que parte de esta subrama presente un desequilibrio en su estructura

financiera. El financiamiento externo o interno se dio en mucho menor proporción comparado con las otras subramas, debiéndose principalmente a la baja inversión relativa en la instalación de sus plantas y por ser poco intensiva en capital. Ante esta situación, las alternativas para establecer el equilibrio financiero son principalmente las provenientes del ahorro interno, el capital propio y la alta rentabilidad, en comparación con los demás productos que se articulan en la cadena productiva.

PRODUCTOS QUIMICOS DERIVADOS DEL METANO

Se ha señalado que cualquier sustancia orgánica sintética incluida en la lista de Beilstein puede prepararse de una manera u otra a partir de metano. Sin embargo, en esta sección sólo se estudiará un número relativamente pequeño de productos que pueden prepararse económicamente y cuya utilidad justifica un volumen de producción alto.

Por lógica, la industria química se divide en dos secciones, una de ellas comprende la producción y separación de las materias primas básicas ya mencionadas y la otra implica la conversión de estas materias primas en numerosos productos químicos comerciales.

El gas natural y el gas de refinería contienen materiales alifáticos que se producen por la descomposición térmica de las fracciones del petróleo. Los compuestos aromáticos se obtienen por reformación catalítica y procesos de desalquilación; se purifican por extracción y destilación.

El gas natural, tal como se extrae del subsuelo, contiene un gran número de compuestos entre los que se incluyen el hidrógeno, metano, etano, propano, butano, hidrocarburos pesados y sulfuro de hidrógeno. El metano puede recuperarse por medio de un proceso de absorción (el metano y el hidrógeno no se absorben) y los hidrocarburos remanentes se fraccionan para obtener componentes puros.

Puesto que el gas natural que sale de los pozos contiene humedad, es necesario deshidratarlo para evitar la congelación de la columna de absorción que opera a –20º C con una presión de unos 35 kg/cm2. El aceite absorbente suele ser una fracción de hexano. El gas que sale del absorbedor es en su mayor parte metano e hidrógeno, aunque también se disuelve algo de metano en el aceite. El metano se recupera circulando el aceite de absorción por un desmetanizador; el metano que sale de esta unidad contiene algo de etano y propano que se separan en otro absorbedor. Los hidrocarburos disueltos en el aceite que proviene de las dos columnas de absorción se separan de éste en un destilador de aceite ligero. La corriente de metano se circula por un absorbedor de aceite pesado para recuperar el aceite ligero que se incorpora en los absorbedores de aceite ligero. La mezcla de hidrocarburos del destilador de aceite ligero se envía a un sistema de destilación donde se separa en sus componentes: etano, propano, n-butano, iso-butano y gasolina natural.

Los gases de refinería contienen, además de los materiales presentes en el gas natural, etileno, propileno y butilenos. Por consiguiente cuando es necesario producir etano o propano de alta pureza, se requiere equipo de destilación adicional para separar el etileno del etano y el propileno del propano. Para separar butileno de butano, el método más común es la destilación extractiva con acetona como material de arrastre. El siguiente diagrama muestra los principales materiales derivados del metano.

Metano

HCNMetanos cloradosGas de síntesis Acetileno CS2

Amoniaco Productos Oxo

Metanol Adiponitrilo Acetonacianhidrina

CCl4 Productoscelulósicos

Sales deamonio

Acrilonitrilo

Urea

FormaldeídoMetilaminas

Cloruro de metilo

DMT Metacrilato de metilo

Acetatode vinilo

Clorurode vinilo

Neopreno Acido acrílico y sus ésteres

Etilenoclorado

ResinasSilicones

Fluorocarbonos

GAS DE SINTESIS

El método más importante para la conversión de metano en productos petroquímicos es por medio de hidrógeno o bien, de una mezcla de hidrógeno y monóxido de carbono. A esta mezcla se le conoce con el nombre de gas de síntesis.

En la actualidad, existen dos métodos importantes para la producción del gas de síntesis a partir de metano. El primero consiste en una reacción metano-vapor, donde se hace pasar metano y vapor a unos 900º C a través de un reactor tubular empacado con un catalizador de óxido de fierro activado. Dependiendo de las condiciones, se verifica una de las dos siguientes reacciones:

CH4 + H2O CO + 3 H2

CO + H2O CO2 + H2

El segundo método comercial se basa en la combustión parcial de metano para producir calor y el vapor necesario para la conversión. Por lo tanto, se puede considerar que la reacción se verifica en dos etapas. La etapa de combustión es

CH4 + 2 O2 CO2 + H2O seguida de la etapa de reacción,

CH4 + CO2 2 CO2 + 2 H2

CH4 + H2O CO + 3 H2 Este proceso suele llevarse a cabo con catalizadores de níquel en un intervalo de temperatura de 800-1,000º C. Los principales consumidores en la industria química de mezclas de gases obtenidos de la reformación de

metano son la fabricación de amoniaco, la síntesis de metanol y las reacciones de Fischer-Tropsch y de productos oxo. En México existen tres productos petroquímicos de gran importancia que se producen a partir del gas de síntesis: amoniaco, metanol y ácido acético.

El amoniaco se utiliza principalmente como materia prima para elaborar fertilizantes nitrogenados sólidos (nitrato de amonio, sulfato de amonio, urea, fosfato de amonio, etcétera); también se utiliza directamente como fertilizante mediante su aplicación directa a los suelos. En menor grado se utiliza como materia prima para elaborar caprolactama, acrilonitrilo, ácido nítrico, alquilaminas, alcanolaminas, sales de amonio, alquilenaminas, y otros productos. En México, es el producto que se produce en tercer lugar (923,000 tons) para lo cual cuenta con cinco plantas con una capacidad instalada de 2,565,250 en Cosoleacaque, Ver. (5 plantas para 1,550,000 tons.), Cd. Camargo, Chih. (155,000); lo que nos hace autosuficientes en la producción de amoniaco.

METANOL

El metanol que se consumía antes de 1926 se obtenía como subproducto de la destilación de la madera. Sin

embargo, en ese año apareció en el mercado el primer metanol sintético obtenido en Alemania. La síntesis del alcohol metílico es un proceso muy conocido. Se asemeja a la síntesis de amoniaco en cuanto a

que los catalizadores sólo operan a altas temperaturas, y la conversión y el equilibrio resultan muy favorecidos cuando se trabaja a presiones elevadas. Las condiciones de la reacción industrial son presiones de 250-350 atm. y temperaturas en el intervalo de 300-400º C. Los catalizadores que se usan están basados en óxido de zinc, que se mezcla con otros óxidos para lograr resistencia a la temperatura. Las diferencias entre las diversas plantas de metanol sintético son del mismo orden que las que existen entre las plantas de amoniaco. De hecho, muchas operaciones de amoniaco están diseñadas de tal manera que también se pueda producir metanol.

La producción de metanol casi siempre ha sido paralela a la de su principal producto derivado final, esto es, el formaldehído. Sin embargo, esto ha dejado de ser estrictamente cierto, pues en la actualidad se obtienen grandes cantidades de formaldehído que provienen de procesos de oxidación de hidrocarburos. Otros usos importantes del metanol son como disolvente, inhibidor, anticongelante y en la síntesis de metilaminas, cloruro de metilo, metacrilato de metilo, tereftalato de dimetilo, paratión metílico y algunos otros productos.

Petróleos Mexicanos produce metanol desde 1969 en su planta de San Martín Texmelucan, Pue. con una producción de 189,000 toneladas, el séptimo producto en producción y otro en los que México es autosuficiente. Se dispone de otras fuentes de metanol: el recuperado en la obtención de polímero para fibra poliéster obtenido del terftalato de dimetilo (DMT) y el recuperado en la hidrólisis del DMT al elaborar ácido tereftálico.

Estructura porcentual del consumo de metanol

Producto 1970 1975 1981 1985 Tereftalato de Dimetilo 29.8% 37.1% 39.8% Formaldehído 52.2% 30.5% 29.0% 26.9% Como Solvente y Otros Usos 48.7% 38.2% 21.9% 21.8% Otros Productos(1) 1.5% 12.0% 11.5% Total Toneladas 21,305 59,530 190,056 288,075

(1) Se refiere a: metacrilato de metilo, metilaminas, acrilato de metilo, éteres metílicos del etilenglicol, paratión metílico y acetato de metilo.

El formaldehído al igual que los fertilizantes nitrogenados es uno de los productos derivados de la

petroquímica secundaria y pertenece a la subrama de los productos intermedios. El formaldehído se utiliza como materia prima para elaborar diversos productos como: resinas urea-

formaldehído, fenólicas, melamina-formaldehído y acetales; hexametilentetramina, pentaeritritol, paraformaldehído, taninos sintéticos, trimetilol-propano y diisocianato de trifenilmetano. También se usa como preservativo, desinfectante y fungicida.

Desde antes de 1960 se produce y consume en México, hasta 1975 ocho empresas lo elaboraban con una capacidad conjunta de 59,610 toneladas y existían planes para instalar cinco plantas más en diferentes lugares de la República para producir otras 56,200 toneladas (en 1983 había una capacidad instalada de 160,833 toneladas, la sexta más grande en lo que se refiere a productos intermedios aunque con una producción de 78,122). La producción siempre ha sido suficiente para satisfacer el consumo.

El formaldehído puede obtenerse a partir de metanol ya sea por oxidación catalítica en fase vapor

CH3OH???? 1/2 O2 (aire) CH2O + H2O

o por una combinación de procesos de oxidación deshidrogenación.

CH3OH CH2O + H2

También puede obtenerse directamente a través de gas natural, metano y otros hidrocarburos alifáticos, pero este proceso forma mezclas de diversos materiales oxigenados.

Estructura porcentual del consumo de formaldehído

Productos 1970 1975 1981 1985 Resinas Urea Formaldehído 66.6% 64.5% 53.6% 54.2% Pentaeritritol 14.3% 11.7% Resinas Melamina Formaldehído 7.0% 6.2% 5.5% 5.7% Resinas Fenólicas 18.8% 24.0% 17.4% 19.5% Hexametilentetraamina 7.6% 5.3% 6.4% 6.1% Otros(2) 2.8% 2.7% Total Toneladas 23,508(1) 38,871(1) 96,610 136,098

(1) Estas cifras no incluyen lo correspondiente al ajuste (2) Se refiere a paraformaldehído y diisocianato de difenilmetano Puesto que tanto el formaldehído gaseoso como el líquido se polimerizan con facilidad a temperatura

ambiente, no está disponible en forma pura. En realidad, se vende como solución en agua al 37%, o en forma polimérica de paraformaldehído [HO(CH-O)n H, donde n está entre 8 y 50] o como trioxano.

En México se producen otros productos derivados del metanol como son: tereftalato de dimetilo, metacrilato de metilo, metilaminas, acrilato de metilo, éteres metílicos del dietilenglicol, paratión metílico y acetato de metilo.

Otra serie de productos derivados del gas de síntesis son los llamados productos oxo que son compuestos, principalmente alcoholes de más de cuatro carbonos, preparados por el llamado proceso oxo. Este proceso es un método para hacer reaccionar olefinas con monóxido de carbono e hidrógeno y producir aldehídos que contienen un átomo de carbono más que la olefina original; estos aldehídos a su vez se transforman en alcoholes. La primera reacción de este tipo que se estudió partía de etileno para producir tanto un aldehído como una cetona. De ahí se deriva

el nombre oxo, que fue adaptado del alemán oxierung, que significa cetonización. Sin embargo, aunque existen otros nombres, tal como hidroformilación, que serían más adecuados para describir el proceso, el término oxo ha quedado muy arraigado y difícilmente será cambiado. El catalizador de cobalto que se usa en estas condiciones está en forma de octacarbonilo de dicobalto e hidrocarbonilo de cobalto. Entre los productos oxo se incluyen el n-butanol, el iso-butanol, el propionaldehído, varios butiraldehídos, nitrilos, alcohol isooctílico, alcohol decílico y alcohol tridecílico.

METANOS CLORADOS

La cloración de metano puede llevarse a cabo ya sea térmica o fotoquímicamente para producir cloruro de metilo, cloruro de metileno, cloroformo y tetracloruro de carbono. Cuando se desea uno solo de estos materiales clorados, se utilizan otros métodos.

Aunque ha sido reemplazado por otros disolventes en sus aplicaciones de lavado en seco, el tetracloruro de carbono ha tenido un buen crecimiento como materia prima para la elaboración de clorofluorohidrocarburos. El siguiente en cuanto a volumen es el cloruro de metilo, que se usa para preparar silicones y tetrametilo de plomo. El cloruro de metilo se consume en la formulación de removedores de pintura, disolventes y aerosoles. El cloroformo es una materia prima para los fluorohidrocarburos.

Los clorofluorometanos que se producían en el país eran: triclorofluorometano, diclorodifluorometano y clorodifluorometano, conocidos como fluorocarbonos o freones 11, 12 y 22, respectivamente. Se emplean como refrigerantes, como propelentes en aerosoles y como agentes de soplado en la elaboración de espumas de poliuretano. Se estima que en el consumo de estos el clorodifluorometano participa con 35% y el resto corresponde a los otros.

Esta familia de productos se elaboraba en el país por dos empresas con capacidad instalada total de 8,510 toneladas anuales. Tal como se obtienen actualmente los freones 11 y 12, no tienen origen petroquímico, ya que se elaboran a partir de tetracloruro de carbono que a su vez se obtiene de carbono y azufre. PEMEX tenía en construcción una planta para elaborar 16,000 toneladas de tetracloruro de carbono para entrar en servicio en 1980, pero según datos de 1983 todo el tetracloruro que se consumía se importaba. Esto quizás se debió a la disminución esperada en el uso de los freones como propelentes en aerosoles como sucedió en otros países debido a la creencia de que estos productos afectan el ozono en la atmósfera.

DISULFURO DE CARBONO

El disulfuro de carbono se prepara por reacción catalítica del metano con vapor de azufre. La mayor parte de este se consume en la producción de rayón y celofán, en México no se produce. El otro uso es la producción de tetracloruro de carbono para la obtención de clorofluorometanos.

ACETILENO

Otro derivado del metano es el acetileno, este se prepara comercialmente en dos formas: a partir de carburo de calcio o utilizando hidrocarburos. La selección del método depende principalmente del hecho de que el acetileno no puede transportarse con facilidad, por lo que los grandes consumidores deben de estar cerca del punto de origen. La planta de carburo, a su vez, debe estar cercana a una fuente económica de energía eléctrica, puesto que cada kilogramo de carburo requiere 3.3 kw-h de electricidad.

El acetileno ha sido desde hace muchos años una materia prima esencial en la industria química. Los principales consumidores son los fabricantes de cloruro de vinilo, neopreno, acetato de vinilo, ácido acrílico y sus ésteres y etileno clorado. La demanda de acetileno ha disminuido debido a la competencia de materiales más económicos. En la actualidad se prefiere el etileno como materia prima en lugar del acetileno para el cloruro de vinilo y el acetato de vinilo; el propileno lo ha sustituido por completo en la fabricación de acrilonitrilo y también está penetrando en la de acrilatos, y el neopreno se puede preparar en la actualidad a partir de butadieno.

El cianuro de hidrógeno, otro derivado del metano, se prepara haciendo reaccionar una mezcla de aire, amoniaco y gas natural sobre un catalizador de platino. El convertidor se opera a una temperatura de unos 985o C y se debe tener cuidado de reducir al mínimo la descomposición del amoniaco y del metano, así como la oxidación del metano a monóxido de carbono e hidrógeno. Los gases efluentes se enfrían, se lavan con ácido sulfúrico diluido y después se hacen pasar a través de una columna donde se absorbe el cianuro de hidrógeno en agua. Aunque todas las plantas nuevas utilizan el método de metano-amoniaco, el HCN también puede producirse a partir de gas de horno de coquificación, usando cianuros de sodio y calcio, y por descomposición de formamida.

El advenimiento del proceso de propileno-amoniaco para el acrilonitrilo ha tenido aspectos muy interesantes sobre este material. Hace más de 10 años, la fabricación de acrilonitrilo era uno de los principales consumidores de HCN.

En México, el HCN se obtiene como subproducto en la elaboración de acrilonitrilo. Desde 1975 se consume como materia prima para la elaboración de metionina para la empresa estatal Albamex, S.A., en 1976 para elaborar acetona cianhidrina y de ésta metacrilato de metilo, por la empresa Fenoquimia, S.A. El acrilonitrilo y por lo tanto el HCN se producen en Cosoleacaque, Ver. y en la Refinería Miguel Hidalgo de Tula, Hgo. En 1985 el 70.2% de la producción se destinó a la fabricación de metacrilato de metilo, el 17.7% para cianuro de sodio y 12.1% para metionina.

Estructura porcentual de consumo de ácido cianhídrico Productos 1981 1985 Metacrilato de Metilo

66.6% 70.2%

Cianuro de Sodio

22.6% 17.7%

Metionina 10.8% 12.1% Total Toneladas

9,758 15,177

El cianuro de sodio se emplea principalmente en la industria minera para la concentración de minerales de

plata, plomo, zinc y cobre, así como en el proceso de cianuración para la extracción de metales preciosos tales como oro y plata. Se emplea también en la galvanoplastía para electrodepositar oro, plata, zinc y cobre; para el temple del acero y como insecticida fumigante.

Se consume en el país desde hace mucho tiempo, ya sea como cianuro blanco, de una concentración de 97-99% o como cianuro negro, con una concentración de 47-50%. Hasta 1983 no se había construido ninguna planta, por lo que se importaba; siendo el segundo producto en importancia con 5,858 toneladas después de la toluendiamina (6,183 tons), de los llamados productos intermedios.

Debido a los problemas de seguridad, la mayor parte de la producción es cautiva para evitar la necesidad de transportarlo. Casi una tercera parte del HCN se consume en la producción de cianhidrina de acetona, mientras que otra tercera parte se usa para fabricar adiponitrilo. Otros usos son agentes quelantes y cianuro de sodio. Esto es lo reportado para Estados Unidos.

PRODUCTOS QUIMICOS DERIVADOS DEL ETILENO

El etano forma parte del gas natural. Su uso en el sector petroquímico es exclusivamente para elaborar etileno.

Se obtiene separándolo por absorción o por enfriamiento a muy bajas temperaturas en las plantas criogénicas y posterior destilación. El contenido de etano en el gas natural varía para cada yacimiento, por lo que su producción depende del volumen de gas natural procesado, su contenido de etano y la tecnología empleada en su separación.

Actualmente se separa etano en la planta de absorción de Reynosa, Tamps., en las plantas de absorción y criogénica de la Venta, Tab., en la criogénica de Poza Rica, la de la Cangrejera y Pajaritos, todas ellas en Veracruz; además de otra planta en Cactus, Chis. El etano y sus derivados son el primer lugar en producción en volumen.

En base a su volumen y al número de derivados, el etileno es uno de los miembros más importantes de la familia de productos petroquímicos. Los usos más comunes del etileno son los plásticos de polietileno, el óxido de etileno, el alcohol etílico, el estireno, los compuestos etilénicos halogenados (cloruro de etilo, dicloroetano, etcétera) y acetaldehído. Las materias primas para la fabricación de etileno son etano, propano, butano y gas de refinería; en años recientes se ha incrementado el uso de naftas, queroseno y gasóleo de desintegración a medida que se ha ido reduciendo la disponibilidad de los materiales más ligeros, además de que se han vuelto más costosos. Otros materiales para la producción de etileno son n-butano, que forma propileno y butileno como subproductos, y ciertas fracciones de petróleo crudo. Estas últimas pueden usarse para producir compuestos aromáticos simultáneamente con la fabricación de etileno.

En la fabricación de etileno y propileno a partir de etano y propano, las corrientes de alimentación se mezclan con vapor para promover la obtención de rendimientos más altos de olefinas y después se someten a una desintegración en hornos separados a temperaturas de 620-820o C. Los efluentes combinados se lavan con agua y se enfrían a 40o C para condensar los polímeros y los aromáticos. Después, las corrientes gaseosas se comprimen y, cuando se requiere un producto libre de acetileno, se envían a una unidad de hidrogenación de acetileno. Los gases se enfrían, se deshidratan y se vuelven a enfriar antes de entrar al proceso de separación.

El etileno y los productos ligeros se separan en un desetanizador y salen como corrie nte de producto superior. La corriente inferior contiene propileno e hidrocarburos superiores. La recuperación del etileno se logra enfriando la corriente superior a unos -125o C y tratando el líquido condensado en un desmetanizador. El producto de fondos de esta unidad se circula a un fraccionador y purificador de etileno. La recuperación del propileno se basa en el tratamiento del producto de fondos del desetanizador en un despropanizador y separador de propano.

Además del proceso de destilación a bajas temperaturas que se acaba de describir, el etileno puede purificarse en un sistema de absorción que opera a temperaturas cercanas a -20o C.

Principales derivados del etileno

Etileno

Etanol Etilbenceno yEtiltolueno

Clorurode etilo

Dibromuro de etileno

Diclorurode etileno

Acetaldeído Etilaminas Bromuro de etilo

Cloral Eteretílico

Aromáticos

Etilcelulosa

Acetaldol 2-Etilhexanol

Acido yanhidrido acético

Pentaeritritol

3-ButilenglicolCrotonaldeído

Esteresde acetato

Acetanilida

Clorurode acetilo

Aspirina

Acetatode vinilo

Acetato de celulosa

Acidocloroacético

Etilenaminas

Clorurode vinilo

Tricloroetano

EtanoMetilcloroformo

Polietileno

Bajadensidad

Altadensidad

Propileno Acetatode etilo

Acetatode vinilo

Copolímeros Propionaldehído Oxido de etileno

AcidoPropiónico

Hidroxietil celulosa

Etanolaminas Eteresglicólicos

Surfactantes etoxilados

Polietilen glicoles

Etilenglicol

Poliésteres Dioxano Carbonatode etileno

Glioxaldioxolanos

Cloruro de vinilideno

Metilcloroformo

Tetracloroetano

Tricloroetileno

Pentacloroetano

Percloroetileno

En México, el consumo de etileno se inició en 1966, al empezar a producirse polietileno B.D. en el Desarrollo Industrial Frontera Noreste. Para 1970 ya se producían, además: dicloroetano, acetaldehído y etilbenceno; el 50.9% se destinó a la elaboración de polietileno B.D. y el 40.1 a dicloroetano, acetaldehído y etilbenceno. Desde este año hasta 1974 el consumo aumentó dinámicamente debido a que se incorporó a la producción otra planta de polietileno B.D., de mucha mayor capacidad que la primera, una segunda planta de dicloroetano mayor que la primera y la planta de óxido de etileno, además de que se regularizó la producción de acetaldehído. En 1975 el crecimiento en el consumo fue pequeño debido a que se saturó la capacidad instalada de los productos derivados. En este año el 55.2% del etileno se

usó para elaborar polietileno B.D., 15.2% para óxido de etileno, 15.4% para dicloroetano, 11.9% para acetaldehído y 2.3% para etilbenceno. En 1976 el consumo sólo aumento 6%. En el 2000 se produjeron 1,158,000 tons de etileno (el segundo en volumen después de CO2), además de óxido de etileno (cuarto en volumen), dicloroetano (quinto), polietileno B.D. (sexto), cloruro de vinilo (octavo), polietileno A.D. (noveno), glicoles etilénicos y acetaldehído. En 1997 se dejó de producir percloroetileno.

Como se puede ver, el principal consumidor de etileno es el polietileno. La producción de polietileno se basa en tres tipos de procesos. En el método de altas presiones se obtiene un producto de baja densidad, mientras que en el proceso de presiones bajas produce ya sea polímeros de alta densidad cuando se usa el método de Ziegler o de densidad media o baja cuando se usa el proceso de Phillips. El polietileno se estudia con detalle en la unidad de polímeros.

Todo el etileno que se produce en el país deriva del etano, excepto pequeñas cantidades que se separan del gas seco obtenido en la desintegración catalítica de gasóleos pesados y que se utiliza para elaborar etilbenceno en la Refinería Cd. Madero, Tamps. La elaboración del etileno se inició en 1966 y hasta 1983 se contaba con cinco plantas, una de ellas localizada en Reynosa, Tamps., dos en Pajaritos, Ver., una en Poza Rica, Ver., y la última en la Cangrejera, Ver. para una producción de 645,086 toneladas anuales.

OXIDO DE ETILENO En la actualidad existen dos procesos básicos que se usan para la fabricación de óxido de etileno a partir de

etileno: el proceso de clorhidrina y el proceso de oxidación catalítica. El proceso de clorhidrina es el más antiguo de los dos (1859) y se basa en la adición de ácido hipocloroso al etileno para producir etilenclorhidrina,

+ HOCl Cl

OH

que a su vez se deshidroclora para obtener óxido de etileno.

ClOH + Ca(OH)2 CaCl2 + 2 H2O + 2

O El proceso más importante se basa en la oxidación directa del etileno con aire en presencia de un catalizador

de plata. Algunas plantas de oxidación directa usan como agente oxidante oxígeno purificado en lugar de aire.

2 + O2 2O

El óxido de etileno es el más importante de los óxidos olefínicos. Aunque puede usarse directamente como

fumigante para materiales alimenticios, generalmente mezclado con dióxido de carbono, su consumo principal es como intermediario químico. Su utilidad se debe a una combinación de dos tipos de reactividad: puede combinarse con sustancias que contengan un hidrógeno sustituible y puede polimerizarse para producir una cadena de polietenoxi. La formación de etanolaminas ilustra el primer caso, mientras que el segundo se presenta en la síntesis de poliglicoles y éteres glicólicos superiores. En México, este producto se utiliza principalmente como materia prima para la elaboración de glicoles etilénicos y agentes tensoactivos no-iónicos; en menor grado para la elaboración de etanolaminas, cloruro de colina, éteres de glicoles etilénicos y otros productos. El consumo se incrementa paralelamente a la producción del polímero para las fibras poliéster.

En 1970 se destinó 47.8% del óxido de etileno a la producción de glicoles etilénicos. En 1975 en este consumo se destinó el 81.9%, en agentes tensoactivos 10.7% y 7.4% en otros productos. En el 2000 la producción fue de 307,000 toneladas, el cuarto en producción, y es otro de los petroquímicos básicos en los que México es autosuficiente.

La producción de óxido de etileno se inició en 1972 en la planta de 28,000 toneladas del Complejo Petroquímico de Pajaritos, Ver. Esto no fue suficiente para satisfacer la demanda por lo que se importaba. En 1979 se abrió una planta de Glicoles Mexicanos S.A de C.V con una capacidad de 113,000 tons. y una planta de PEMEX en la Cangrejera, Ver. con una capacidad de 100,000 toneladas anuales. El consumo futuro de óxido de etileno seguirá dependiendo estrechamente de la producción de fibras poliéster y su polímero. En el sector secundario se elaborarán nuevos productos, como los éteres de glicoles etilénicos; se ampliará también la capacidad de agentes tensoactivos no-iónicos y de etanolaminas.

El etilenglicol puede prepararse directamente por hidrólisis de clorhidrina, pero el método más empleado es la hidrólisis indirecta vía óxido de etileno. Los usos de los etilenglicoles están muy diversificados. El monoetilenglicol, el más importante de los tres, se usa principalmente como materia prima para la elaboración del poli( ter-ftalato de etileno), el polímero de las fibras poliéster. Este éster se vende tanto como fibra como en forma de película, bajo

nombres comerciales tales como Dacrón y Mylar. Otro de los ésteres es el dinitrato de etilenglicol, componente esencial en las dinamitas de baja temperatura. También se utiliza como materia prima en la elaboración de resinas poliéster, como solvente para algunas pinturas y esmaltes y como componente de fluidos hidráulicos. En Estados Unidos el principal consumo de etilenglicol es como ingrediente básico en las soluciones anticongelantes permanentes para automóvil. Otros usos son fluidos de deshielo para aeroplanos y plastificante para celofán.

El dietilenglicol tiene propiedades similares a las del etilenglicol. Se usa como deshidratante de gas natural, como agente de extracción de hidrocarburos aromáticos, como componente de fluidos hidráulicos, como solvente para tintas y como materia prima para agentes tensoactivos, plastificantes, resinas poliéster y poliuretanos. Debido a su higroscopía, el trietilenglicol se usa mucho como humectante del tabaco y también se consume como disolvente de alto punto de ebullición y plastificante, así como agente deshidratante de gas natural y como agente de extracción de aromáticos.

Los polietilenglicoles se producen haciendo pasar óxido de etileno por una pequeña cantidad de glicol de bajo peso molecular, usando un catalizador de sodio o de sosa cáustica. El peso molecular de los glicoles líquidos obtenidos varía entre 200 y 1,000. Se usan como plastificantes, dispersantes, lubricantes y humectantes . Cuando su peso molecular es superior a unos 1,000, los poliglicoles son sólidos cerosos, adecuados para usarlos como agentes de ablandamiento en ungüentos y cosméticos y como lubricantes.

Estos productos se consumen desde antes de 1960. A partir de 1967 se inició la producción por la empresa Polioles S.A. En 1970 se incorporó a la producción Industrias Derivadas del Etileno S.A. Hasta 1975 estas dos empresas contaban con una capacidad instalada de 60,000 toneladas anuales. Para el año 2000 la capacidad in stalada era de 220,000 toneladas, la segunda industria petroquímica de productos intermedios después de ter-ftalato de dimetilo, en ese año la producción fue de 124,000 toneladas. Estos productos los elaboran tres empresas, las dos anteriores y Glicoles Mexicanos de Tehuantepec con una capacidad de 110,000 toneladas anuales. Por su parte PEMEX obtiene etilenglicol como subproducto en la planta de óxido de etileno de la Cangrejera. La capacidad de esta planta es de 12,000 toneladas que autoconsume PEMEX.

Los agentes tensoactivos son otros de los productos derivados del óxido de etileno. Los agentes tensoactivos son sustancias químicas orgánicas, que en solución acuosa, reducen o afectan de alguna u otra manera la tensión superficial del líquido. Tales soluciones pueden ser capaces de humedecer las superficies con las que están en contacto, remover y suspender la mugre, penetrar materiales porosos, dispersar partículas sólidas, emulsionar aceites y grasas y producir espuma cuando se agitan y por esas propiedades pueden ser: detergentes, agentes humectantes, penetrantes, dispersantes, emulsificantes y agentes espumantes.

Existen numerosos compuestos químicos con propiedades tensoactivas. Todos ellos derivan dichas propiedades de la naturaleza dual de sus moléculas. Cada molécula contiene una parte que es hidrofílica o soluble en agua y otra parte que es hidrofóbica y soluble en aceite. Por regla general, la porción hidrofóbica consiste de una cadena hidrocarbonada, mientras que la porción hidrofílica contiene átomos de oxígeno o nitrógeno.

Los agentes tensoactivos se clasifican según su comportamiento en soluciones acuosas en: aniónicos, catiónicos, no-iónicos y anfotéricos. Los aniónicos al disociarse en agua tienen incluido en el anión el radical orgánico que le confiere sus propiedades tensoactivas. En los catiónicos el radical orgánico tiene carga positiva. Los no-iónicos no se ionizan, pero adquieren el carácter hidrofílico de una cadena lateral oxigenada, normalmente polioxietileno. Los anfotéricos se ionizan para producir, ya sea aniones o cationes activos, dependiendo del medio que los rodee.

Los agentes tensoactivos aniónicos son los más importantes por ser los de mayor consumo, ya que incluyen los jabones y los sulfonatos de alquilbenceno o detergentes para uso casero. Se clasifican a su vez en: carboxilatos, sulfonatos, sulfatos y fosfatos, según sea el grupo solubilizante del radical aniónico. Los carboxilatos son los jabones elaborados de un ácido carboxílico (ácido graso) y sosa. No son de origen petroquímico. Los sulfonatos están representados principalmente por el dodecilbencensulfonato de sodio que se utiliza como detergente de uso casero e industrial. Otros sulfonatos que se consumen son los aceites minerales sulfonados, que no son de origen petroquímico, sulfonatos de alfa-olefinas, naftaleno sulfonado y N-oleil-N-metillaurato. Se utilizan como dispersantes, inhibidores de corrosión, emulsificantes, agentes humectantes, solubilizantes y detergentes.

Los agentes tensoactivos no-iónicos son los que siguen en importancia a los aniónicos. Están representados principalmente por los compuestos etoxilados; es decir, productos obtenidos por la reacción entre varias moles de óxido de etileno y compuestos que contengan una molécula activa de hidrógeno, tales como: alquilfenoles, alcoholes grasos, ácidos grasos, aminas grasas y ésteres de sorbitol. También se incluyen entre estos agentes tensoactivos: ésteres carboxílicos y finalmente alcanolamidas de ácidos grasos. La mayor parte de estos productos se consumen por el sector industrial. Regulando la longitud de la cadena polioxietilénica se pueden variar ampliamente las propiedades humectantes, espumantes y detergentes de estos productos. Los alquilfenoles etoxilados tienen numerosos usos, entre los que se pueden mencionar: detergentes para lavandería; humectantes en la industria textil; limpieza ácida de metales; fluidos de perforación; dispersantes; auxiliares en la manufactura del cuero y como emulsificantes: en la industria del

petróleo, para insecticidas, herbicidas, grasas, aceites, ceras y en procesos de polimerización en emulsión. Los alcoholes grasos etoxilados se utilizan en la elaboración de cosméticos y brillantinas; en la industria textil como lubricantes de las fibras; como emulsificantes para procesos de polimerización y para los lubricantes en laminado y cortado de metales. Los ácidos grasos polioxietilénicos se utilizan en la industria textil como emulsificantes, agentes antiestáticos, ablandadores y lubricantes de las fibras; también se utilizan como emulsificantes en la preparación de cosméticos y formulación de plaguicidas. Las aminas grasas polioxietilénicas se utilizan como producto auxiliar en la industria textil como agentes antiestáticos; inhibidores de corrosión; formulaciones para desemulsificantes de petróleo; humectantes para asfaltos y como agentes espumantes en los procesos de flotación de minerales. Los ésteres de sorbitol etoxilados o polisorbatos tienen su principal aplicación en la elaboración de cosméticos, también para mejorar ciertas propiedades en los alimentos, en la industria farmacéutica como emulsionante en la preparación de ungüentos, lociones y supositorios. Los ésteres carboxílicos, representados por mono y diésteres del glicerol, se utilizan como aditivos para alimentos y en productos farmacéuticos. Las alcanolamidas de ácidos grasos se utilizan como dispersantes y estabilizadores de espuma, también se utilizan en la elaboración de shampoos. En la industria textil se usan como detergentes y auxiliares en el teñido.

Los agentes tensoactivos catiónicos comprenden: aminas grasas y compuestos cuaternarios de amonio. Las primeras se utilizan como agentes de flotación, inhibidores de la corrosión, agentes dispersantes, estabilizadores de espuma, detergentes en shampoos, agentes humectantes y emulsificantes.

Los agentes tensoactivos anfotéricos son de poca importancia por lo que no se dan comentarios. En 1969, los productos no-iónicos constituían aproximadamente el 25% de todos los detergentes producidos

en los Estados Unidos. Entre los años de 1960 a 1969, la producción de no iónicos etoxilados se duplicó. Son varias las razones que produjeron este incremento; la mayoría de los no-iónicos son líquidos, producen poca espuma, y pueden formularse de tal manera que constituyan agentes tensoactivos verdaderamente biodegradables. La tendencia actual consiste en evitar el uso de éteres del benceno debido a sus limitaciones de biodegradabilidad.

La producción de agentes tensoactivos, en México, data de hace muchísimos años, pues los jabones se fabrican en el país desde hace siglos; sin embargo, los tensoactivos de origen petroquímico son de reciente elaboración. Por regla general, quienes elaboran el agente tensoactivo hacen las formulaciones para su consumo final; éstas contienen sólo un porcentaje del principio activo, además de otros productos que les imparten ciertas propiedades y material inerte para darle la presentación final.

Los agentes tensoactivos pertenecen a la industria de especialidades que ha sido de gran relevancia para la integración de la industria química nacional, y se caracteriza por su complejidad y falta de información.

Entre los agentes tensoactivos de origen petroquímico, la producción de la sal sódica del ácido dodecilbencensulfónico data de 1950 aproximadamente. Hasta 1975, 14 empresas elaboraban este producto, estimándoseles una capacidad instalada de 110,000 toneladas anuales.

Los agentes tensoactivos no-iónicos se empezaron a producir a partir de 1963. Hasta 1975 se elaboraban por 8 empresas, cuya capacidad instalada total era de 17,000 toneladas anuales. La producción estaba representada principalmente por alquilfenoles etoxilados y también por alcoholes, aminas, amidas y ácidos carboxílicos etoxilados, así como ésteres carboxílicos etoxilados y otros más. Su producción se estimó en 8,099 toneladas en 1974, habiendo disminuido a 7,963 toneladas en 1975.

Los agentes tensoactivos catiónicos se elaboraban en el país por dos empresas con una capacidad instalada conjunta de 900 toneladas anuales siendo la producción de 192 toneladas en 1975, representada principalmente por los compuestos cuaternarios de amonio.

La producción de agentes tensoactivos en 1983 era de 13,000 toneladas anuales siendo el quinto tipo de productos de la industria secundaria en el sector de especialidades después de plastificantes (47,274), aditivos para lubricantes y combustibles (32,953), plaguicidas (17,507) y explosivos (15,330).

En lo que se refiere a importación-exportación, los agentes tensoactivos ocuparon el sexto lugar en importaciones (1,568 toneladas) mientras que en ese mismo año las exportaciones fueron nulas.

Los agentes tensoactivos se consumen exclusivamente por el sector industrial para transformarlos en bienes de consumo que a su vez se utilizan principalmente: por el sector doméstico como jabones, detergentes, limpiadores y shampoos; por el sector agrícola como agente humectante para las formulaciones de plaguicidas; por la rama de la industria textil y por otras ramas de la actividad industrial. El consumo per cápita de agentes tensoactivos, en que se considera jabones y detergentes, aumentó de 6.7 kg en 1964 a 9.8 kg. en 1975. En el consumo de estos productos predominan desde 1967 los detergentes, los cuales han venido sustituyendo a los jabones. El consumo de agentes tensoactivos aniónicos de origen petroquímico está representado casi exclusivamente por la sal de sodio del ácido dodecilbencensulfónico.

Por su parte, el consumo de agentes tensoactivos no-iónicos muestra un crecimiento irregular, pero esto se debe a la falta de datos confiables de producción.

El consumo aparente de los agentes tensoactivos fue de 15,458 toneladas en 1985 ocupando el mismo sitio que en el caso de la producción.

La integración de la estructura productiva de los agentes tensoactivos de origen petroquímico es de alto grado, 99.1% en 1975. Casi fue completa en los aniónicos, 90.5% para los no-iónicos y 89.2% para los demás agentes tensoactivos.

En cuanto a las materias primas, entre las principales se producen: azufre, dodecilbenceno y óxido de etileno por Petróleos Mexicanos. Las materias primas que se producen en el sector secundario son: alquilfenoles y etanolaminas; de ambas hay suficiente producción.

La demanda futura de los agentes tensoactivos de origen petroquímico seguirá dependiendo en su mayor part e de los sectores doméstico e industrial.

Por lo que se refiere a los agentes tensoactivos aniónicos y de estos al dodecilbencensulfonato de sodio, su demanda futura puede estar ligada a problemas de contaminación ambiental, pues es bien sabido que este producto elaborado a partir de tetrámero ramificado no es biodegradable y que por esto se ha prohibido en otros países en los que el agua se recicla en las ciudades después de purificarse, habiéndose sustituido por otros agentes tensoactivos, tales como: sulfonato de alquilbenceno en que el radical alquilo es lineal y por tanto, más biodegradable, aunque no totalmente; recientemente se utilizan sulfonatos de alfa-olefinas que son aún más biodegradables, pero de mayor precio. Sin embargo, en nuestro país no se ha restringido oficialmente su uso y mientras esto no suceda, se considera que su uso seguirá aumentando. Esta demanda se espera que también aumente para los agentes tensoactivos no-iónicos.

Para satisfacer la demanda de los agentes tensoactivos de origen petroquímico, será necesario continuar aumentando la capacidad instalada.

Por lo que respecta a los agentes tensoactivos aniónicos, representados exclusivamente por el dodecilbencensulfonato de sodio, se considera que se continuará aumentando la capacidad instalada conforme se necesite, como ha sucedido desde que se inició su producción.

En cuanto a los agentes tensoactivo no-iónicos, no se han otorgado permisos petroquímicos para aumentar la capacidad instalada, pero se considera que se hará oportunamente.

Por lo que se refiere a los agentes tensoactivos catiónicos, desde enero de 1975 se otorgó permiso petroquímico a una empresa que elabora 3,600 toneladas anuales de estos productos.

Las etanolaminas, con este nombre genérico se incluyen: monoetanolamina, dietanolamina y trietanolamina, son otros productos derivados del óxido de etileno, se fabrican haciendo reaccionar el óxido de etileno con amoniaco. Las proporciones relativas de las tres aminas que se forman dependen principalmente de la relación de alimentación de amoniaco a óxido de etileno

NH3 +O HO

NH2HO

NH

OHO O HO NOH

OH

Los productos de la reacción se separan por destilación. Durante los últimos años cada una de estas aminas ha sido alternativamente la de mayor demanda, por lo que los métodos de fabricación deben tener cierta flexibilidad de procesamiento.

La monoetanolamina se usa principalmente en detergentes y es también un absorbente para separar gases ácidos (H2S y CO2) en la industria petrolera y petroquímica, también se utiliza como materia prima para elaborar aceleradores para el hule. En menor grado, es también un intermediario químico para compuestos tales como la etilenimina. El consumo principal de la dietanolamina radica en la fabricación de detergentes, pero también se usa en textiles y como agente de purificación de gases, se utiliza además como materia prima para elaborar morfolina. La mayor parte de la trietanolamina se destina a la producción de cosméticos y especialidades textiles. Las tres aminas se usan como materia prima en la elaboración de agentes tensoactivos con numerosas aplicaciones en la industria textil, metálica, del cuero, farmacéutica, de cosméticos, etcétera.

Las isopropilaminas derivadas del óxido de propileno y amoniaco, son competitivas con las etanolaminas, y ambos tipos de compuestos son muy especiales, puesto que a pesar de ser orgánicos tienen características fuertemente alcalinas.

La trietanolamina se produce desde 1963; la producción de las otras dos aminas se inició en 1970. Hasta 1975 se producían por tres empresas con capacidad instalada total de 4,050 toneladas anuales con una inversión estimada en 14 millones de pesos. La integración de la estructura productiva de sus materias primas: amoniaco y óxido de etileno no es completa. Desde 1971, al regularizarse la producción de MEA y DEA, la producción ha cubierto satisfactoriamente el consumo, excepto en 1973 y 1975; en este último año hubo que comprar al exterior el 7% del consumo. No se registran exportaciones de estos productos.

Los éteres glicólicos se obtienen haciendo reaccionar alcoholes con una o más moléculas de óxido de etileno, dando monoéteres de etilenglicol, formando como subproductos monoéteres de dietilenglicol, trietilenglicol, etcétera.

O ROOH RO

OOHO O RO

OROH +O

HO

Desde su introducción comercial en 1926, los éteres de glicol se han convertido en disolventes industriales e intermediarios químicos de gran valor. Debido a que los monoéteres del glicol contienen un grupo -OCH2CH2OH, se asemejan a una combinación de éter y alcohol etílico en cuanto a sus propiedades disolventes. Los alcoholes más comunes son el metanol, etanol y butanol. Los usos principales de los éteres de glicol son como disolventes para pinturas y barnices, como intermediarios en la producción de plastificantes y como ingredientes de formulaciones de fluidos para frenos. Los nombres comerciales más comunes son Dowanol, Cellosolve y Polysolve. La condensación de monoéteres produce diéteres de glicol que también son muy útiles como disolventes.

Estos productos, debido a su alto poder solvente y falta de olor son muy empleados como solventes y adelgazadores para lacas, barnices y esmaltes; también son buenos solventes para manchas. El éter monometílico de etilenglicol se usa para sellar celofán en paquetes y también para elaborar el acetato correspondiente, que es un solvente para la industria de pinturas. El éter monobutílico del etilenglicol se usa también en la preparación de fluidos para frenos y además para elaborar fosfato de tributoxietilo, otro plastificante.

Se han desarrollado también productos derivados de alcohol-óxido de etileno en los cuales el número de unidades de óxido es considerablemente mayor, para mejorar la solubilidad en agua. Los alcoholes grasos de cadenas bajas se condensan con 10-40 moléculas de óxido de etileno para producir detergentes para la industria textil. También son importantes los éteres de alquilfenoles de los polietilenglicoles superiores, que son compuestos solubles en agua. Los fenoles reaccionan de la misma manera que los alcoholes para producir polietilenglicoles. La reacción es rápida y esencialmente cuantitativa. estos productos son detergentes de la misma clase general que los condensados de alcohol de cadena larga y óxido de etileno.

Recientemente se ha despertado gran interés en los homopolímeros de óxido de etileno de peso molecular extremadamente alto. Estas resinas, conocidas con el nombre comercial de Polyox, tienen buena solubilidad en agua y en disolventes orgánicos y, por consiguiente, se usan como agentes espesantes y películas solubles en agua.

En México, el consumo de todos estos productos se satisface exclusivamente con importaciones, ya que no se producen en el país. Dos empresas tienen permiso petroquímico para la elaboración de glicoéteres, con una capacidad total de 20,600 toneladas anuales.

HIDROCARBUROS CLORADOS

La fabricación de hidrocarburos clorados es una parte muy importante de la química industrial actual. Estos productos son útiles como disolventes, intermediarios químicos, pesticidas, monómeros y en muchos otros usos.

Por lo general, los derivados clorados de los hidrocarburos alifáticos se preparan con uno de tres métodos generales: 1) adición de cloruro de hidrógeno a hidrocarburos no saturados, 2) adición de cloro a hidrocarburos no saturados o 3) sustitución de un hidrógeno por cloro ya sea en hidrocarburos saturados o no saturados. En este último caso, el subproducto es cloruro de hidrógeno. Entre los ejemplos del primer método están la adición de HCl al etileno para formar cloruro de etilo y la adición de HCl al acetileno para formar cloruro de vinilo. El proceso típico del segundo método es la adición de cloro al etileno para formar dicloroetano. El tercer método, la sustitución directa de hidrógeno por cloro, suele basarse en un mecanismo de radicales libres. La formación de átomos de cloro se presenta espontáneamente a temperaturas superiores a 250o C y se incrementa al elevar la temperatura. La formación también puede lograrse por medio de la acción de la luz ultravioleta a temperaturas bajas. Estas cloraciones activadas con luz o fotoquímicas pueden llevarse a acabo ya sea en fase líquida o en fase gaseosa.

Los usos principales de los hidrocarburos clorados son como disolventes, intermediarios químicos e insecticidas. Su utilidad como disolventes se debe a una combinación de buen poder disolvente, baja inflamabilidad y alta densidad de vapor. Esta última propiedad es especialmente importante en el desengrasado con vapor de partes metálicas (uno de los principales usos para el tricloroetileno, percloroetileno y metilcloroformo). Algunos de estos compuestos tienen valor como intermediarios químicos. De esta forma, el cloruro de etilo se usa para producir tetraetilo de plomo y el dicloruro de etileno se consume en la fabricación de cloruro de vinilo que a su vez, se polimeriza a cloruro de polivinilo.

Aunque parte del dicloruro de etileno (EDC)(1,2-dicloroetano) se forma como subproducto de los procesos de clorhidrina y cloruro de etilo, el mayor volumen proviene de la cloración de etileno. Casi el 90% de EDC producido en

1969 en los E.U.A., se consumió en la fabricación de monómero de cloruro de vinilo y dicloruro de etileno (EDC), usando etileno, cloro y aire, por lo cual se trata de una oxicloración. En México en el año 2000 se produjeron 302,00 tons ocupando el quinto lugar en producción de productos petroquímicos.

En este proceso, el cloruro de vinilo se produce por cracking térmico del EDC. La alimentación de EDC provienes de dos fuentes. En la primera, el etileno reacciona con cloro en proporciones esencialmente estequiométricas para formar EDC por adición directa. En la segunda fuente, el etileno reacciona con el HCl producido en la operación de desintegración térmica, para formar EDC por oxicloración. Las reacciones químicas son como sigue:

Cracking d e EDC: ClCl

Cl + HCl

Cloración directa: Cl2 + Cl

Cl

Oxicloración: + HCl + 1 /2 O2 Cl

Cl + H2O La reacción de oxicloración se lleva a cabo en un lecho luido de un catalizador impregnado con cloruro de cobre. En la cloración directa, el etileno y el cloro gaseoso se carga a un reactor que contiene un catalizador y un exceso de dicloruro de etileno como disolvente. La reacción se verifica a 50º C y 1.4 kg/cm2. El dicloruro de etileno purificado que proviene de ambas fuentes se somete a un cracking en un horno a unos 400º C y presiones elevadas. Los gases calientes se enfrían rápidamente y se destilan para separar el HCl y después el cloruro de vinilo. El EDC sin convertirse se regresa a la línea de purificación de EDC. Durante muchos años la eliminación o utilización del HCl sin incurrir en grandes costos fue una de las principales restricciones del crecimiento de la producción de dicloruro de etileno como fuente de cloruro de vinilo y de otros derivados de hidrocarburos clorados. El advenimiento del proceso de oxicloración , que se usa ácido clorhídrico y de oxigeno molecular en contacto con el etileno, abrió las puertas para que el proceso de acetileno fuera sustituido con gran rapidez. El oxigeno reacciona con el HCl en la etapa de oxicloración y genera cloro in situ que reacciona con el etileno, formado el EDC.

Puesto que la oxicloración ha mejorado notablemente la economía del proceso del EDC, la tendencia actual consiste en preparar muchos de los hidrocarburos clorados que antes se derivaban del acetileno por medio de este método. Con condiciones apropiadas, el EDC puede clorarse a tetracloroetano, y la deshidrocloración catalítica de este compuesto permite obtener el tricloretano. Va riando las condiciones de cloración, se puede llegar a formar pentacloroetileno.

Otra modificación de la cloración del EDC consiste en ajustar las condiciones para obtener un máximo de 1,1,2-tricloroetano como producto. Al deshidroclorar esta sustancia se obtiene cloruro de vinilideno (1, 1-dicloroetileno), que es un monómero muy usado en una serie de polímeros plásticos de gran mercado. Además, el cloruro de vinilideno puede hidroclorarse hasta metilcloroformo, disolvente que está adquiriendo gran importancia debido a su baja toxicidad. Casi el 4% del EDC producido en 1969 se usó como absorbedor de plomo mientras que casi un 30% se consumió como intermediario para producir 32,000 ton de etilenaminas.

Cloruro de etilo: Aproximadamente el 90% del cloruro de etilo se produce por la adición de cloruro de hidrógeno al etileno en presencia de un catalizador de cloruro de aluminio.

+ HClAlCl3

Cl Esta reacción se verifica en fase líquida a unos 40º C. El resto de la producción se obtiene de la reacción catalítica del cloruro de hidrogeno con etanol.

OH Cl+ HClZnCl2

La producción de cloruro de etilo está muy relacionada con la de tetraetilo de plomo, que consume más del 90% de este compuesto. También se usa en la producción de eticelulosa y como refrigerante y anestésico.

Existen muchas posibilidades similares a las del dicloruro de etileno, pues el cloruro de etilo con condiciones de cloración apropiadas controladas, produce principalmente metilcloroformo y el 1,1,2-tricloroetano. El 1,1,2-tricloroetano puede clorarse hasta tetracloroetano, que a su vez puede deshidroclorarse para obtener tricloroetileno. Esta

aplicación del cloruro de etilo puede reemplazar parte del consumo de la capacidad sobrante por las drásticas reducciones en la producción de tetraetilo de plomo para gasolina. Por lo tanto, el etileno es el punto de partida para un gran número de hidrocarburos clorados que pueden producirse con métodos muy económicos que reemplazan al proceso de acetileno. Estos procesos son también muy flexibles en la mezcla de productos que se forman. Antes de 1969, casi el 85% del tricloroetileno se producía a partir de acetileno. En 1969, esta proporción se redujo a un 55%, y la sustitución de acetileno por etileno ha continuado con gran rapidez. En el caso del cloruro de vinilo se ha producido una situación similar, pues en 1962 casi el 50% del cloruro de vinilo se basaba en acetileno y el otro 50% en etileno vía EDC. En 1969, el cloruro de vinilo a partir de etileno constituía ya el 85% de la producción. En México se produjeron en el 2000 184,000 ton a partir de etileno (octavo en producción).

Disolventes clorados: Este grupo de compuestos consiste principalmente en tetracloruro de carbono, tricloroetileno, percloroetileno, metilcloroformo, cloroformo y cloruro de metileno. Algunos de los intermediarios de estos productos, tales como el 1,1,2-tricloetano, el tetracloroetano y el pentacloroetano, tiene usos como disolventes especiales. La preparación del tricloroetileno a partir de acetileno es un proceso de dos etapas. En la primera, el acetileno y el cloro reaccionan catalíticamente en fase líquidas para producir tetracloroetano. En la segunda etapa, el tetracloroetano se deshidroclora ya sea en forma térmica o catalítica al re accionar con cal. El método catalítico es el comercialmente más común, y se basa en una reacción en fase de vapor sobre un lecho de cloruro de bario a unos 200-370º F.

Más del 90% del tricloroetileno que se produce se usa en el desengrasado de metales con vapor, campo de aplicación en el que este compuesto ha sustituido casi por completo al tetracloroetano de carbono, pero que en la actualidad está recibiendo mucha competencia del metilcloroformo. El percloroetileno se prepara por pirólisis del tetracloruro de carbono, aunque también se puede producir por deshidrocloración de pentacloroetano. A una temperatura de 800-900º C, el tetracloruro de carbono se descompone con facilidad en percloroetileno y hexacloroetano Este último compuesto se recircula para producir más percloretileno. Se ha reportado una modificación de este proceso en el cual se alimenta con cloro y un hidrocarburo ligero (tal como gas natural o GPL) a un horno de cloración a 490-650º C. La cloración se verifica con bastante rapidez, produciendo tetracloruro de carbono y percloroetileno. Sin duda, este último compuesto se forma nuevamente por pirólisis del CCl4. La mayor parte del percloroetileno se consume en la industria de tintorerías. Parte se usa como disolvente par desengrasado con vapor. Este producto junto con tetracloruro de carbono se dejaron de producir en México en 1997. Otros hidrocarburos halogenados: Se produce dibromuro de etileno por medio de la adición de bromo a etileno. Este compuesto se usa como absorbente de plomo en fluidos de antigolpeo y es también un fumigante agrícola. Otros usos de menor cuantía son como disolventes y en la síntesis de productos farmacéuticos y de intermediarios de colorantes.

Los fluorocarburos causaron su primer impacto en la industria química con la introducción de los refrigerantes de freon (Freon y Genetron son las marcas comerciales de los dos fabricantes mas grandes). El siguiente avance de importancia surgió durante la segunda Guerra Mundial con el desarrollo de los polímeros de fluorocarburo y los propulsores para aerosoles no alimenticios. En 1969, se estima que la producción fue del orden de 318,000 ton, de las cuales, el diclorodifluorometano representó más de la mitad. Los cinco compuestos principales de la industria actual son como sigue: Fluorocarburo 12 (CCl2F2). Es el fluorocarburo de uso más común. Tiene aplicaciones como propulsor de aerosoles, ya sea solo o en combinación con otros gases, y como refrigerante. Fluorocarburo 11 (CCl3F). Se usa con el propulsor de fluorocarburos 12 para reducir la presión en aerosoles. También se emplea en el acondicionamiento de aire y en el enfriamiento de agua de proceso. Fluorocarburo 22 (CHClF2), Se usa en refrigeración a pequeña escala y en unidades de aire acondicionado. A partir de este compuesto se puede producir tetrafluoroetileno. Fluorocarburo 113 (CCl2FCClF2). Se usa para mejorar las propiedades disolventes de los propulsores de fluorocarburo 12. También puede desclorarse para obtener clorotrifluoroetileno. Fluorocarburo 114 (CClF2CClF2). También se usa con el propulsor de fluorocarbono 12, en especial cuando el producto del aerosol contiene una gran cantidad de agua. Además de consumirse como refrigerantes y propulsores de aerosoles no alimenticios, los fluorocarburos tiene muchas aplicaciones en el campo de los plásticos, en especial en los homopolímeros de tetrafluoroetileno y clorotrifluoroetileno (Teflon y Kel-F, respectivamente ). Estos polímeros son muy notables por sus resistencias a la temperatura y por tener muy poca reactividad química. Otro productos importante es el elastómero (Viton) que se produce por la copolimerización de fluoruro de vinilideno y hexafluoropropileno.

Los fluorocarburos también se usan, aunque a menor escala, como extinguidores de incendios (bromotrifluorometano), agentes de hinchamiento para espumas de uretano, disolventes y lubricantes especiales. ETANOL Hace poco más de 20 años, el etanol sintético era el consumidor más grande etileno. En la actualidad, ocupa apenas el cuarto lugar. Poco antes de la Segunda Guerra Mundial, la fermentación de melazas representaba aproximadamente el 72% de la producción de etanol. Hoy en día, menos del 10 % del etanol que se fabrica se produce con este método; más del 90 % se sintetiza a partir de etileno por medio del proceso de esterificación-hidrólisis o por hidratación catalítica directa. El proceso de esterificación-hidrólisis es el más antiguo de los dos y todavía representa un 80 % de la producción. Esta reacción se verifica en dos etapas. La primera se lleva a cabo entre el ácido sulfúrico a unos 75º C en una columna de platos. La mezcla resultante se diluye en un hidrolizador para producir el alcohol. El rendimiento total es de aproximadamente 90% de etanol y 5-10% de éter dietílico. Cuando se desea obtener éter, se incrementa el tiempo de resistencia de hidrolizador y se recircula el alcohol. El proceso de hidratación directa se basa en una reacción de agua y etileno sobre un catalizador de ácido fofórico a unos 400º C y 70 Kg/cm2. Este método tiene una ventaja de formar menor proporción del subproducto éter dietílico. Se ha reportado que el rendimiento total de etanol es del orden de 97% o más. El 41% del etanol sintético que se produjo en 1969 en los E.U.A, provenía de hidratación directa; en 1970 la proporción había aumentado a 48% y se esperaba que fuera superior al 50% en 1971. El uso principal del alcohol etílico industrial fue la producción de acetaldehído hasta 1968, cuando el consumo para la fabricación de acetaldehído ha demostrado una disminución continua, mientras que el uso como disolvente sigue creciendo a un ritmo de más del 5% por año. Otros usos son el caucho sintético, medicamento y la síntesis de diversos productos químicos tales como ácido acético, cloruro de etilo y acetato de etilo. ETILBENCENO El etilbenceno tiene un solo uso final que consiste en la fabricación de estireno. En 1969, el etilbenceno era el quinto consumidor más grande de etileno y representaban 654,000 ton en el año 2000 se produjeron 158,000 ton. Además de producirse por alcohilación de benceno con etileno, el etilbenceno también se separa de las corrientes mezcladas de xileno o como subproducto de la fabricación de cumeno. Estas últimas fuentes representan menos del 10% del etilbenceno que se consume en la actualidad. La síntesis del etilbenceno por reacción del etileno con benceno se lleva a cabo ya sea en fase líquida usando cloruro de aluminio como catalizador o en fase de vapor con catalizadores de ácido fosfórico o de alúmina-sílice. En cualquier caso se obtienen rendimiento superiores a 95%. Los usos principales del estireno, que se prepara por cracking catalítico del etilbenceno, son la fabricación de poliestireno, látex y plásticos de estireno-butadieno, caucho SBR y la obtención de entrecruzamientos en las resinas poliestéricas no saturadas. ACELTALDEHIDO, ÁCIDO ACÉTICO Y ACETATO DE VINILO Acetaldehído. La producción de acetaldehído en el 2000 fue de 113,000 ton. De estas 42% se produjeron por oxidación directa del etileno. La mayor parte de este crecimiento en el proceso de oxidación directa se ha presentado desde 1963. El método de oxidación directa se basa en cloruro cúprico y una pequeña cantidad de cloruro de paladio en solución acuosa como sistema catalítico. La reacción es exotérmica y se controla por evaporación. La mezcla reaccionante gaseosa se lava para separar el acetaldehído y los gases de salida se recirculan. El líquido de la mezcla reaccionante se regenera con oxígeno para volver a obtener el cobre al estado cúprico y el paladio metálico negro como cloruro de paladio. Otro proceso alterno consiste en la oxidadción o deshidrogenación del alcohol etílico. En un caso, el aire oxida al hidrógeno liberado para formar agua, y en el otro, se produce hidrógeno que se puede recuperar. En el método de oxidación, se usa un catalizador de malla de plata y temperaturas en el intervalo de 375-555º C; mientras que en el proceso de deshidrogenación, el catalizador es cobre activado con cromo y el calentamiento es externo a una temperatura de 260 a 290º C. El alcohol sin convertir y el acetaldehído se lavan con alcohol diluido frío y después se procesan en un sistema de destilación.

Otras fuentes menos importantes de producción de acetaldehído son a partir de operaciones de oxidación de hidrocarburos y como subproducto de las operaciones de acetato de vinilo. El acetaldehído se usa principalmente para la producción de ácido y anhídrido acético. El n-butanol, el 2-etilhexanol y el pentaeritritol consumen en conjunto menos del 20 % de la producción de acetaldehído. Puesto que el futuro del acetaldehído depende en su mayor parte de su uso en la producción de ácido acético-anhídrido acético, el futuro de la tecnología del ácido acético tendrá un fuerte impacto sobre los usos del acetaldehído. Ácido acético . El ácido acético se prepara en la actualidad principalmente a partir de acetaldehído, aunque existen procesos en los que se alimenta alcohol etílico y se efectúa una oxidación in situ hasta acetaldehído. Se produce algo de ácido acético por síntesis de oxidación del n-butano y se han anunciado nuevos procesos para preparar ácido acético a partir de metanol y monóxido de carbono. El ácido acético se usa principalmente para producir anhídrido acético, que se consume en la fabricación de acetato de celulosa. Además, se consumen cantidades considerables en la producción de acetato de vinilo, ésteres y sales de acetato y ácido cloroacético. La producción de ácido acético alcanzó un nivel de 800,000 ton. en 1969 a nivel mundial. Anhídrido acético. El anhídrido acético se produce principalmente con procesos que usan acetaldehído y ácido acético, con acetato de cobre y cobalto con algo de acetato de manganeso. Las concentraciones de los catalizadores suelen ser del orden de 1-2 %. Al sistema del reactor se alimentan 1.4 partes de ácido acético por parte de acetaldehído. El rector se opera a 50-70º C y a unos 4.2 kg./cm2. El terminado de producto se lleva a cabo en un sistema de destilación al vacío.

En algunos procesos más modernos, el aire se reemplaza con oxígeno como agente oxidante. La reacción se verifica a temperaturas y presiones más bajas. Se obtienen así conversiones del acetaldehído más elevadas (95 %) y el anhidrido acético y el ácido acético se forman en una relación de pesos de 50:50. Este mismo proceso en ausencia de diluyentes produce una velocidad de oxidación más alta, pero una proporción de anhídrido-ácido más baja (2:3). De las 763,000 ton. de anhídrido acético que se produjeron en 1969, casi el 85 % se usó probablemente en la fabricación de acetato de celulosa, un 10 % para el acetato de vinilo y un 5 % para aspirina y otras reacciones de esterificación. Acetato de vinilo. De las 330,000 ton. producidas en 1969, menos de 45,000 ton. fueron producidas con el nuevo proceso de oxiacetilación (usando etileno, ácido acético y oxígeno). Este proceso forma acetaldehído como subproducto en cantidades adecuadas para convertirse al ácido acético necesario. Esto significa que la única alimentación neta al complejo es el etileno. En la actualidad existe una capacidad de producción de unas 273,000 ton. de acetato de vinilo. Evidentemente este es otro caso en el cual se está reemplazando el acetileno con gran rapidez.

OLIGOMEROS DE ETILENO Los alcoholes lineales primarios y las ? -olefinas en el intervalo de C6 a C10 y de C12 a C18 se han convertido en productos químicos industriales de gran importancia en los últimos años. Los alcoholes lineales en el intervalo C6 a C10 se usan para preparar plastificantes como aditivos del cloruro de polivinilo flexible. Estos plastificantes tienen mejores propiedades que los ftalatos, adipatos o sebacatos, que se obtienen de los alcoholes convencionales. Los alcoholes lineales primarios C12 a C18 se usan para producir agentes tensoactivos altamente biodegradables, que en su forma final son etoxilatos, sulfatos de alcoholes o sulfatos de etoxilatos de alcoholes. La producción de alcoholes lineales primarios llegó a casi 91,000 ton. en 1969, continuando después con una alta tendencia de crecimiento. Estos compuestos están reemplazando a muchos de los alcoholes grasos naturales que se usan para detergentes. La producción de compuestos de ? -olefinas también está resultando muy importante al estarse desarrollando otros usos además de los de producción de alcoholes. La producción en 1969 fue superior a las 45,000 ton. y las proyecciones de crecimiento son muy optimistas. Existen otros oligómeros de bajo peso molecular que tienen un gran potencial para convertirse en intermediarios químicos de alto volumen. Recientemente, se descubrió un catalizador metalorgánico que permite la trimerización selectiva del etileno para formar 3-metil-2-penteno. La desmetanación de este material a temperaturas altas da lugar a formación de buenos rendimientos de isopreno. El potencial de estos productos es considerable, en especial en el área de los cauchos sintéticos.

Jaime Mondragón Aguilar 14 de noviembre del 2001