PRODUCCIÓN DE METIL-TERCBUTIL-ETER A NIVEL INDUSTRIAL K. Agámez, M. Suárez, R. Villa, V. Yunes. Programa de Ingeniería Química, Universidad del Atlántico, Barranquilla Marzo 09 del 2017, Grupo 3.
1. RUTAS QUÍMICAS PARA PRODUCCIÓN DE MTBE El Metil-Tercbutil-Eter (MTBE) es un compuesto líquido cuyo método convencional de producción es a partir de la reacción entre entre el metanol y el isobuteno, isobuteno, ya sea en fase líquida o gaseosa empleando como catalizador una resina de intercambio iónico – ácido. ácido. El isobutileno necesario para la producción de MTBE puede obtenerse por varias fuentes, ya sea por medio de la isomerización de butano a isobutano y posterior deshidrogenación de isobutano a isobuteno, el craqueo térmico de etano, o por la deshidratación de alcohol tercbutílico. La elección del mejor mecanismo para la producción de MTBE está influenciado por distintos factores, ya sea los costos de la operación, la disposición de los espacios y las maquinarias, además de los rendimientos de las distintas opciones para producir este compuesto. A continuación, se enumeran las distintas rutas químicas para producir MTBE a partir de metanol e isobuteno, donde se analizaron analiz aron los pros y los contras de éstas. tercbutílico). Tabla 1.1. Condiciones, ventajas desventajas y costo de producción de la ruta 1 (deshidratación de alcohol tercbutílico).
RUTA N°1: DESHIDRATACIÓN DE ALCOHOL TERCBUTILICO
) 4 9 − 4 8 2 ) − 4 8 3 → (3 )3 3
VENTAJAS
DESVENTAJAS
Altas conversiones de MTBE La cantidad de catalizador no es tan
Grandes producciones de CO y CO2 Altos costos energéticos, en equipos
primordial, en el caso de catalizadores solubles se emplean cantidades debajo del límite de solubilidad 0.1-4.0 wt%, Altas conversiones de isobuteno (73%)
de operación y reactivos Problemas en la eliminación de aguas de deshidratación
CONDICIONES Temperatura Reacción 1: 70-200°C, optimo a 120-160°C Reacción 2: 50-85 2: 50-85 °C Presión Reacción 1: 207-2758kPa, optimo a 3451724kPa Reacción 2: 7-15 2: 7-15 atm
COSTO DE MATERIA PRIMA 2.82-4.15 US/lb
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Producción de Metil-Tercbutil-Eter (MTBE) a escala escala industrial.
Tabla 2.2. Condiciones, ventajas desventajas y costo de producción de la ruta 2 (deshidrogenación de isobutano)
RUTA N°2: DESHIDROGENACIÓN DESHIDROGENACIÓN DE ISOBUTANO , +
) 4 10
/
− 4 10
) − 4 10 − 4 8 2 ) − 4 8 3 → (3 )3 3
VENTAJAS
DESVENTAJAS
Costos bajos Disponibilidad aceptable Reactividad baja, ambientalmente
Bajos rendimientos en la producción de
aceptada Altas conversiones de isobuteno (85%) Altas conversiones de MTBE
isobuteno, lo que afecta la producción de MTBE Debido a la naturaleza endotérmica de la reacción, se hace necesario calentar le catalizador con fuentes externas Las pérdidas por isomerización estructural puede llegar hasta el 15%, lo cual aumentara significativamente el costo del proceso.
CONDICIONES Reacción 2: 200-500 2: 200-500 °C Reacción 3: 50 3: 50 - 85 °C Reacción 2: 150 2: 150 kPa Presión Reacción 3: 7 3: 7 - 15 atm
Temperatura
COSTO DE MATERIA PRIMA 2.05-3.63 US/lb Teniendo en cuenta los pros y los contras de cada una de las rutas para la producción de MTBE se optó por escoger el proceso de deshidrogenación de isobutano y posterior mezcla con metanol, ya que la reacción de formación del reactivo (isobuteno) presenta conversiones de 85%, las cuales se consideran atractivas para el proceso de producción, además de tener un bajo impacto ambiental ya que no se producen gases contaminantes como el CO y el CO2. Los bajos costos en la materia prima es otro factor a considerar en el diseño de la planta ya que esto nos permite reducir costos y lograr obtener una ganancia neta a futuro con la producción de MTBE. Las exotermia del mecanismo de reacción escogido nos permite observar que la energía producida puede ser reutilizada más adelante en otra etapa del proceso que requiera de ésta. Para el desarrollo de este proyecto, se tomó como guía la planta construida en la refinería de Salina Cruz, Oaxaca (México) a la cual se le harán modificaciones en el transcurso del trabajo para lograr los objetivos del problema propuesto.
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Producción de Metil-Tercbutil-Eter (MTBE) a escala escala industrial.
F igura 3.1. 3.1. Esquema del caso base para el diseño de la planta de producción d e MTBE.
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