Producción de Cloruro de Vinilo a partir de Dicloro y Etileno

Informe N° 3

Diseño de Procesos y Planta

Producción de Cloruro de Vinilo a partir de Dicloro y Etileno

Piero Mendoza Ballarta

Pamela Paucar Guarniz

Joana Ramos Monzur

14/11/2017

Composición y condiciones de la corriente de la alimentación

Tabla 1. Información de los flujos de alimentación

Reacción Química para la formación de Cloruro de Vinilo

1.1    Elección de la reacción general

Para la producción de cloruro de vinilo se hizo la búsqueda de posibles reacciones con el cloro y el etileno. Encontramos 4 posibles rutas u opciones para llevar a cabo la reacción, estas son las siguientes:

1.1.1      Opción 1: Cloración directa del etileno

C2H4 + Cl2 -> C2H3Cl + HCl

Esta ruta es sencilla pues demanda solamente un paso que es la cloración. Además esta reacción puede ocurrir espontáneamente en una temperatura aproximadamente de 400°C.

Pero, a su vez esta no produce alta cantidad de cloruro de vinilo ni producirá altas cantidades de subproductos. Por otra parte, resulta costoso ya que el cloro puro invertido se consume en su mayoría en la producción del ácido clorhídrico como subproducto.

1.1.2      Opción 2: Hidroclorinación del acetileno

C2H2 + HCl -> C2H3Cl

En este caso no utilizaremos el etileno, pero esta reacción según el estudio previo de esta opción da una conversión del 98% del acetileno en cloruro de vinilo, pero este requerirá un catalizador. Añadiendo a lo expuesto, las condiciones de reacción de esta opción no son tan altas.

Contrario a lo expuesto, es una reacción riesgosa ya que el acetileno es un gas altamente inflamable. Entonces, siguiendo las heurísticas de Distribución química estudiadas previamente está opción quedaría descartada.

1.1.3      Opción 3: Craqueo térmico del dicloroetano a partir de la cloración del etileno

Para esta reacción, la conversión del etileno a 1,2 dicloroetano es de 98%. Esta es una reacción exotérmica y los parámetros de la reacción son de 90°C y 1 atm. En este caso, se utiliza un catalizador como el FeCl3, la cual es secundada por una pirolisis.  El producto intermedio se convertirá en cloruro de vinilo por la reacción endotérmica que ocurre de manera espontánea a 500°C con una conversión del 65%.

La desventaja de esta es que el cloro puro es muy costoso para que al final se pueda tener un producto como el ácido clorhídrico.

1.1.1      Opción 4: Craqueo térmico del dicloroetano proveniente de una oxicloración del etano.

Esta opción alcanza un 95% de conversión de dicloroetano a cloruro de vinilo con la presencia de un catalizador y seguida de una pirolisis. Por otra parte, lo bueno de esta opción es que no requiere de cloro puro por lo que el costo total de la reacción será menor. Pero esto último puede ser una desventaja también ya que el costo total dependerá mayormente del costo del ácido clorhídrico.

1.1.2      Opción 5: Proceso balanceado para la cloración del etileno

En este caso, se combinaron las reacciones de las opciones 3 y 4, lo cual termina dando un resultado similar al de la opción 2. Además, podemos ver que en cuanto al uso del cloro, todo este cloro se convierte en cloruro de vinilo. Además, no hay ningún subproducto restante. Pero en cuanto al uso del oxígeno y también de un catalizador lo hará más costoso.

Simulación de Proceso

 [pic 2]Balance de Materia

1. Cloración Directa

[pic 3]

[pic 4]

1. Oxicloración

[pic 5]

[pic 6]

...