MVC II

MVC II: La planta MVC II conforma la Unidad de Negocios de Olefinas y Plásticos del Complejo Petroquímico Ana María Campos. La misma tiene como finalidad la producción del monocloruro de vinilo, el cual sirve de materia prima para la producción del Policloruro de Vinilo. Tiene una capacidad de producción de 130 MTMA, utilizando como materia prima el etileno y cloro, proveniente de las Plantas de Olefinas y Cloro soda respectivamente, ambas ubicadas dentro del Complejo. Existen diversas unidades de producción que conforman la Planta MVC II, las cuales se muestran en la Tabla 1 y Figura 1. Unidad

Descripción

10 20 30 40 50 60 70 80

Cloración directa Oxiclorinación Purificación de EDC Craqueo de MVC Purificación de MVC Tratamiento de efluentes Incineración Almacenamiento

En la unidad de cloración directa, se forma el 1,2 dicloroetano mediante la reacción exotérmica de cloro y el etileno en fase gaseosa en un reactor en medio de EDC líquido, utilizando cloruro férrico como catalizador. La reacción principal que se lleva a cabo es la siguiente: Cl 2+C 2 H 4 → C 2 H 4 Cl 2+Calor

Además, ocurren otras reacciones secundarias que generan subproductos tales como 1,1,2-tricloroetano, cloruro de etilo; 1,1-dicloroetano y tetracloroetano, así como otros compuestos clorados pesados. Por su parte, la unidad de Oxiclorinación está diseñada para producir EDC mediante la reacción exotérmica del etileno (C2H4) con cloruro de hidrógeno (HCl) y oxígeno (O2). La reacción se lleva a cabo en un reactor de lecho catalítico fluidizado. El EDC producido es enviado a la unidad de purificación, con el objeto de eliminar las impurezas presentes y obtener un EDC con las especificaciones requeridas en

la unidad de craqueo. Esto se realiza a través de un tren de columnas de destilación. Una vez purificado el EDC, se alimenta al horno de craqueo (unidad de craqueo) donde por efecto de la temperatura (descomposición térmica) de 490 a 500 C se produce el monocloruro de vinilo y el cloruro de hidrógeno. La corriente de salida del horno, que contiene MVC, HCl y el EDC no convertido se envía a la unidad de Purificación de MVC, en la cual a través de un tren de columnas de destilación se obtiene un MVC con 99,98 % de pureza. De esta área se obtienen tres productos; el MVC que se envía al área de almacenamiento para luego ser despachado a la planta de PVC, el HCl que alimenta a la unidad de oxiclorinación y el EDC no convertido que se envía a la unidad de Cloración, específicamente cloración de benceno y cloropreno, para así facilitar su separación en el tren de purificación de EDC. La planta de MVC cuenta con un sistema de incineración, en el cual se queman los subproductos líquidos generados en el proceso y las corrientes de venteo gaseosas provenientes de diversos puntos de la planta. Asimismo, cuenta con un sistema de tratamiento de efluentes, resaltado en la Figura 1; en el cual se remueven el EDC, el MVC y los sólidos que pueden estar presentes en los efluentes, además del control de pH para enviar el efluente dentro de los parámetros de especificación a la planta central de tratamiento de efluentes del Complejo Petroquímico Ana María Campos. Es extremadamente importante que la alimentación sea absolutamente seca (conteniendo menos de 10 ppm de agua por peso) con el fin de evitar corrosión resultante de la combinación de agua con HCl, en el transcurso del proceso. La alimentación debe ser pura y físicamente limpia para minimizar la formación de carbón dentro del serpentín de hornos. Efluentes: se originan las siguientes descargas: Agua de reacción de conversiones químicas Agua con productos por lavado Agua con gases adsorbidos Condensados de trampas de vapor Hidrocarburos clorados Corrientes acidas Solidos suspendidos

Tratamientos de efluentes: la planta está diseñada para manejar los efluentes líquidos provenientes de las unidades de producción y purificación de EDC/MVC, además de derrames y de agua contaminada de los sistemas de drenaje. Los derrames de agua de servicio así como el agua contaminada son almacenados en piscinas. Al agua de desecho final se le realiza un control de pH, con el fin de mantenerlo en un rango de valores de control entre 7 y 9. La planta cuenta con una columna despojadora de agua de desecho, que es alimentada con el agua provista de hidrocarburos clorados, principalmente EDC. El sistema de tratamiento de efluentes consta de las siguientes secciones: Neutralización Las corrientes ácidas del fondo de la columna de enfriamiento y absorción C-21 y de la descarga de la bomba P-22 A/S de la sección de oxiclorinación, entran al tambor de precipitación D-61, para separar los sólidos en suspensión presentes; posteriormente, se unen en el mezclador estático N-61 con las corrientes ácidas del sistema de lavado del EDC de reciclo procedentes del clorador de benceno D-51, la corriente de agua de purga de la columna de enfriamiento súbito C-71 y el fondo de la columna C-74 del sistema de incineración. Debido a la acidez de estas corrientes, se requiere de un sistema de neutralización para mantener valores confiables de pH entre 6,5 y 7,5 antes de alimentarlas a la columna despojadora de hidrocarburos clorados C-61. Desde el mezclador estático N-61, las aguas residuales pasan al tambor de neutralización D-62 el cual posee un sistema de control de pH en dos etapas. En la primera etapa, se dosifica soda cáustica (NaOH) como regulador de pH, para obtener valores entre 4,5 y 5,5, en la corriente de entrada al D-62. La segunda etapa consiste en un compensador de control de pH, el cual utiliza dosificación de NaOH en la tubería de reciclo de la bomba P-61 A/S del tambor D-62 para proveer un control confiable del pH final entre valores 6,5 y 7,5. La corriente de fondo del tambor de neutralización D-62 con un valor de pH mayor a 6 se envía como alimentación a la columna despojadora C-61; adicionalmente, el sistema tiene instalado un desvío automático de esta corriente hacia la piscina de neutralización 1 que se activa cuando el pH es menor que 6. Almacenaje de aguas de desecho contaminadas: Piscina de neutralización No. 1: La piscina para almacenamiento de aguas residuales se diseñó para colectar y mezclar las aguas contaminadas no procesadas. Se provee agitación mediante el mezclador N-62 con el fin de mantener los sólidos suspendidos dispersos, evitar la separación de fases y garantizar un buen control de pH. Las corrientes que se colectan en esta piscina son aguas residuales procedentes de la columna de seguridad C-55, aguas residuales provenientes de las columnas de lavado C-74 y de enfriamiento súbito

C-71 del sistema de incineración y aguas residuales vertidas o derramadas en el pavimento de las áreas de procesos a través de la bomba P-39 (Unidades 10, 20, 30 y 50), bomba P-47 (Unidad 40), bomba P- 79 (Unidad 70) y bomba P-814 (Unidad 80). La piscina No. 1 está provista de una bomba (P-64), que posee una corriente de reciclo a la piscina. También, se controla el pH mediante la dosificación de una solución acuosa de soda cáustica a una concentración que oscila entre 10 y 15 % en peso en la corriente de descarga de la bomba, para obtener un pH entre 6 y 7. En esta corriente se ha instalado un sistema de desvío automático con válvulas, la cual se activa cuando el pH se encuentra por debajo del valor predeterminado, cierra la válvula de alimentación a la piscina No. 2 y abre la válvula para retornar la corriente a la piscina No. 1. Piscina No. 2: En caso de inundación de la piscina No. 1, las aguas residuales se envían hacia la piscina No. 2 mediante la bomba P-61 la cual se coloca en servicio para prevenir el desborde hacia la estación norte de efluentes. Asimismo, puede pasar desde la piscina No. 1, hacia la piscina No. 2 por vasos comunicantes. Esta piscina está equipada con un sistema de control de pH con un agitador N-63 y dosificación de soda cáustica en la tubería de descarga de las bombas P-63 A/S, con el fin de ajustar el valor de pH entre 6,5 y 7,5. Se requiere que el pH esté en este rango en la alimentación a la columna despojadora de hidrocarburos clorados C-61 para 21 controlar la corrosión y aumentar el factor de servicio del sistema. Las aguas pueden enviarse a la columna C-61 mediante la bomba P-63 A/S; en esta corriente está instalado un sistema de desvío automático con válvulas, el cual se activa cuando el pH se encuentra por debajo del valor predeterminado. Despojamiento con vapor: La columna despojadora de hidrocarburos clorados C-61, es una columna con 20 platos perforados cuya función es separar el EDC y otros productos clorados de las aguas de proceso y las aguas de lluvia contaminadas mediante la utilización de vapor en forma directa para su recuperación y reciclo al proceso. Las alimentaciones a la columna C-61 son las siguientes: 1. Descarga de la bomba P-63 A/S de las piscinas de neutralización de alimentación a la columna C-61. 2. Descarga de la bomba P-33 A/S del tambor de reflujo de la columna principal del sistema de purificación de EDC. 3. Descarga de la bomba P-61 A/S del tambor de neutralización D-62. La corriente procedente de la piscina de neutralización se une con la corriente del tambor de reflujo de la columna principal del sistema de purificación de EDC y se

precalienta en el intercambiador de placas E-63. Posteriormente, se mezcla con la corriente de fondo del tambor de neutralización D-62. Las aguas residuales combinadas alimentan al plato de tope de la columna despojadora C-61. El calor requerido para el eficiente despojamiento de los hidrocarburos clorados en la columna C-61, se suministra mediante la inyección directa de vapor en el fondo de la columna, con una relación de 0,1 kg de vapor/kg de aguas residuales de alimentación. Los hidrocarburos clorados y el vapor de despojamiento se condensan en el intercambiador de tope E-61 y se acumulan en el tambor de condensados D-68 donde se retornan al tambor de EDC crudo (D-23) de la unidad 20 del proceso por medio de la bomba P-66 A/S. Los gases no condensados presentes en el D-68 se 22 condensan parcialmente en el intercambiador E-62, la presión en este tambor se controla mediante la PIC-6209, el cual, envía los gases incondensables al sistema de incineración (unidad 70). La temperatura en el tope de la columna C-61 debe mantenerse entre 100 y 103 °C. Esta temperatura se mantiene mediante el controlador de relación de flujo de vapor/flujo de alimentación total FFIC-6201. Adicionalmente, el sistema de despojamiento de aguas residuales está equipado con un tambor de vaporización parcial D-63 para la recuperación del calor. Este tambor D-63, se diseñó como un separador de vapor líquido donde la energía de la corriente del fondo de la columna C-61 se recupera mediante la reducción de presión a través del eyector A-61, la temperatura y la presión bajan de 110 °C y 0,9 barg a 93 °C y 0,8 barg. El líquido remanente en el tambor D-63 se bombea al precalentador de placas E63 con la bomba P-62 A/S, posteriormente, pasa por el enfriador de placas E-64 donde se enfría hasta 45 °C antes de entrar a la sección de concentración de lodos, como se observa en la Figura 2. Esta corriente contiene pequeñas cantidades de hidróxidos metálicos y cloruros. Sección de concentración de lodos: Después de neutralizar y despojar los hidrocarburos clorados de las aguas de desecho de la planta, esta corriente pasa al agitador y concentrador de lodos S61. Este equipo tiene instalado un agitador de rotación lenta N-65 en la cámara de floculación para mejorar la floculación de las partículas de hidróxido de hierro y otros sólidos suspendidos. En el tambor D-66 se separa la solución de sulfito de sodio al 2 % la cual se dosifica a la corriente de entrada al concentrador de lodos S-61 mediante las bombas P-61 A/S. La coagulación para garantizar una eficiente floculación y sedimentación, se propicia por la adición del polielectrolito el cual neutraliza las cargas eléctricas de los microflóculos de hidróxido de hierro. Esta solución se prepara en el tambor D-64, por dilución con agua de servicio hasta una

concentración de 0,1 % y 23 homogeneizada mediante el agitador N-67. Seguidamente, la solución se dosifica a la corriente de entrada al concentrador S61 mediante las bombas (P-67 A/S). Los flóculos se separan en el concentrador de lodos S-61. En este equipo, varias láminas paralelas de plástico proporcionan una gran área superficial, que favorecen la precipitación de los sólidos. El flujo de rebose se envía al tambor D-65, desde el cual las aguas de desecho tratadas se bombean al límite de batería. El valor del pH se monitorea mediante un analizador en línea. Los sólidos precipitados se colectan en el cono del concentrador de lodos una vez por día. Una bomba P-69 A/S especial para lodos descarga el lodo acumulado en el cono hacia el filtro prensa S-62 y el agua del filtrado se envía a la corriente de salida del concentrador de lodos. Para un eficiente secado se requiere de una presión de 15 bar. La torta obtenida en el filtro prensa se remueve hacia los tambores especiales para lodo. En este equipo no se especifica si se utilizará transporte local. La concentración de sólidos es de alrededor de 35 %. http://200.35.84.131/portal/bases/marc/texto/2101-08-02537.pdf http://www.ptolomeo.unam.mx:8080/xmlui/bitstream/handle/132.248.52.100/573/A 5.pdf?sequence=4 PVC II El Cloruro de Polivinilo (PVC) es un producto formado por la polimerización de Cloruro de Monovinilo (MVC), y es uno de los plásticos de mayor demanda en el mercado a nivel mundial. La polimerización en suspensión, es una reacción en un sistema acuoso con un monómero como fase dispersa, que da lugar al polímero como fase solida dispersa. El iniciador esta disuelto en la fase monómero, cuya dispersión en gotas se mantiene por una combinación de agitación y uso de estabilizadores solubles en agua. Al completarse la reacción, se libera al polímero del MVC disuelto y se seca. En la planta de PVC, la reacción de polimerización por suspensión se lleva a cabo en cuatro reactores, mediante la distribución del monómero en la fase acuosa (fase continua) por medio de agitación; iniciando el proceso de carga en el reactor cerrado con el lavado y la aplicación de anti-incrustante. El proceso PVC consta de cinco áreas principales de operación, ellas son: 1. Preparación de aditivos y carga:

Los aditivos en resinas tipo suspensión; (iniciadores, dispersantes y solución amortiguadora), se introducen al reactor simultáneamente con el agua desmineralizada. Estos aditivos se preparan en solución a concentraciones adecuadas, en los tanques de preparación de aditivos. Las cantidades a agregar de estos por cada carga, se miden y se mezclan en un tanque antes de ser pasados al reactor. Esto, siguiendo las instrucciones dadas en el “récipe de producción”. Posteriormente, el aire del reactor es evacuado, para eliminar la mayor cantidad de oxigeno del aire, y evitar la formación de peróxidos de vinilos; los que al actuar como iniciadores , desestabilizan el sistema propio de los iniciadores utilizados para el proceso, causando cargas fuera de control y ensuciamiento de las paredes del reactor. Finalmente, se carga el MVC y el agua caliente en proporciones que dependen del grado de producto que se desea obtener. La carga de aditivos se hace en forma automatizada a través de un sistema de control distribuido. En esta área también se prepara el desactivador, el cual será inyectado al sistema cuando se quiera detener la reacción de polimerización, y el agente incrustante para evitar incrustaciones de polímero en las paredes del reactor. 2. Polimerización : Una vez finalizado el proceso de carga, se procede a inyectar vapor, siempre y cuando, el calor cedido por el agua caliente, no sea el suficiente como para `propiciar las condiciones necesarias de presión y temperatura, que darán inicio a la reacción. La temperatura de reacción, debe permanecer constante; lo caul se logra, al remover el calor generado en la reacción de polimerización (reacción exotérmica), mediante la agitación constante del producto y la circulación de agua helada por la chaqueta y los bafles internos del reactor. De acuerdo al producto, la temperatura de reacción se matiene en un rango comprendido entre 50 y 70℃ y la presión en un intervalos de 7 a 13 kg/ cm2. Con la temperatura de reacción se controla el peso molecular de la resina, propiedad de suma importancia en los procesos de transformación del PVC.

El tiempo de reacción esta entre 4 y 4:30 horas; tiempo en el cual, se detecta la caída de presión en el reactor. Cuando se alcanza la caída de presión en el reactor, preestablecida en el “récipe de polimerización “; se inyecta al desactivador para detener el avance de la reacción; obteniéndose una conversión de un 80%, aproximadamente. 3. Recobro y despojo: En el proceso de polimerización, para la obtención de PVC suspensión, el monómero que no reacciona, es extraído del reactor en forma gaseosa (operación de recobro de MVC), y luego pasa al sistema de recobro, donde es comprimido, condensado y posteriormente almacenado para su reutilización. La planta de vinilo, posee un sistema de despojo donde se remueve el MVC presente en la lechada. Para lo cual, se dispone de un tanque grande de mezclado y despojo, que tiene la capacidad de mezclar y contener el producto de la polimerización y un tanque más pequeño que mantiene un nivel mínimo de lechada, para garantizar la alimentación constante a la columna despojadora, la cual tiene 21 platos perforados, y opera a una temperatura de tope y fondo de 90 y 110 ℃ , respectivamente, a una presión de 1,03 kg/cm2. En ambos tanques, se produce una expansión, producto del cambio brusco de diámetros por lo que atraviesa la lechada al entrar a los tanques de baja presión, provocando que el MCV disuelto en el agua se libere en forma de gas, y sea extraído por el sistema de recobro de MVC, donde es comprimido y almacenado para ser reutilizado. El producto que sale del último tanque, tiene disueltos alrededor de 20000 ppm de MVC. Esta lechada, es introducida a la columna despojadora por el tope, a condiciones de presión y temperaturas tales, que permitan disminuir la cantidad de MVC remanente en el agua de la lechada, y remover el que está atrapado en los poros de las partículas PVC suspensión, obteniéndose así, un productos de fondo, con una concentración de MVC menor a 10ppm. Para ello, se inyecta vapor a condiciones de saturación desde la zona de agotamiento, este remueve el MVC arrastrándolo hasta el tope de la torre, donde es extraído y pasado a un tambor separador agua- MVC, y recogido por el sistema de recobro de MVC. Para verificar la eficiencia de la columna despojadora se aplican a la lechada que sale por el fondo de la columna las pruebas de MVC residual y puntos oscuros, para garantizar la producción de PVC atoxico, y lograr una homogenización de la calidad del producto antes de pasarlo a los tanques de almacenamiento.

4. Mezcla y almacenamiento de lechada: La lechada que sale de la columna despojadora, contiene de un 30 a un 35% en peso de solidos disueltos; este producto, es pasado a uno de los cuatro tanques de los que se dispone para la mezcla y almacenamiento de la lechada. Estos tanques, tienen la capacidad de almacenar el producto de hasta cuatro cargas, cada uno; asegurando así; una alimentación continua las centrifugas. La mezcla del producto de varias cargas, tiene como objetivo homogenizar la calidad de la lechada, antes de ser pasada al tren de secado y posterior ensacado. 5. Secado y almacenamiento del producto: La lechada, es alimentada a una de las centrifugas de los dos trenes de secado de los cuales se dispone; donde el agua removida es tal, que el producto resultante, alimentado a los secadores rotatorios, contienen de 20% a 25% de agua (pasta húmeda). Los secadores rotatorios, utilizan aire caliente en cocorriente para secar el producto hasta lograr el contenido de volátiles especificado (0,30%); estos secadores toman el aire del ambiente, aumentándole la temperatura al hacerlo pasar por un intercambiador de calor que utiliza vapor como medio de calentamiento. En esta sección del tren de secado, es importante controlar, a la salida del secador rotatorio, el contenido de volátiles y la temperatura a la salida del secador (ya que de ella depende la estabilidad térmica del producto). Posteriormente, el producto que sale del secador (aire y PVC), es introducido a un ciclón con el fin de separar los sólidos suspendidos en el aire, mediante la sedimentación centrifuga; de modo tal, que el aire cargado de polvo, penetra tangencialmente en una cámara cilíndrica o cónica; en virtud de su inercia, las partículas de polco tienden a desplazarse hacia la pared de separación, desde la cual son conducidas a un receptor. El aire, libre ya de polvo, sale por la parte superior. El polvo que sale del ciclón, es pasado a una tamizadota donde es separado de acuerdo a su tamaño de partícula, al grano que está dentro de especificaciones de granulometría se le realizan todas las pruebas de calidad PVC suspensión, menos la del MVC residual, antes de ser pasado al silo; ello con el objetivo de determinar si el producto se encuentra dentro de la especificaciones de calidad.

Posterior a esta operación, el producto es transportado por aire a las tolvas de almacenamiento, para ser ensacado, en empaques de 25Kg y luego almacenado por lotes, en el almacén de PVC, para su posterior distribución en el mercado nacional e internacional. Para verificar la calidad del PVC producido, se toma una muestra representativa de cada estiba y se realiza un sub acumulado de todas las estibas del lote. Si alguno de los parámetros analizados no está dentro de la especificación, calificándose está como producto subestandar. Si no se detectan anormalidades en el lote, se clasifica el producto como estándar.