Polipropileno ( PP ).

Diagrama de bloque del proceso. En la figura se exponen las etapas que conforman el diagrama de bloque para obtención del polipropileno.

Descripción específica del proceso. La planta de PROPILCO S.A emplea proceso en fase gaseosa y lecho fluidizado con tecnología UNIPOL de Union Carbide. A continuación se explica el proceso a través de las diversas etapas que lo conforman :

Etapa de almacenamiento y purificación :

En la producción de homopolímeros se emplea únicamente propileno, el cual es un hidrocarburo que llega a la planta en estado líquido y a temperatura de -44 oC (ver figura).

Este hidrocarburo arriba en buques y se bombea desde el muelle hasta la planta para ser almacenado en dos esferas con capacidad de 21000 toneladas, aisladas convenientemente para la conservación del frío. En la producción de copolímeros random y copolímeros de impacto, además de propileno se emplea el etileno. Este hidrocarburo, al igual que el propileno, llega a la planta en buques, en estado líquido a -106oC y se almacena en un tanque cilíndrico debidamente aislado para su conservación a baja temperatura. El objetivo de mantenerlos a esta temperatura a fin de controlar la alta volatilidad que presentan.

Posteriormente de las esferas de almacenamiento se pasan los monómeros a cargar en el proceso por un área de purificación, puesto que normalmente contienen impurezas tales como agua, oxígeno, alcoholes, monóxido de carbono etc, las cuales son nocivas para el catalizador empleado en la reacción y por ende son retiradas usando un tren de purificación especialmente diseñados para cada reactante. En el proceso de purificación se emplean fundamentalmente operaciones de destilación y absorción en lecho frío ; los equipos de absorción de impurezas , básicamente son tanques rellenos con tamiz molecular. Cuando estos tamices se encuentran saturados de impurezas, se regeneran con nitrógeno el cual se envía a la tea de la planta a fin de quemar las trazas de impurezas. Los estándares de emisiones en la combustión de la tea se consiguen controlando la intensidad de la llama por medio de inyección de vapor, operación realizada desde la sala de control de la planta.

Etapa de reacción :

Con los monómeros purificados se pasa a la zona de reacción (ver figura). Para la producción de homopolímeros y copolímeros random. La reacción ocurre en fase gaseosa en un reactor de lecho fluidizado al cual se alimentan continuamente los reactantes y un catalizador especialmente diseñado para la obtención de polipropileno de configuración isotáctico.

El catalizador empleado pertenece al tipo Ziegler Nicholls, específicamente tetracloruro de titanio y se mantiene almacenado en estado líquido. Cuando pasa al proceso de reacción, experimenta un cambio de fase convirtiéndose en gas para llevar a cabo la reacción en fase gaseosa con el monómero (propileno).

El sistema de reacción consta del reactor ( ver figura ), un compresor de desplazamiento positivo y un enfriador. El reactor tiene aproximadamente 40 metros de altura y 4 metros de diámetro . El compresor mantiene en circulación continua los gases, succionando gases calientes del tope del reactor y forzándolos a pasar a través de un enfriador para retornarlos por el fondo del reactor. El polipropileno sólido formado se descarga continuamente hacia el área de desgasificación.

Las condiciones típicas de operación del reactor son las siguientes : 

carga :20 ton/hr a 40 oC;Temperatura de reacción 65 oC; Presión de reacción 32 Kgf/cm2 ; eficiencia o conversión 96-97%.

Como se dijo anteriormente dentro del reactor se tiene un lecho fluidizado. Este lecho está formado por partículas del mismo producto, es decir polipropileno. La forma geométrica del reactor, facilita el deslizamiento de las partículas fluidizadas del lecho e impide que se vayan con las corrientes de reciclo gaseoso, el cual es de aproximadamente 2000 lb/hr. La capacidad del reactor en volumen para que la reacción se desarrolle es de aproximadamente 500 metros cúbicos.

El sistema de la torre enfriadora utiliza aproximadamente un flujo de 12000 gpm de agua de enfriamiento tratada con molibdato.

Para la producción de copolímeros de impacto intervienen dos reactores instalados en serie (  ver figura   ). El sistema de reacción No. 2 al igual que el sistema de reacción No.1, está compuesto de un reactor, un compresor y un enfriador. En el reactor No.1 se produce homopolímero a partir de propileno y el catalizador ; el polímero formado (polipropileno homo ) va al reactor No.2, donde la reacción prosigue, como una mezcla de propileno y etileno.

Etapa de desgasificación y peletizado :

El copolímero así formado se descarga al área de desgasificación. El polipropileno descargado bien sea del reactor 1 o del 2, llega al tanque recibidor de producto, acompañado de gases ricos en monómero. Los gases se ventean hacia el sistema de recuperación, en el cual son comprimidos, enfriados y destilados. El propileno monómero líquido se recicla a los reactores; si se está utilizando etileno, éste se devuelve gaseoso al segundo reactor. La resina separada del tanque recibidor de producto, pasa al tanque de purga. En este tanque se purgan con una corriente de nitrógeno los pocos hidrocarburos que aún contiene el polipropileno, la mezcla nitrógeno-hidrocarburos se ventea a la tea, donde son quemados, la resina libre de hidrocarburos pasa al mezclador continuo donde se funde y mezcla con aditivos para se sometida a peletización.

Los gases venteados en el tanque recibidor de productos son ricos en monómeros y es indispensable la recuperación del monómero ( materia prima costosa), con el fin de hacer mas eficiente el proceso. Otra vez se recurre a la compresión, enfriamiento y destilación, el polipropileno venteado se pasa de la fase gaseosa a la líquida y se recircula a los reactores. Cuando se usa etileno, éste se recircula hacia el sistema de reacción en estado gaseoso. Con el propileno se encuentran trazas de propano el cual es resistente a la separación por tamices. Este propano en pequeñas cantidades es retirado en esta fase de purificación de la corriente de hidrocarburos y es llevado como gas remanente a los equipos de combustión (calderas), con el fin de ser quemado junto con el gas empleado por la planta, básicamente gas natural proveniente de la Guajira y vendido por PROMIGAS S.A.

Etapa de almacenamiento y empaque :

El polipropileno peletizado y cortado, pasa por un elutriador, separando los finos ("off grade") y luego de la debida certificación de laboratorio es llevado por transporte neumático a su almacenamiento en silos, despachándose a clientes a granel por carros tolva, supersacos de 500 Kgs, o en bolsas de 25 Kgs.

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