PETROQUÍMICA
CAPÍTULO 1. MATERIAS PRIMAS PETROQUÍMICAS
La petroquímica
comprende la elaboración de todos aquellos productos químicos que se derivan de
los hidrocarburos del petróleo y el gas natural. Por lo general el término no
incluye los hidrocarburos combustibles, lubricantes, ceras ni asfaltos.
La industria
petroquímica se divide en dos sectores: sector básico y sector secundario. El sector básico o primario comprende
aquellos productos que son susceptibles de servir como materias primas industriales básicas,
que sean resultado de los procesos petroquímicos fundados en la primera
transformación química 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
anteriormente, en cuya elaboración pueden operar indistintamente y en forma no
exclusiva la nación, los particulares, o las sociedades de los particulares que
tengan una mayoría de capital mexicano.
Los petroquímicos no se consideran como un
tipo o clase particular de productos químicos, ya que muchos de ellos han sido
y continúan siendo fabricados con otras materias primas, así por ejemplo, el
benceno, metanol y acetileno se pueden producir a partir del carbón de hulla,
el glicerol se obtiene de las grasas, el etanol por fermentación de la caña de
azúcar, el azufre de los depósitos minerales, etc.
No obstante, todos
ellos también se producen a partir del petróleo en muy grandes cantidades y
algunos productos químicos se obtienen en la actualidad casi totalmente del
petróleo.
La petroquímica
incluye también muchos productos que antes no se conocían más que a nivel
laboratorio, algunos de éstos son el alcohol isopropílico, el óxido de etileno,
el cloruro de alilo y la acroleína ente otros.
La importancia de
la petroquímica estriba en su capacidad para producir grandes volúmenes de
productos a partir de materias primas abundantes y a bajo precio. La mayor parte de los compuestos
petroquímicos son orgánicos, sin embargo, también varios productos inorgánicos
se producen a partir del petróleo en gran escala como el amoníaco, el negro de
humo, el azufre, y el agua oxigenada.
Materias primas petroquímicas
La industria
petroquímica emplea ante todo como materias primas básicas las olefinas y los
aromáticos obtenidos a partir del gas natural y de los productos de refinación
del petróleo: el etileno, propileno, butilenos y algunos pentenos entre las
olefinas, y el benceno, tolueno y xilenos como hidrocarburos aromáticos. El
término no incluye los hidrocarburos combustibles, lubricantes, ceras ni
asfaltos.
En algunos casos, la escasa disponibilidad
de estos hidrocarburos, debido al uso alterno que tienen en la fabricación de
gasolina de alto octano, ha obligado a la industria a usar procesos especiales
para producirlos, por lo tanto, si se desea producir petroquímicos a partir de
los hidrocarburos vírgenes contenidos en el petróleo, es necesario someterlos a
una serie de reacciones según las etapas siguientes:
1)
Transformar los hidrocarburos
vírgenes en productos con una reactividad química más elevada, como el etano,
propano, butanos, pentanos, hexanos, etc., que son las parafinas que contiene
el petróleo, y convertirlos a etileno, propileno, butilenos, butadieno,
isopreno y aromáticos ya mencionados.
2)
Incorporar a las olefinas y los
aromáticos obtenidos en la primera etapa, otros heteroátomos tales como el
cloro, el oxígeno, el nitrógeno, etc. (por ejemplo, con el oxígeno se produce
acetaldehído y ácido acético).
3)
Efectuar en esta etapa las
operaciones finales que forman los productos de consumo final, y para ello, se
precisan las formaciones particulares de modo que sus propiedades correspondan
a los usos que prevén.
Algunos ejemplos de
esta tercera etapa son los poliuretanos, los cuales dependiendo de las
formulaciones específicas, pueden usarse para hacer colchones de cama,
salvavidas o corazones artificiales. Las
resinas acrílicas pueden servir para hacer alfombras, plafones para las lámparas,
prótesis dentales y pinturas.
Es necesario
mencionar otros productos que se consideran petroquímicos básicos sin ser
hidrocarburos, como el negro de humo que tiene una estructura semejante a la
del grafito (carbón puro), cuyo tamaño de partícula varía desde 10 hasta 500 mμ
(milésima parte de la micra que a su vez es la milésima parte de un milímetro),
y el azufre.
Cuando se refina el
petróleo y se obtienen las materias primas para la petroquímica éstas se
convierten en compuestos activos, capaces de transformarse con mayor facilidad
en otros productos con propiedades específicas acordes a nuestras necesidades.
El etileno o eteno,
también llamado gas oleificante, fue descubierto en 1795 por los químicos
holandeses Deiman, Paetz Van Troostwik, Bon y Lauwrenburgh, deshidratando
alcohol etílico con ácido sulfúrico. Se
le llamó gas oleificante porque con el cloro produce cloruro de etileno
(dicloro 1,2-etano), que es una sustancia de consistencia aceitosa. El etileno es un gas incoloro, de olor y
sabor dulce, extremadamente inflamable, que arde con llama luminosa,
ligeramente soluble en agua, alcohol y éter etílico y que presenta un punto de
ebullición a 103.9º C.
El etileno es con
mucho, la materia prima más importante en el campo petroquímico, ya que es una
sustancia que puede transformarse fácilmente en derivados de gran importancia
técnica y comercial. Sus principales
derivados son el polietileno de alta y baja densidad, acetaldehído, óxido de
etileno, dicloroetano y etilbenceno, sustancias todas estas importantes para la
fabricación de otros productos químicos y de muchos artículos de uso cotidiano.
Este compuesto se
utiliza para producir anualmente 250 millones de litros de etano y más de mil
millones de litros de etilenglicol, solamente en USA. Se emplea como anestésico en cirugía y en
gran escala, para la maduración de frutas como limones, naranjas, plátanos,
etcétera.
El etileno tiene
propiedades semejantes a las hormonas, acelerando el crecimiento de varios
tubérculos como la papa. También se
consume en grandes cantidades en la preparación de dicloruro de etileno que se
emplea como solvente en la manufactura de insecticidas y en la preparación de
tikol (sustituto del hule) condensando el etileno y la acetona se produce
isopreno (base del hule artificial y sintético).
El etileno presenta
poca tendencia a la polimerización, pero en condiciones especiales (1000
atmósferas de presión y en presencia de trazas de oxígeno) se consigue formar
el polietileno; producto sintético extraordinariamente resistente a las
acciones Químicas; que está constituido por centenares de moléculas de etileno.
Con el benceno, el
etileno produce etilbenceno, que por deshidrogenación a elevadas temperaturas
(700º C) y con óxido de aluminio como catalizador se produce el estireno, que
constituye el monómero del poliestireno y el hule Buna. Éste es un ejemplo de
polimerización mixta, la cual se logra con sodio, aunque actualmente se realiza en emulsión
acuosa mediante peróxidos.
En México se
obtiene etano a partir del gas natural, que se transforma en etileno en las
plantas de PEMEX de:
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Ubicación
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Toneladas/anuales
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Reynosa,
Tamaulipas
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27 000
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|
Pajaritos,
Veracruz
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182 000
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|
Poza Rica,
Veracruz
|
182 000
|
|
La cangrejera,
Veracruz
|
500 000
|
|
Morelos, Veracruz
|
500 000
|
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Producción total
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1 391 200
|
El gas natural
producido en México contiene grandes cantidades de metano CH4, etano
C2H6 y otros hidrocarburos licuables, como el propano C3H8
y butano C4H10. El
6% corresponde al metano, siendo una proporción mayor a la existente en la
mayoría de los pozos del mundo; cuando contienen etano, tienen menos del 5%.
El gas natural se
separa en instalaciones cercanas a los pozos petroleros. Como el crudo y el gas arrastran agua y
partículas de tierra, éstas se eliminan
en separadores y asentadores. Ya sin
impurezas, el gas pasa a las plantas endulzadoras, donde se separan los gases
ácidos, y después a las criogénicas, donde se separan metano, etano, gas LP y otros licuables.
Productos primarios a partir de las fracciones del petróleo
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Derivados
directos del etileno
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(CH 2
= CH 2)
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Dicloroetano
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ClCH2CH2Cl
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Cloruro de Etilo
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CH3CH2Cl
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Alcohol etílico
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CH3CH2OH
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Etilbenceno
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CH3CH2(C6H5)
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Óxido de etileno
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CH2─CH2
\
/
O
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Acetaldehído
|
CH3COH
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Polietileno
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-[CH2-CH2]n-
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Derivados secundarios o intermedios petroquímicos
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Cloruro de vinilo
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CH2 =CHCl
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Ácidos acético
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CH3COOH
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Etilenglicol
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OHCH2CH2OH
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Ácido
acetilsalicílico
COMPLETAR LA FÓRMULA DEL ÁCIDO
|
COOH
|
| FALTA LA ESTRUCTURA DEL BENCENO |
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  COOCH3
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Cloruro de
polivinilo
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- [ -CH2CH2Cl]n
-
|
|
Acetato de vinilo
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CH2=CHCOOCH3
|
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Poliestireno
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-[CH2-CH(C6H5)]n-
|
|
Acetato de
polivinilo
|
- [CH2CHCOOCH3]n
-
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Cumeno
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C6H5OH + CH3COCH3
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Ácido benzoico
|
C6H5COOH
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Nitrotolueno
|
C6H5NO2
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Benzaldehído
|
C6H5COH
|
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Ciclohesano
|
C6H12
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Amoníaco
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NH3
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Metanol
|
CH3OH
|
