petroquimica clases

8/12/2019 Petroquimica Clases

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Vision Global de la Industria PetroquimicaAlgunas Consideraciones Generales


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ContenidoContenido

CaracteristicasCaracteristicas ddee llaa IndustriaIndustriaPetroquimicaPetroquimica

Materias primas del gas natural y depetroleo

Integraciones/Interacciones de laindustria petroquimica

Perspectivas globales de la

industria petroquimica


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CaracteristicaCaracteristicass dede lala IndustriIndustriaa PetroquimicaPetroquimica

Mercados

Suministro

Demanda


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CaracteristicaCaracteristicass ddee loloss MercadosMercados

Diferenciacion de Productos Especialidades: productos vendidos sobre labase de performance. De uso comun:productos vendidos sobre la base de unascaracteristicas bien definidas

Tamano del Mercado Un valor total a un nivel mundial de US $ 300 -30 billones. E.E.U.U. ! Europa "ccidental

producen un tercio del total. #apon Europa"riental %usia &'ina ! el resto del mundoproducen la diferencia en partes i(uales.

)umero de vendedores ! compradores Pocos vendedores de productosespeciali*ados - oli(opolio. Mas vendedoresde productos de uso comun. Tipicamentemas compradores +ue vendedores.

,arreras a entrada de nuevos participantes Tecnolo(ia en los primeros aos delproducto. Escala comercial en los ultimos

nte(racion vertical /l(una entre materia prima ! petro+uimicos

o entre al(unos petro+uimicos. Menosinte(racion entre petro+uimicos ! productos'ec'os a base de petro+uimicos

&on(lomeracion &ada petro+uimico es producido por un(rupo diferente de companias con al(unsobrelapamiento - ,asada en la industriapetrolera ! +uimica.


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CaracteristicaCaracteristicass dedell SuministroSuministro

Materia Prima Productos derivados del petroleo (asnatural ! carbon

Tecnolo(ia a ma!oria en proceso continuoaltamente automi*adas. %e+uieren demuc'o capital ! de (randes economias de

escala1uer*a de traba2o %e+uiere de una ma!or proporcion dein(enieros ! cientificos +ue el promediode las otras industrias de menufactura

alor a(re(ado El costo de transporte de unpetro+uimico es pe+ueno comparado consu precio

nvesti(acion ! desarrollo Esta industria es una de las +ue re+uiereun una ma!or proporcion de una ma!orcantidad de innovaciones a traves de

investi(acion ! desarrollo +ue otrasindustrias

Presenta un ma!or crecimiento deproductividad comparada con otrasindustrias


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CaracteristicaCaracteristicass ddee llaa DemandaDemanda

)aturale*a del producto final i+uido o solido +ue puede ser procesadoen una o mas etapas para convertirse enun producto final 'ec'o de plastico fibrassinteticas o elastomericas

)aturale*a del producto final ,a2a para especialidades ! alta para losde uso comun. &on una calificacion deespecialidad en los primeros anos ! deuso comun en los ultimos

Sustitutos

&recimiento

Productos finales de petro+uimicoscompiten en mercados separados aveces entre ellos ! a veces con otros'ec'os de otras materias primas madera$acero aluminio vidrio etc

/lto durante los primeros anos ! ba2o enlos ultimos

Duracion de la vida del producto Puede ser de 40 anos o mas/spectos ciclicos &orrelacionado con el ciclo de ne(ocios$

especialmente para los de uso comun


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OpcioneOpcioness dede MateriasMaterias PrimasPrimasGasGas versusversus PetroleoPetroleo

Existen tres opciones de materia prima:Carbon, PetroleoCrudo y Gas Natural.

Su eleccion depende de actores tales como:

Disponibilidad.

Costo.

Necesidades de produccion de productos

petroquimicos finales.

Impacto ambiental.


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MateriaMateriass PrimaPrimass -- PetroquimicosPetroquimicos

Gas Seco

Metano, etano gas natural

!iquidos del Gas Natural y Gases

!icuados dePetroleo

LGN/GLP gas natural petroleo !gasasociado"

Nata y Gasoleo " Condensados y

Productos de#e$nerias del Petroleo


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MateriaMateriass PrimaPrimass yy DerivadosDerivados


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Petroquimica a partir

del Gas atural


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#$$% C&'(C &nnual Program

ContenidoContenido

Constituyentes del Gas Natural Produccion de !iquidos de Gas Natural

Metano

!iquidos del Gas Natural

(tano, GLP, )utanos, Condensados

Estadisticas de %so del Gas Natural enPetroquimica

Gas Natural

Liquidos del Gas Natural

E&emplos de Materia Prima para al'unas

industrias petroquimicas


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)o 'idrocarburos

567S &"7 67" )7 67 etc.8

Metano )9)9 9a9ass )a)attuurraall&omprimido&omprimido

Etano

Propano !

,utano

9a9ass

icuadoicuado

+uidos+uidos

9a9ass

Pentanos ; Petr


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ComposicioneComposicioness !ipicas!ipicas ddee GaGass aturalatural

Componente *imboloGas

&sociadoGas

+umedoGas*eco

Metano

(tanoPropano

i)utano

n)utano

iPentano

nPentano

+e-ano

+eptano

C/ #0.1# 12.1# 20.0

C# 3.%4 1.%3 .52C% #2.5 4.0 $.#2

iC4 1.%0 #.$% $.%

nC4 0.5 #.%2 $.#

iC1 #.5 .5$ $.$0

nC1 .0# .3 $.$1

C3 $.40 #.3$ $.$4

C0 $.$4 2.25 $.#4

$$.$$ $$.$$ $$.$$


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/moniaco

Metanol

6idro(eno

%educcion de

mineral de 'ierro

"tros productos+uimicos


"so"soss dedell GaGass aturalaturalComoComo materiamateriaprimprimaaparparaa otrasotras industriasindustrias

&omo nsumo

9as )atural

&=

&7

90P0i+uidos

del

9as )atural

C#

(tano

GLP

C1

"lefinas

5Petro+uimica

,asica8


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Combustibles6-igenados

Cortes li7ianosDestilados

medios

##ValoValorrAgregadAgregadoo$$ dedell GaGass aturalatural

Gas Natural

Gas de *intesis

Proceso 8isc9er :ropsc9

C9emicals

&moniaco

Metanol

8ertili;antes

Pool Gasolina

Metanol/M:G

M:)(/(:)(/DM(

Gasolina

6lefinas

Nafta


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ProduccioProduccionn ddee %iquido%iquidoss ddee GaGass aturalatural

PozPozoo ddee GasGas

NaturalNatural NoNo

AsociadoAsociado

MetanoMetanoNNoo hidrocarburoshidrocarburos

LNGLNG

lgnlgnpp EtanoEtanoGasGas NaturalNatural

Acondiciona-Acondiciona-

mientmientoo ddee GasGas

ProcesamientoProcesamiento

ddee GasGas

FraccionamientoFraccionamiento

ddee LiquidosLiquidosGLPGLP

PentanosPentanos

PlusPlusPozPozoo ddee GasGas

NaturalNatural

AsociadoAsociado

GasGas NaturalNatural

PetroleoPetroleo

PlantPlantaa ddee ProcesamientoProcesamiento dede GasGas NaturalNatural

RefineriRefineriaa ddee PetroleoPetroleo

FraccionamientoFraccionamiento

ProductosProductos RefinadosRefinados

NaftaNafta

lgnlgnrr

EtanoEtano

GLPGLP


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ProcesamientProcesamientoo ddee GaGass aturaaturall &I'&I'

SystemasCrio'enicos

Es el sistema mas usado para el procesamiento del 'asnatural, los sistemas crio'enicos usan dierentes

tecnolo'ias para alcan(ar temperaturas en el ran'o de ")*o

C a " +- o C.

#eri'eracion en cascada es el metodo mas comun paraobtener esas ba&as temperaturas.

tra tecnolo'ia comunmente usada para alcan(ar estasba&as temperaturas crio'enicas es la del turbo expander.

!a ra(on para la popularidad de estos procesos se debe a lanecesidad de obtener una mayor cantidad de etano de una

uente que esta en una tendencia decreciente


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ProcesamientProcesamientoo ddee GaGass aturaaturall &II'&II'

#eri'eracion %nidades con/encionales de reri'eracion enrian el 'asde alimentacion.

0emperaturas de proceso en el ran'o de "+1 oC a "*2 oC.

!os liquidos son separados del 'as para ser raccionadosposteriormente.

!os ni/eles de recuperacion /arian con la composiciondel 'as de alimentacion, el re'imen de alimentacion ylas temperaturas deproceso.

Muc3as /eces estas unidades se contruyen en modulosmobiles de manera que pueden ser trasladadas de uncampo a otro de acuerdo con las necesidades


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ProcesamientProcesamientoo ddee GaGass aturaaturall &III'&III'

4bsorcion El 'as natural 53umedo6 se procesa en

contracorriente con un corte li'ero 78erosene9en una columna de absorcion.

%na porcion de los liquidos del 'as natural "principalmente el mas pesado es absorbido enel 8erosene mientras que el 'as residual sale porel tope de la columna.

!os liquidos del 'as natural son remo/idos delabsorbedor a una serie de etapas deraccionamiento


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ProcesamientProcesamientoo ddee GaGass aturaaturall &IV'&IV'

4bsorcion#eri'erada

4 tra/es de la reri'eracion del 'as dealimentacion y del aceite de absorcion, se

incrementa si'ni$cati/amente la recuperacion delos liquidos del 'as natural, en especial deletano.

;ue el metodo mas recuentemente usado antes dela aparicion de los procesos crio'enicos

El 'rado y el metodo de reri'eracion /arian deinstalacion en instalacion, pero la temperaturatipica de operacion es de cerca de " 2- oC.


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ProcesamientProcesamientoo ddee GaGass aturaaturall &V'&V'

4dsorpcion !os liquidos del 'as natural son adsorbidos en

recipientes con camas de carbon acti/ado,alumina 'el, o silica 'el

Gas caliente es usado para remo/er los liquidosde las camas de adsorcion.

!os liquidos se separan por destilacion.

Este proceso se usa preerentemente cuandose pre$ere la separacion de la 'asolinanatural sobre la recuperacion de3idrocarburos liquidos li'eros.


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ProcesamientProcesamientoo ddee GaGass aturaaturall &VI'&VI'

Compresion

Por medio de la reduccion de temperatura o por elincremento de la presion de operacion se puedeormar una ase liquida de 3idrocarburospesados.

!a ase 'as es separada, recomprimida, yreciclada a la ormacion de 'as natural.

!os liquidos del 'as natural pueden serraccionados 5insitu6o se pueden en/iar comoliquidos del 'as natural a unaplanta central deraccionamiento.


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MetanoMetano

+

+ C +

+ !a raccion mas abundante, pero menos

reacti/a. Conocido como


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(o(oll dedell MetanMetanoo &I'&I'

Porque el metanol y el amoniaco pueden producirse apartir del metano

==

Dada la ba&a reacti/idad del metano 7que tambien solotiene un atomo de carbono9, la economia de con/ertir elmetano a 'as de sintesis, 7me(cla de >? y C9 tiene el

bene$cio de 'enerar una 'ran cantidad de 3idro'enorequerido para la manuactura de amoniaco.

En el caso del metanol, sucede que el 'as de sintesispuede reaccionar economicamente para producirmetanol

En la orma de metanol, el metano es muc3o mas

reacti/o y puede usarsepara producir otrospetroquimicos, particularmente aquellos que tienenporlo menos un atomo de oxi'eno


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(o(oll dedell MetanMetanoo &I&III a'a'

!a con/ersion del metanol a moleculas con mas deenlaces carbono carbono se reali(a a tra/es demuc3as rutas de sintesis 3oy en dia, al'unas ya enestado comercial

4l'unos de estos procesos pueden contemplar latransormacion del metanol en 3idrocarburos talescomo etileno, propileno y aun 'asolina. Con ello seconsi'ue aumentar la dimension del metanol como un

producto intermedio entre el metano 7como materiaprima9 y otrosproductos petroquimicos .

Si esto se pudiese 3acer en orma rutinaria,re/olucionaria la industriapetroquimica desde que la

uente de carbono para la industria seria la mas simple ymas abundante de todos las moleculas de 3idrocarburos:el metano. Desaortunadamente, esta etapa toda/ia estaen estado de desarrollo


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(o(oll dedell MetanMetanoo &I&III b'b'

Sin embar'o, 3ay e&emplos de la demostracion $sica delconcepto. En eecto en Nue/a @elandia, 3ay una plantaque produce metanol apartir del 'as natural y 'asolinaa partir del metanol.

En Malasia, 3ay una planta operada por S3ell queproduce 'as de sintesis a partir del metano, para$nasde lar'o peso molecular a partir del 'as de sintesis ydiesel a partir de las para$nas. En eecto puede

producir diesel a partir del metano.


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)tano)tano

+ +

+ C C +

+ +

Es un 3idrocarburo unico. Sus /ecinos son elmetano por deba&o ypropano por arriba. Esdierente en muc3as ormas:

El salto de uno a dos carbonos 7en relacion almetano9 resulta en un incremento muy 'rande enreacti/idad.

Por otro lado, la dierencia de reacti/idad entreetano y propano es muc3o menor.

Desde el punto de 7ista de reacti7idad el etano es mas parecido alpropano.

El salto de dos a tres carbonos 7en relacion al propano9resulta en un cambio de comportamiento termodinamicodonde las condiciones requeridas para la licueaccion deun componente 'aseoso, cambia de unproceso dereri'eracion 7para el propano9 a uno crio'enico 7 para eletano9. En ese sentido el etano es mas parecido almetano.


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CaracteristicaCaracteristicass dedell )tano)tano

Reactivity Transportability

Low High Low High

Methane

Ethane

Propane

Methane

Ethane

Propane


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)tan)tanoo &II'&II'

Aalor como combustible unido al metano debido a sudi$cultadpara licueactarlo

Aalor como materia prima unido al G!P debido a su altareacti/idad

Aenta&a:

>alor diferencial mas alto como materia prima que como combustible

Des/enta&a:

'ango de productos limitado ! solo etileno"

Los 7olumenes de etano dependen de los 7olumenes de metano. (staconstitue su principal limiatacion.

(l etano en general todos los liquidos del gas natural son elcomponente mas pequeno en la produccion de gas natural.


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G%G%PP &&PropanPropanoo** +utano+utano'' &I'&I'

Potencialmente un /alor alto como combustible 7 debidoa su licueactibilidad9. Por e&emplo, su uso comocombutible en balones para la cocina.

En Canada, el desarrollo de la industria de 'as naturalpermite la disponibilidad de propano para poder ser

utili(ado en aplicaciones como combustible para el sectortransporte. El 'rado estandard para esa aplicacion es >D"B, y requiere una especi$cacion con minimo de B depropano.

En EE.%%. en Canada en lu'ares remotos que nocuentan con acceso al 'as natural, se utili(a el propanoel cual puede ser almacenado y usado como uncombustible para usos domesticos, como industriales.

En los EE. %%. 'eneradoras de electricidad que

utili(an 'as natural tienen almacenamiento depropano para casos de emer'encia.


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G%G%PP &II'&II'

!a raccion molar de G!P es menor que en el caso del etano. Serequiere tener 'ases muy 3umedos 7alto contenidos de liquidos9y altas producciones de 'as natural parapoder contemplar unescenario petroquimico con este tipo de materia prima.

En la moyor parte de los casos se requerira considerar toda lacar'a de liquidos del 'as natural 7incluyendo el etano y el G!P9para poder su$ciente /olumen para construir una plantapetroquimica con una car'a mixta.

Ese tipo de estrate'ia puede tener /enta&as adicionales. Pore&emplo, un alternati/a considerando solo etano, requeriria unaplanta de separacion crio'enica para separar el etano delmetano 75deep cut extraction69 la cual es intensi/a en capital yrequerimientos ener'eticos y 'enera una penalidad de costospara el etano.

El G!P, por otro lado, se puede separar del metano y etano acondiciones menos restricti/as, ocasionando un costo deseparacion muc3o menor.

En el uturo, el desarrollo de nue/as tec3nolo'ias de separacionpueden alterar este equilibrio.


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CasCasoo dede loloss #,iel#,ieldd +utanes$+utanes$

En 4rabia Saudita, 4lberta y Aene(uela se 3an 3ec3oin/ersiones que utili(an los $eld butanes 5butanos decampo o 'as butano asociado6 como materia prima

para la produccion de M0E.

Normalmente el M0E se produce a partir del metanol yel isobutileno que es un subproducto de lasoperaciones de re$nacion depetroleo.

!a sustitucion de butanos de campo es otro e&emplode la inte'racion entre las industria petroquimica y lade re$nacion depetroleo.


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CondensadoCondensadoss &&PentanoPentanoss ''

!a raccion pentanos F normalmente se ledenomina 5'asolina natural6. 4unque se ori'inael los campos de 'as natural, es un combustible/aliosoporque puede participar como un

elemento de corte para el pool de 'asolinas. Sin embar'o se 3an desarrollado tecnolo'ias

que pueden usar esta raccion para producirselecti/amente aromaticos.

Este tipo de aplicacion debe re/isarse desde elpunto de /ista economico, porque las re$neriastoda/i atiene la capacidad deproducircantidades sustanciales de aromaticos


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)stadistica)stadisticass dedell "s"soo dedell GaGass aturaaturall eenn llaa IndustriIndustriaa .uimica.uimica

Como Combustible

Como materia prima para otras industrias

&moniaco

Metanol 6tros


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billonesdepiescubico

s

ConsumoConsumo

dd

ee

GaGa

ss

aturaatura

ll

enen

IndustriIndustriaa .uimic.uimicaa ** ))/""))/""ComComoocombustiblecombustible

2000

1500

1000

1204

1428

1584 1555

1671

1440 1533 1443

1167 1147

794

500 559

0

1958 1962 1967 1971 1974 1975 1976 1978 1979 1981 1982 1985


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ConsumoConsumo ddee GaGass aturaaturall parapara

ProductoProductoss PetroquimicoPetroquimicoss -- ))/""/))/""/ComComoo Materia Prima

Total: 759 billones de pies cubicos

Otros

7.8%

Metanol

17.9%

!oniaco

74.3%



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"illonesdepiescubicos

ConsumConsumoo ddee GaGass aturaaturall** ))/""))/""AmoniacoAmoniaco

700

600

500 511

596

659

603580

564

400

300298

200

100

0

1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995



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ConsumConsumoo ddee GaGass aturaaturall** ))/""))/""MetanolMetanol

150

134.6137.4 136

100 102.2 101.194.3

60.250

0

1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995



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ConsumConsumoo ddee GaGass aturaaturall** )uropa)uropa

4moniaco

(l maor 7olumen de gas natural consumido en

(uropa 6ccidental

Promedio anual? 44$ billones de pies cubicos !1paises"

Metanol

Promedio anual? %0 billones de pies cubicos !%

paises"


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ConsumConsumoo ddee GaGass aturaaturall** )uropa)uropaAmoniacoAmoniaco

500

400427

406

448

300

200

100

0

1985 1990 1995


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"

illonesdepiescubicos

ConsumConsumoo ddee GaGass aturaaturall** )uropa)uropaMetanolMetanol

50

40 4238.5

30 31.5

20

10

0

1985 1990 1995


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Petroquimica a partir

del Metano


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IntroduccionIntroduccion

El metano es un 3idrocarburo para$nico de unsolo carbono que no es reacti/o ba&o condicionesnormales

Muy pocos productos quimicos pueden producirse

directamente a partir del metano ba&ocondiciones muy se/eras

Clorinacion del metano a partir de iniciacion termica ofotoquimica

6-idacion con una limitada cantidad de o-igeno o 7apor paraformar una me;cla conocida como @gas de sintesisA

= (l gas de sintesis es un precursor de dos productos quimicos mu importantes?

metanol amoniaco= &mbos productos son los precursores de una 7ariedad de productos

petroquimicos


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ProductosProductos quimicosquimicos aapartipartirr de0de0

Metano

Gas de sintesis !C6/+#"

&cido ciani9idrico

Di sulfuro de carbono

Clorometanos


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Gas desintesis

+# &moniaco

C6/+# Metanol

Destilados medios !G:L"

Glicoles de etileno

&lde9idos/&lco9oles 6-o


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4moniaco

Brea

&cido nitrico

+idra;ina

Metilaminas


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Metanol:

MT,E

9asolina 5MT98

"lefinas 1ormalde'ida

/cido acetico

Esteres metilicos

&loruro de metilo

Metil aminas


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AcidAcidoo Ciani1idricCiani1idricoo &2C'&2C'

%sado en la sintesis deacrilonitrilo y adiponitrilo

Monomeros importantes para la produccion de

plasticos fibras #eaccion exotermica entre amoniaco

y metano a una temperatura de ++--o C con uncatali(ador de rodio " platino

? C>2 F ? N>* F ? ? >CN F >?


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DDii Sul3urSul3uroo dede CarbonCarbonoo &CS&CS44''

#eaccion entre el metano y ela(ure a altas temperaturas 7-o C y ? atm. de presion9 usando

alumina como catali(adorC>27'9 F ? S? 7'9 CS? 7'9 F ? >?S

7'9 CS? es usado en la produccion de

rayon y celoan, tambien usado

para la produccion de tetraclorurode carbono


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ClorCloroo MetanosMetanos

Substitucion sucesi/a de los 3idro'enosdel metano producen una me(cla decloro metanos

Monocloruro de metano !cloruro de metilo" , C+%Cl

produccion de silicona plomo tetrametilico octane booster

Dicloro metano !cloruro de metileno", C+#Cl#remo7edor de pintura, agente desgrasante

:ricloro metano !cloroformo", C+Cl% refrigerante!8lourocarbon ##"

:retacloruro de metano, CCl4

8reon # parasu uso en aerosoles refrigerantes


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(uta(utass comunecomunessparparaa eell cambicambioo dede estadestadoo dede loloss combustiblescombustibles

#as#as

GasificacionGasificacion

$iuido$iuido

CarbonizacionCarbonizacion

LicuefaccionLicuefaccion

&olido&olido


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Manu3acManu3acturturaa dedell GaGass ddee SintesisSintesis

No es una tecnolo'ia nue/a. Se le conocedesde +B?-.

%tili(ada para la manuactura del metanol

0ambien es usada para la produccion de

amoniaco, 3idro'eno, electricidad y/apor

El 'as de sintesis es manuacturado pordos procesos 'enerales:

6-idacion parcial

'eformacion


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ProcesoProcesoss ddee GaGass ddee SintesisSintesis

xidacion parcial 7PH9

con o-igeno

#eormacion de metano con /apor

7SM#9 #eormacion autotermica 740#9

con o-igeno

con aire


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O5idacioO5idacionn ParciaParciall &I'&I'

Es el proceso mas anti'uo.

xidacion: 5Proceso de combinacion conoxi'eno6.

Por e&emplo: cuando se enciende el 'as de

una cocina, lo estamos 5oxidando6. (l gas, principalmente metano, se quema en la

presencia del o-igeno del aire.

Los productos resultantes son? dio-ido de carbono!C6

#" una pequena cantidad de agua !+#6". (l agua

sale como 7apor no 7isible.


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O5idacioO5idacionn ParciaParciall &II'&II'

!a oxidacion parcial se re$ere al proceso en el quese limita la cantidad de oxi'eno que se permitereaccionar con el 'as natural.

!a cantidad de oxi'eno debe ser controladaporque el ob&eti/o es la con/ersion de la materiaprima en 3idro'eno y monoxido de carbono

C>2 F +? ? C F ? >?

En el proceso de 0exaco, la car'a esprecalentada,y alimentada dentro de un reactorcon oxi'eno pro/eniente de una planta de

destilacion de aire.


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(e3ormacio(e3ormacionn coconn VapoVaporr &II'&II'

Para la produccion de metanol, la me(cla de 'asobtenida por las reacciones anteriores puede serusada directamente sin tratamiento posteriorexcepto el a&uste de la relacion >?C : ?I+

Para la produccion de 3idro'eno para la sintesisde amoniaco, se requieren otras etapas detratamiento

'eformacioin secundaria para incluir la cantidad necesariade nitrogeno

'emocion de dio-ido de carbono 7eneno para elcatali;ador de sintesis de amoniaco se reali;a en tres etapas?

= Con7ersion s9ift= 'emocion de dio-ido de carbono

= Metanacion


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ProduccioProduccionn dedeAmoniacoAmoniaco(e3ormacio(e3ormacionn coconn VaporVapor


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ProcesoProcesoss ddee GaGass ddee SintesisSintesisComparacionesComparaciones

!a dierencia principal entre la reormacion de/apor y la oxidacion parcial es que es que en elcaso de la reormacion se usa un catali(ador.

4l'unos usan el proceso autotermico 740#9que combina oxidacion parcial conreormacion

Composiciones 0ipicas de Gas deSintesis

7 basados en una alimentacion a basede metan o 9

0ipo >? C C? 0otal

#eormacion ) + + +--

xidacion Parcial 2 +--40# con aire * + ? *

J Dierecia entre +-- y la suma >?FCFC? es Nitro'eno


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!ipo!iposs ddee GaGass ddee SintesisSintesis

Me(clas de 'as desintesis

% +#? N#

# +#? C6

+#? C6

Puro C6, o C6, +#6

+#

%sos

Principales

&moniaco

Metanol'eaccion o-o

&cido acetico, o-alico,etc

Procesos de 9idrogenacion


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Metanol


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!opicos!opicos

AistaGlobal de la Industria

>istoria del Metanol

Propiedades

Procesos de Manuactura %sos del Metanol

Como Combustible

Como Materia Prima para otras Industrias

= uimicos a partir del Metanol


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VistVist

aa

GlobaGloba

ll

dd

ee

llaa

IndustriaIndustria

!a capacidad de produccion de metanol a ni/elmundial ue de ?).1? millones de toneladas metricasen +BB.

En +B1* la produccion mundial era de +.Bmillones de toneladas metricas.

Desde +B1* 3a 3abido un cambio si'ni$cati/o en la

locali(acion de la capacidad de produccion de metanolde los paises desarrollados a lospaises en desarrollo

La capacidad de produccion de metanol en los paises en desarrollose 9a triplicado entre 25% 221

Mientras que la de Norte &merica, apon (uropa 6ccidental 9adisminuido en un 1 E.

&lguna de esta capacidad 9a sido puesta en @standbA podria ser

puesta en operacion baFo condiciones de oferta demana masfa7orables


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Thousan

ds

+alanc+alancee ddee O3ertO3ertaa yy DemandDemandaapoporr (egion(egion

67786778

10

9135

8239

5 56674625

3659 4482

0

'896

'5

(or. !er.

2673

'2994

31842803

'1441

sia )aci*.

18922355

19932489

9111304

Med. Oriente+ur. Occd. &ur !er. +ur. ,ent. - Orient.

O*erta e!anda "alance


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DemandaDemandapoporr !ip!ipoo ddee ProductoProducto67786778

Otros

17.5%

&ol/entes

3.4%#asolina

2.0%

Metil Metacril.

2.5%

or!aldeida

32.3%

MT"+

32.3%

i Metil Tere*t

2.9%

cido cetico

7.2%


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2istoria2istoria dedell MetanoMetanoll &I'&I'

4islado por primera /e( en ++ por Sir #obert oylepor medio de la separacion del /ina're sobre unalec3e de cal.

Kustus Aon !iebe' and K.. Dumas determinaron lacomposicion del metanol. El termino metil ueincluido en +B* en la nomenclatura quimica comoresultado de su traba&o.

El primer proceso comercial de produccion de metanolue el la destilacion de la madera, de a3i su nombre dealco3ol de madera. Este proceso ue utili(ado desde+1*- 3asta a mediados de los

+B?-Ls. 4 partir de ese tiempo, se desarrollo un

proceso para la manuactura sintetica demetanol por 4S;.

4S; construyo la primera planta comercial de 'ranescala en

+B?*


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+B?*.

2istoria2istoria dedell MetanoMetanoll &II'&II'

4S; construyo la primera planta comercial de 'ranescala en +B?* 7cont9.

(l proceso utili;aba un catali;ador de cromito de ;inc, sobre el cualuna me;cla de C6 +# reaccionan a una temperatura de %$$4$$ oC una presion de #1$ %1$ atmosferas. (ste tipo decatali;ador fue usado 9asta a mediados de los 20$s mientras queel proceso a %1$ atm. 9asta mediados de los 25$s.

(l gas de sintesis era producido a partir del carbon a tra7es de lareaccion de Hater s9ift

En EE%%, una subsidiaria de Dupont, !a(ote Inc.producia metanol como un subproducto de su plantade amoniaco.

La produccion de metanol era una de las etapas del proceso parala eliminacion de C6, el cual era considerado una impure;a en elproceso de sintesis de amoniaco.


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2istoria2istoria dedell MetanoMetanoll &III'&III'

Commercial Sol/ents ue la primera en utili(aren los EE%% elproceso de alta presiondesarrollado por 4S;

La planta usaba gas producido por una operacion defermentacion de mai;

!a mayor parte del metanol producido 3asta $nesde la se'unda Guerra Mundial utili(aba 'as desintesis a partir del carbon o de procesos deermentacion.

%no de los cambios mas radicales ue laintroduccion del 'as natural como materiaprima.

Gas de sintesis a partir del gas natural era de meFor calidaddebido a su menor contenido de impure;as

*u disponibilidad en los ((BB era ilimitada.


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2istoria2istoria dedell MetanoMetanoll &IV'&IV'

El primer catali(ador basado en cobre ue desarrollado enPolonia en

+B*. Sin embar'o ue en +BB en que ue comerciali(adopor ICI en unproceso que operaba a media " ba&a presion 7- " +--atm.9

Bna de las ra;ones para el e-ito de este nue7o proceso fue el usodel gas natural con mu baFos ni7eles de impure;as menos de $.1ppm.

ICI empe;o la manufactura de alco9ol usando su nue7a tecnologiaen 233 en una planta de 4$$ ton/dia, que operaba a 1$ atm usaba compresores centrifugos tecnologia desarrollada por


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PropiedadePropiedadess ,isicas,isicas Peso Molecular

*?.-2

Densidad a ?- oC-.)B?

Punto ;usion"B).1oC

Punto Ebull. 2.)oC

0emp. I'nicion2)- oC

!imite Explosion7aire9

)aFo 3.% E 7ol.

&lto %3.1 E 7ol.

Punto Inam. +?.? oC

Densidad Aapor 7aire9+.++

Pto Con'el7- 9 .2oC

Calor Comb.7? oC9 ??.)8K'

Calor E/ap.72.) oC9*.*8Km

!iquido neutral, sin color,

sin olor Miscible en a'ua


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PropiedadePropiedadess .uimica.uimicass dedell MetanolMetanol

Se descompone:

& la lu; del sol !B> " produce formalde9ida

Cataliticamente para producir DM( agua

Se combina con:

C6 para formar acido acetico

C6 para la produccion formiato de metilo

C6 amoniaco para la produccion formamida demetilo

Isobutileno para producir M:)(

+#N6% para producir nitrilo de metilo


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Manu3acturManu3acturaa dedell MetanolMetanol

Ouimica del Metanol

Produccion del Gas de Sintesis

Sintesis del Metanol

Destilacion del Metanol


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PlantaPlanta dede MetanolMetanolDiagramaDiagrama ddee +loque+loque

ecuperacion

,alor

lue #as

GaGass ddee PurgaPurga

e!ocion

u*re

e*or!acion

apor

ecuperacion

,alor

,o!presion

#as &intesis

&intesis

Metanol

estilacion

Metanol

guguaa ddee ProcesoProceso

MetanolMetanol

#as#as (atural(atural


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.uimic.uimicaa dedell MetanolMetanol

Desuluri(acion

CS F >? >?S F

C >?S F @n

@nS F >?

#eormacion con Aapor

Cn>

?n

F?

F n>?

nC F

7?nF+9 >?C F >? C? F >?C>2 F>? C F * >?

#eormacion4utotermica

C>2 F ? C F ? >?C>2 F ? ? C? F ? >?

Sintesis del Metanol

C F ? >? C>*>

C? F * >? C>*> F

>?


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ProduccioProduccionn dedell GaGass ddee SintesisSintesis

#eormacion con/encional con /apor

#eormacion combinada

#eormacion catalitica autotermica

xidacion parcial no catalitica


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(e3ormacio(e3ormacionn coconn VaporVapor

0iene las si'uientesetapas:

Pretratamiento del gas natural

'eformacion con 7apor 'ecuperacion de calor

Compresion de gas de sintesis


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&'(C &nnual Program

PretratamientoPretratamiento

El 'as natural debe ser limpio de impure(as ya'ua:

!os componentes de a(ure comunmente 3alladosdeben ser eliminados o reducidos para pre/enir elen/enamiento y desacti/amiento de catali(adoresde 'as de sintesis y sintesis de metanol

El 'as es calentado a una temperatura de ?- oC.

Subsecuentemente, el >?S es absor/idoen una cama de catali(ador de@n

El contenido de 4(ure es reducido a ni/eles de-.+ppm/

Camas de @n estan disenadas para durar de meses a un ano


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PrPree (e3ormador(e3ormador

Permite la reormacion de los componentes 5pesados6del 'as natural

7!PG F9 &unque beneficiosos para la produccion de metanol contienen una

relacion maor de 9idrogeno a carbono que puede generar maorescantidades de gas de sintesis.

La performance del reformador es afectada debido al craqueo de esos

9idrocarburos a baFas temperaturas . El uso de un reormador adiabatico antes del

reormadorprimariopermite usar car'as maspesadas

Despues de la desulfuri;acion, la carga se calienta a 1$$ 11$ o C pasapor un reactor conteniendo una cama con un catali;ador de prereformacion conteniendo niquel/alumina

(n la reaccion adiabatica los 9idrocaburos pesados se con7ienten ametano en parte son reformados a 9idrogeno C6.

(l proceso enfria a la carga la que despues tiene que ser recalentada antes

de ir al reformador


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Etapa en la que se orma la me(cla de 3idro'eno yoxidos de carbono

!as ecuaciones principales de reormacion del 'asnatural con /apor son:

Cn>?nF? F n>? nC F 7?nF+9 >?

Ecuacion General

CF >? C? F >? Ecuacion Qater

S3it C>2 F>?

C F * >?#eormacion del Metano

!a reaccion $nal es endotermica y su con/ersion estainuenciadapor alta temperatura, ba&a presion y unaalta relacion /apor " carbon

El reormador es un 3orno en el que los tubos rellenoscon catali(ador estan calentados externamente porcalor directo para pro/eer la ener'ia necesaria para

las reacciones que se reali(an dentro de los tubos delreormador.


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Existen dierentes tipos de reormadoresdependiendo de su diseno:

DoHn fired quemadores locali;ados en el tec9o del9orno ICI, Da7 :ec9nolog, B9de,


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(ecuperacio(ecuperacionn ddee CalorCalor

El 'as de proceso de&a el reormadoratemperaturas cercanas a 1- " 11- o C.

Entra primero a un 'enerador de /apor a altapresion " este /apor, despues de

sobrecalentarse, se usa paramo/er las turbinas de los compresores yocomo /apor de proceso para el reormador.

El calor remanente en el 'as de proceso seutili(a en los re3er/idores de las columnas dedestilacion en la seccionde puri$cacion y para calentar otras corrientes

de proceso o de ser/icios auxiliares.


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(e3ormacio(e3ormacionn CombinadaCombinada

0ambien conocida con el nombre de 5reormacionaumentada con oxi'eno6

%tili(a un reormador primario y un secundario 7autotermico9 en seriepara la produccion de 'as de sintesis.

El secundario, en el caso de metanol, utili(a oxi'enocasi puro 7 BB.F

9 debido que en el caso del aire, la presencia del N?en el syn'as tieneeectos ne'ati/os en la etapa de compression yreatarda la sintesis delmetanol

!a introduccion del oxi'eno en el secundario permite

Consumir el e-ceso de 9idrogeno para reducir la relacion

estequiometrica ' J K+#/!#C6 %C6#"a un 7alor cercano a suteorico de .$

'educir el tamano del reformador primario !nue7as plantas" reduccion de los requerimientos energeticos de reformacion


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DatoDatoss tipicostipicos(e3ormacio(e3ormacionn convencionaconvencionall vsvs// combinadacombinada

Con/encional Combina

Gas de proceso a #eorm.Prim.

+-- -

Car'a total de #eorm., * +B?

Presion Salida #eorm. Prim. 7atm9 ?- *B

Presion Salida #eorm. Sec. *

0emp. Salida #eorm. Prim. 1) )1-

0emp. Salida #eorm. Sec.o

+-+-

Ener'. #eq. Comp. Syn'as, ?G +*

>C con/ertido en #eorm. Prim. 1* ??


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SintesisSintesis dede MetanolMetanol

!a relacion de >?C del 'as de sintesis es a&ustadoa la relacion estequiometrica de ?:+ ya sea

pur'ando el 3idro'eno en exceso o a're'andoC?

!a me(cla entra al con/ertidor de metanol donde los'ases son comprimidos entre - " +-- atmoseras,me(clado con el 'as de reciclo yprecalentado

!a sintesis de metanol se lle/a a cabo en la presencia

de un catali(ador a base de cobre, a una temperaturade ?- " ?- oC .

!os catali(adores de sintesis de metanol mas usados

Componentes acti7os? Cu, n )orium, n C9romiun , &l, Mn,etc

Manufacturadores? )&*8, ICI, Lurgi

!os 'ases resultantes son enriados, su presion

reducida y lo 'ases disueltos son separados en unseparador as3.

El metanol crudo es en/iado a la seccion de separacion


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SintesisSintesis dede MetanolMetanol


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SintesisSintesis dedell MetanolMetanolReactoresReactores EsfericoEsfericoss dede KelloggKellogg


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ProductioProductionn CostsCosts


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Met1anoMet1anoll PricPricee vsvs// aturaaturall GaGass PricePrice


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aturaaturall GaGass vsvs// CrudCrudee OiOill PricePrice


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DestilacioDestilacionn dede MetanoMetanoll &I'&I'

El metanol crudo contiene a'ua y otras impure(asque deben ser remo/idas antes de que el

producto este listo para uso comercial

4unque el metanol 'rado combustible se puedeproducir con una, dos, tres y a /eces cuatro

columnas de separacion, paraproducir metanol 'rado ederal44

El esquema de destilacion depende de los sub "productos ormados durante el proceso de sintesis, elque incluye esteres, eteres, alde3idas, otros alco3olessuperiores, e 3idrocarburosparani$cos.

!a primera columna 7toppin'9 opera a -. atm. pararemo/erproductos li'eros como eteres, 8etonas, yalde3idos y al'unos 'ases disueltos 7>?, C>2, C, C?,

N?9

!os ondos de la primera columna son pu$cados en ?,o mas columnas dependiendo de los requerimientos depure(a.


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DestilacioDestilacionn dede MetanoMetanoll &III'&III'


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DestilacioDestilacionn dede MetanoMetanoll &II'&II'

El esquema de dos columnas usa una columna deseparacion atmoserica 7re$nin'9 para separar elmetanol del a'ua y de los alco3oles superiores7;usel oil " se utili(a como combustible en elreormador o 'enerador de /apor9.

!a separacion $nal es di$cil porque requiere demuc3os platos de destilacion. En especial laseparacion del metanoletanol.

El metanol se obtiene a unos platos por deba&odel tope de la columna.

En el sistema de tres columnas los ondos de laprimera pasa a una columna presuri(ada 7re. +9y lue'o a una atmoserica 7re.

?9.


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DestilacioDestilacionn dede MetanoMetanoll &IV'&IV'


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DestilacioDestilacionn dede MetanoMetanoll &V'&V'


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GradoGradoss ddee MetanolMetanol

!a especi$cacion %S;ederal M?*?eidenti$ca tres 'radosde metanol:

Grado C es elalco3ol de maderausado ..

Grado 4 es el metanolusado como sol/ente

Grado 44 es el maspuro

Especi$cion delMetanol %S ;ederalGrade44:

Etanol, m'R' +-

4cetona, m'R' ?-

4cetona y alde3ido,m'R' *-

4cido acetico,m'R' *- Ind. Color 74P>49J

4cido sulurico 74P>49 *-

#an'o pto. ebull., o C +

#esiduo seco ,m'! +-o

usado enaplicaciones

Densidad7?-

C9, 'rml -.)B?1

quimicas

Conten. metanol, t TBB.1

Conten. 4'ua, t -.+-J 4merican Public >ealt3 4ssociation


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"so"soss dedell MetanolMetanol

ComoCombustible

Como materia prima para otros

petroquimicos 8ormalde9ida

M:)(

&cido &cetico


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"so"soss dedell MetanoMetanoll -- 67786778MileMiless ddee !oneladas!oneladas

Otros

17.5%

&ol/entes3.4%

#asolina

2.0%

Metil Metacril.

2.5%

or!aldeida

32.3%

MT"+

32.3%

i Metil Tere*t

2.9%

cido cetico

7.2%



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,ormalde1ida,ormalde1ida

Es uno de los producto quimicos deri/ados del metanol masimportantes

Comunmente disponible en solucion acuosa.

!a produccion comercial de la ormalde3ida es tra/es de unproceso oxidacion I

des3idro'enacion.

!as principales reacciones son:

C>* >

C>? F >?C>*> F ? C>? F >?

>? F ?

>?

Estas reacciones se lle/an a cabo a altas temperaturas pormedio de unproceso que utili(a catali(adores deplata

>ay dos modos de operacion:

Modo completo? con7ersion entre 20 25 E !a 35$ 0#$o

C Modo incompleto? con7ersion entre 00 50 E ! a 3$$ 31$ o C"


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,ormalde1ida,ormalde1ida


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PropiedadePropiedadess ,isicas,isicas

Peso Molecular

*-.-*

Densidad a ?- oC-.1+

Punto ;usion "++1oC Punto Ebull. "+B.?oC

0emp. I'nicion2*- oC

!imite Explosion7aire9

Punto Inam. - oC

Densidad Aapor 7aire9 +.-2

Sin color, 'as con olor uerte

Soluble en a'ua y alco3oletilico. Solo parcialmente en

benceno, acetona y eteres.

)aFo 0.$ E 7ol.

&lto 0#.$ E 7ol.


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"sos"sos

2- en la preparacion de:

resinas para aplicaciones como recubrimientos para frenos,materiales de moldeo a base de resinas fenolicas defornalde9ido, fertili;antes con una liberacion retadada de nitrogeno,en otras industrias como te-tiles, cueros, etc

ad9esi7os para aplicciones tales como triple mapresa

2- es usada en la produccion de productosintermedios tales como:

resinas de poliesteres, recubrimientos de superficies, resinas depoliuretanos, plastificadores, resinas poliacetales, etc

tros usos incluyen la manuactura de

Colorantes, agentes taninos, dispersantes, 7itaminas, etc

Componentes para nue7as formulaciones de detergentes como

acido nitrilo acetico !N:&"Preser7ati7o desinfectante

petroquimica clases

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