UNIVERSIDAD TECNICA FEDERICO SANTA MARIA SEDE CONCEPCION REY BALDUINO DE BELGICA

PUESTA A PUNTO DEL REACTOR TIPO BATCH DE ALTA PRESIN PARA SINTESIS

DE POLIPROPILENO ISOTACTICO EMPLEANDO CATALIZADOR ZIEGLER NATTA.

ALUMNO: CLAUDIO IRRIBARRA MONTOYA PROFESOR GUA: JORGE KATALINIC RAMIREZ

DICIEMBRE 2005

UNIVERSIDAD TCNICA FEDERICO SANTA MARA

SEDE CONCEPCIN REY BALDUINO DE BLGICA

PUESTA A PUNTO DEL REACTOR TIPO BATCH

DE ALTA PRESIN PARA SINTESIS DE POLIPROPILENO

ISOTACTICO EMPLEANDO CATALIZADOR ZIEGLER NATTA.

Trabajo para optar al Ttulo Profesional de Ingeniero de Ejecucin Qumica Mencin Control

Alumno : Sr. Claudio Irribarra Montoya.

Profesor Gua : Sr. Jorge Katalinic Ramirez .

Profesor Correferente: Sra. Mnica Reyne Heyse.

2005

INDICE Pg.

1 Introduccin. 1

1.1 Objetivo Generales. 2

1.2 Objetivos Especficos. 2

2 Descripcin de la Empresa. 3

2.1 Poltica Integrada de gestin. 4

3 Tecnologa y Proceso para obtener Polipropileno. 5

3.1 Propiedades Generales del Polipropileno. 6

3.2 Crecimiento del Polipropileno en el Mercado Nacional. 8

4 Laboratorio de Reaccin. 10

5 Polimerizacin. 11

5.1 Tipos de Polimerizacin. 12

5.1.2 Polipropileno Homopolmero. 12

5.1.3 Polipropileno Copolimero. 12

5.1.4 Copolimero Heteroffico (Bloque) 14

6 Diagrama de Descripcin del Proceso de Obtencin de Polvo de Polipropileno 15

6.1 Preparacin e inyeccin del Catalizador. 16

6.2 Descripcin del Sistema Cataltico. 18

6.3 Correlacin Variables Proceso / Producto. 25

6.4 Efectos de Algunos Contaminantes en la Corriente de Propileno. 26

7 Preparacin del Sistema Catalizador para polimerizar Utilizando el Laboratorio de

Reaccin. 29

7.1 Procedimiento de Seguridad para la Preparacin del Catalizador. 30

7.2 Resumen del Procedimiento para la Sntesis de Polipropileno. 31

8 Estudio del Sello de la Cmara con Flujo de Nitrgeno. 34

8.1 Polimerizacin de Propileno con Catalizador de Alto Rendimiento. 37

9 Parmetros Tericos para la Polimerizacin en el Reactor del Laboratorio. 38

9.1 Resultados de la Polimerizacin en el Reactor del Laboratorio. 38

9.2 Caractersticas Tcnicas del Producto Sintetizado en Planta. 39

9.3 Parmetros Recomendados para la Polimerizacin del PH1310. 40

10 Anlisis para la Caracterizacin del Polipropileno. 40

10.1 Determinacin de la Tasa de Fluidez (MFR). 40

10.2 Determinacin de la Densidad Aparente en Poliolefinas. 41

10.3 Determinacin de la Granulometra en Poliolefinas Conforme ASTM D1921-96 42

10.4 Determinacin de Solubles en Xileno en Poliolefinas Conforme a ASTM D5492

98. 43

11 Evaluacin de Costo de los Productos Obtenidos en la Polimerizacin. 44

11.1 Precios Actualizados de los Productos Involucrados en la Produccin de un

Homopolmero. 44

11.2 Costos Involucrados en la Produccin del Homopolmero PH1310. 45

11.3 Resumen de los Costos Involucrados en la Produccin de 260 y 50 Ton. Del

Homopolmero PH1310. 46

11.4 Costos Involucrados en la Produccin de un Homopolmero PH1310 en el Reactor

Tipo Batch. 47

12 Conclusin. 48

13 Bibliografa. 49

1

1 INTRODUCCIN

La realizacin de este proyecto de tesis, es efectuada en Petroquim S.A., en el rea de

laboratorio, la cual tiene como objetivo inspeccionar y analizar materias primas, insumos y

productos terminados de polipropileno producidos, asegurando que se cumpla con la calidad

establecida segn especificaciones tcnicas.

El presente tema se enmarca en minimizar las pruebas efectuadas directamente en

produccin, a travs de la utilizacin de un laboratorio de reaccin, el cual me permite

polimerizar polipropileno a bajo costo, para luego someterlo a diferentes anlisis y con esto

mejorar el desarrollo del polipropileno que se comercializan tanto en Chile como en el

extranjero.

2

1.1 OBJETIVO GENERALES.

- Puesta a punto del reactor de alta presin tipo Batch ubicado en la empresa petroqumica

PETROQUIM S.A.

- Comparacin del Polipropileno sintetizado en el reactor tipo Batch versus Polipropileno

comercial producido en planta.

1.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS.

a) Ajustar las condiciones que influyen en las variables inherentes a la sntesis de

Polipropileno. Tales como:

- Apertura de vlvulas de control de temperatura.

- Alimentacin de hidrgeno (ppm).

- Alimentacin de propileno (rpm).

- Preparar la mezcla para polimerizar.

b) Comparar el Polipropileno sintetizado en reactor versus Polipropileno Producido

comercialmente en planta tomando como criterio el Indice de Fluidez.

c) Realizar anlisis tcnicos para comparar el Polipropileno sintetizado en reactor versus

Polipropileno producido comercialmente en planta, empleando las siguientes tcnicas.

- MFR (Indice de fluidez).

- Soluble en Xileno.

- Densidad Aparente.

- Granulometra.

d) Establecer la diferencia en costo de las pruebas.

- Pruebas realizadas directamente en Planta.

- Pruebas realizadas en el Laboratorio Reaccin.

3

2 DESCRIPCIN DE LA EMPRESA

Con el desarrollo creciente de un centro petroqumico en Chile y as abastecer a los

pases Andinos con Polipropileno de alta calidad, Petroqum S.A. inicia su actividad

productiva a finales de 1999.

La idea de crear una empresa de estas caractersticas surge en la dcada de los noventa

al amparo de la refinera de Petrleo Petrox S.A. y Enap, quienes aprovechando la existencia

del Polo Petroqumico Energtico de Talcahuano, inician un estudio de prefactibilidad para

construir una planta petroqumica destinada a la produccin de Polipropileno. Los positivos

resultados llevaron a ambas compaas a procurar socios para el proyecto y as formar la

Sociedad de Gestin de Estudios y proyectos Petroqum Ltda. Los accionistas de Petroquim

S.A. son los siguientes:

Accionistas Participacin en %

Petroqumica San Julio S.A. 58,8

Santo domingo de Inversiones 32,9

Inversiones Lenga 8,2

Despus de obtener el financiamiento y definir la tecnologa a ocupar, la empresa

Sigdo Kopper inicia las obras de construccin a finales de 1998 bajo la supervisin de

Tecnimont Miln, empresa de ingeniera italiana con vasta experiencia en la instalacin de

plantas petroqumicas.

Con una inversin cercana a los 160 millones de dlares, Petroquim S.A. inicia el

nuevo milenio aportando significativamente el desarrollo de la industria del plstico, uno de

los sectores ms modernos y dinmicos de la economa regional.

A partir del 06 de Agosto de 2002 Petroquim S.A. es una empresa certificada por las

normas ISO 9001:2000 e ISO 14001:1996.

4

2.1 POLTICA INTEGRADA DE GESTIN. Nuestros accionistas:

Buscaremos la creacin de valor para nuestros accionistas a travs del uso eficiente de

nuestros recursos fsicos y financieros, como tambin impulsando el crecimiento que los

mercados permitan.

Nuestros clientes:

Promoveremos relaciones de confianza de largo plazo con nuestros clientes,

proporcionndoles productos y servicios que cumplan eficientemente con sus necesidades,

contribuyendo asi a su xito.

Nuestros empleados:

Desarrollaremos y mantendremos un sistema de gestin de recursos humanos que permita

alcanzar y mantener un alto nivel de productividad y motivacin de nuestros empleados,

estimulando el mejoramiento continuo, en un clima de armona laboral.

Sociedad:

Como integrante activo de la sociedad, actuaremos responsablemente, cumpliendo con la

legislacin aplicable, tomando medidas para prevenir la contaminacin y prestando atencin a

los planteamientos sociales de nuestro entorno.

3.1.2. VISIN Y MISIN. Visin

Petroquim S.A. ser un proveedor de excelencia en la industria transformadora de resinas,

satisfaciendo eficientemente las necesidades de sus clientes, accionistas, empleados y sociedad

en general.

Misin

Producir y comercializar en forma segura polipropileno de alta calidad, con el objetivo de ser

la opcin ms competitiva para la industria del plstico en Chile y la Region Andina

5

3 TECNOLOGIA Y PROCESO PARA OBTENER POLIPROPILENO. El polipropileno se obtiene gracias a la polimerizacin del propileno en presencia de un

catalizador y bajo un cuidadoso control de temperatura y presin. El propileno es un

hidrocarburo insaturado que contiene slo tomos de carbono e hidrogeno en su estructura.

La tecnologa Spheripol es un proceso hbrido (Figura N 1), que utiliza una reaccin

en masa con propileno lquido para la obtencin de homopolmero y copolmero randmico, y

una reaccin en fase gaseosa para la produccin de copolmeros heterofcicos. En una primera

etapa se hace reaccionar el catalizador con una pequea cantidad de propileno licuado al

interior de un reactor de poca capacidad.

El producto de la prepolimerizacin es llevado a un reactor tubular tipo Loop, donde se

realiza la polimerizacin a una presin de 32 bares y temperatura de 70 C, obtenindose

polipropileno en polvo con forma esferoidal en aproximadamente 2 horas. El siguiente paso es

separar el monmero no reaccionante del polmero slido, por gasificacin del propileno

lquido.

El propileno, una vez separado, es lavado con vapor de agua para eliminar el

catalizador an activo. A continuacin se seca con nitrgeno caliente y es llevado a silos de

almacenamiento. Posteriormente y en forma previa a su peletizacin, se aditiva, segn los

requerimientos de su aplicacin especfica.

Figura N 1 Esquema simplificado de la produccin de polipropileno SPHERIPOL.

6

3.1 PROPIEDADES GENERALES DEL POLIPROPILENO.

Densidad 0.895 0.92 g/cc

Punto de Fusin 160 a 165C

Temperatura de Fusin Cristalino 155 a 176C

Temperatura de Descomposicin >300C

Temperatura de Auto-Ignicin 375C

Punto de Flasheo 440C

Poder Calorfico 11.000 cal/g

Conductividad Trmica 5x10-4 cal/seg. cm. C

Calor Especfico 0,46 cal/g m C

Indice de Oxgeno 17,5 a 18%

Quemado Horizontal 17 a 25 mm/min.

Tabla 1: Propiedades del Polipropileno

Estructura: Termoplstico, semicristalino, con grado de cristalinidad entre el 60 y 70%

debido al predominio de del ordenamiento isotctico de los grupos metilo. Los copolmeros

con etileno tienen mayor resistencia al impacto (incluso a bajas temperaturas) y mayor

estabilidad a la intemperie.

Material de Refuerzo: Talco (contraccin muy baja), carbonato de calcio, fibras de vidrio,

esferillas de vidrio, fieltros, negro de humo.

Color: Ligeramente transparente a opaco, dependiendo del grado. Se pueden teir en varios

tonos opacos con alto brillo superficial y en tonos traslcidos.

Propiedades Mecnicas: Rigidez, dureza y resistencia ms alta que el Polietileno. Es

conveniente reforzar con fibra de vidrio las piezas sometidas a grandes esfuerzos.

Propiedades Elctricas: Excelente aislamiento elctrico. Las propiedades dielctricas son

casi independientes de la densidad, ndice de fluidez o temperatura. Tiene alta carga

electrosttica, por lo que tienden a acumular polvo (se puede contrarrestar con aditivos).

7

Propiedades Trmicas: Temperatura mxima de uso en el aire 110C. A temperaturas

elevadas tiende a oxidarse por lo que todos los tipos de Polipropileno tienen que estabilizarse.

La temperatura de fragilizacin es de 0C, la de los tipos modificados es algo menor.

Resistencia a la llama similar al Polietileno.

Resiste a: Soluciones acuosas de cidos inorgnicos, cidos orgnicos dbiles y lejas,

alcohol, algunos aceites.

No resiste a: Oxidantes fuertes. Hinchamiento en contacto con hidrocarburos alifticos o

aromticos (bencina, benceno) sobretodo a temperaturas altas. Hidrocarburos halogenados.

Cobre (en algunos casos).

Propiedades Fisiolgicas: Inodoro, inspido, idneo para uso en alimentos y productos

farmacuticos.

Tensofisuracin: Escasa.

8

3.2 CRECIMIENTO DEL POLIPROPILENO EN EL MERCADO NACIONAL.

Mediante la utilizacin del Polipropileno es posible fabricar artculos tan variados como tiles

que van desde piezas tcnicas e industriales hasta artculos de uso domsticos como envases,

sacos y tapas entre otros.

El Polipropileno tiene una serie de propiedades que contribuye al sostenido aumento de

su produccin, y al tener un peso especfico bajo contribuye a un alto rendimiento en la

fabricacin de productos terminados.

Por otro lado, los procesos para su elaboracin y transformacin han experimentado

una constante evolucin tecnolgica. De hecho, desde sus inicios hace casi 40 aos, se han

desarrollado ms de una decena de tecnologas de polimerizacin orientadas a la obtencin de

nuevos grados que permitan cubrir diversas necesidades del mercado.

El polipropileno debe ser visto hoy en un conjunto de tres variedades: homopolmero,

copolmero randmico y copolmero heterofsico, cada una de ellas con aplicaciones

especficas y con la posibilidad de ser modificada y adaptada mediante diversos sistemas de

aditivacin para su transformacin en procesos como termoformado, soplado, extrusin e

inyeccin. Uno de los ejemplos de su versatilidad del Polipropileno es como abarcado el

mercado nacional.

9

3.2.1 Grficos demostrativos del mercado del polipropileno.

Esquema del mercado del Polipropileno en Chile en 1997.

Esquema del mercado del Polipropileno en Chile en 2003.

10

4 LABORATORIO DE REACCION.

Es una instalacin preparada para que en su interior se produzcan reacciones qumicas de

polimerizacin utilizando distintos catalizadores.

Figura N2 Planta Piloto

11

5 POLIMERIZACION El polipropileno es obtenido por la polimerizacin del propileno, (subproducto gaseoso de

la refinacin del petrleo) en presencia de un catalizador, bajo un cuidadoso control de

temperatura y presin. El propileno es un hidrocarburo insaturado, que contiene slo tomos

de carbono e hidrgeno en su estructura (figura N 3).

Figura N3 Monmero de polipropileno

En la reaccin de polimerizacin (Figura N4), millares de molculas de propileno (monmero) se unen a una macromolcula, es decir, una larga cadena de polipropileno. El

catalizador compuesto de una organometlica con metal de transicin, permite que las

molculas de propileno, activadas por la reaccin este grupo funcional metlico, se unan

secuencialmente formando las cadenas polimricas.

Figura N4 Reaccin de polimerizacin del polipropileno.

C C

CH3

H H

H n

C C

CH3

H H

H

n: 1.000 a 100.000

C C

CH3

H H

H

12

5.1 TIPOS DE POLIPROPILENO

En el mercado mundial existen tres tipos de Polipropileno: Homopolmero,

Copolmero Random y Copolmero Heterofsico. Cada uno de ellos tiene aplicaciones

especficas y pueden ser modificadas segn aplicacin, mediante diversos aditivos.

5.1.2 Polipropileno Homopolmero Contiene slo monmeros de propileno a lo largo de su cadena polimrica. Su

estructura presenta un alto grado de cristalinidad, aportando rigidez y dureza, pero exhibe

una menor resistencia al impacto a bajas temperaturas y su transparencia no es suficiente para

algunas aplicaciones.

FF

Figura N5 Cadena de monmero de propileno.

El Homopolmero se utiliza en inyeccin de piezas automotrices, artculos de uso

domstico, envases y contenedores, muebles, juguetes, tapas y gatillos de atomizador.

Extrusin de fibras y filamentos (para cordeles, alfombras hilos, tapices, sacos, paales

desechables, vestuario, Zunchos, geotextiles, fieltro y artculos mdicos). Pelculas orientadas

y no orientadas, extrusin de grandes planchas para cubiertas de muebles y estanques y

planchas delgadas para termoformar envases y contenedores.

5.1.3 Polipropileno Copolmero

Por copolimerizacin estreo regulada de propileno con - olefinas de bajo peso molecular (etileno), se obtienen los Copolmeros que presentan propiedades modificadas con

respecto al Homopolmero, como resistencia al impacto a temperaturas por debajo de su punto

vtreo original o mayor transparencia.

P PPP P

n

13

Copolmero Randmico

Este Copolmero se produce con la adicin de un comonmero, generalmente etileno y

en algunos casos 1-buteno y 1-hexeno (Figura N6), durante la reaccin de polimerizacin en

el reactor.

CH2 = CH2 CH2 = CH (CH2)3 CH3 CH2 = CH CH2 CH3 Etileno 1 Hexeno 1 Buteno

Figura N6 Cadena de monmero de propileno y etileno.

El comonmero sustituye parcialmente (1 a 7%) el propileno en el crecimiento de la cadena.

La insercin de comonmero es al azar y su distribucin es estadstica a lo largo de la cadena.

La temperatura de transicin vtrea del Copolmero Randmico, es menor que la del

Homopolmero. Esto sumado a la reduccin de las zonas cristalinas y aumento de las zonas

amorfas, da como resultado una mayor resistencia al impacto, an en bajas temperaturas.

La reduccin de cristalinidad, resulta en una disminucin de la rigidez, dureza y un

incremento de la flexibilidad, disminuyendo la resistencia a la traccin, con respecto al

Homopolmero.

El principal uso del Copolmero Randmico son aplicaciones donde se requiere alta

claridad, poca rigidez y propiedades de barrera a la humedad. Soplado de botellas, inyeccin

de envases rgidos y semirgidos, estuches de vdeo cassette, juguetes, bandejas desechables y

rehusadles para alimento. Extrusin de pelculas para envases flexibles de productos de

consumo. Pelculas no orientadas selladas por calor para envases de alimentos y textiles.

Pelcula orientada de alta claridad, brillo y resistencia en envoltorios contrables para

alimentos, juguetes, cigarrillos y juegos. Pelculas orientadas coextruidas con un alto

contenido de etileno (3 a 7%) para envases de alimentos sellados hermticamente.

PEEPP

n

14

5.1.4 Copolmero Heterofsico (bloque). Este copolmero tiene un contenido mayor de etileno (entre 10 y 25%). En la

produccin del copolmero Heterofsico se forma una fase bipolimrica de etileno/propileno

con caractersticas gomosas. Se producen mediante un sistema de reactores en cascada. En el

primer reactor se obtiene un Homopolmero con menor tiempo de proceso, que es transferido a

un segundo reactor fase gas, donde se adicionan etileno y propileno (Fig. N7). Estos se

activan por accin del catalizador proveniente del primer reactor, formado un copolmero de

etileno-propileno (60% de etileno y 40% de propileno) que crece dentro de la matriz de

Polipropileno.

Figura N7 Polimerizacin del heterofsico.

El copolmero en bloque se utiliza en aplicaciones que requieren elevada resistencia al

impacto y dureza, en especial a bajas temperaturas (hasta 35C). La resistencia al impacto

depende del tipo, cantidad y morfologa de la fase elastomrica (etileno-propileno), mientras

que la rigidez es determinada por la matriz de Polipropileno.

El principal uso de estos copolmeros es en inyeccin de piezas automotrices, artculos

de uso domstico, baldes, carcasas de batera, envases de pintura y muebles de terraza. Otras

aplicaciones incluyen sustitucin de termoplsticos de ingeniera de alto impacto como el

ABS, parachoques, contenedores de alimentos para uso en freezer y microondas.

CATALIZADOR POLMERO

MICROPARTCULA

ELASTOMERO

PP

ELASTOMERO

OOffrreecceenn uunn mmuuyy bbuueenn bbaallaannccee rriiggiiddeezz//iimmppaaccttoo

15

6 DIAGRAMA DE DESCRIPCIN DEL PROCESO DE OBTENCIN DE POLVO DE POLIPROPILENO.

16

6.1 PREPARACIN E INYECCIN DEL CATALIZADOR. El sistema catalizador se prepara en un estanque a 10C, obtenindose el catalizador en

forma de lodo.

unto al catalizador se utiliza DONOR (agente estereoregulador), sin el cual la

polimerizacin producira alta concentracin de polmero atctico (pegajoso).

Como Cocatalizador se utiliza trietilaluminio (TEAL). Una razn TEAL/DONOR baja en el

reactor loop aumenta la fraccin insoluble en Xileno de la matriz del homopolmero. Esto da

un copolmero Heterofsico con mejor balance rigidez/impacto.

- Alimentacin de propileno.

El Propileno lquido llega al proceso a travs de columnas para remover contaminante

como agua, sulfuro de carbono, sulfuro de hidrgeno. Luego pasa por un filtro final antes de

ingresar a los estanques de alimentacin.

- Prepolimerizacin.

Este proceso consiste en recubrir los centros activos de las partculas de catalizador con

una cscara de Polipropileno; esto previene la fractura de las partculas y la presencia de

finos.

Catalizador, Donor y TEAL se precontactan en un recipiente agitado 10 a 15 minutos

para formar los centros activos, luego esta mezcla se combina con la corriente de propileno a

15C para pasar al reactor loop (prepolimerizador) a 35 kg/cm2, para mantener el propileno

lquido, esta reaccin se mantiene a 20C.

- Reactores loops.

Donor, TEAL, propileno y catalizador encapsulado pasan desde el prepolimerizador al

primer reactor loop. El Hidrgeno se mezcla con la corriente de entrada de propileno, en

concentracin de acuerdo al rango de MFR prefijado para el producto final.

El tiempo de residencia total entre los 2 reactores loops es de 1.2 a 1.5 horas

(dependiendo la carga de produccin). Las condiciones de polimerizacin son de 71C a una

presin de 35 kg/cm2. Como fluido de arrastre se alimenta al loop una mezcla de propileno

lquido y propano.

17

- Recuperacin de propileno.

Luego de los reactores loops se realiza la separacin del propileno no reaccionado y el

propano en un separador flash donde se evapora el propileno y propano, la presin del sistema

cae de 35 a 16 kg/cm2. El vapor de propileno libre de finos se conduce al condensador de

propileno; el lquido condensado pasa por las bombas y se recircula hacia la columna de

propileno. El polmero fluye hacia abajo y es conducido hacia un filtro de mangas.

- Lavado de polmero con vapor.

El polmero descargado del filtro de mangas fluye al lavador de lecho fluidizado. Por el

fondo del lavador ingresa vapor a baja presin el que descompone los residuos de catalizador

y Donor y retira el propileno y propano que permanece con el polmero. El polmero hmedo

se descarga al secador.

- Secado del polmero con nitrgeno.

El polvo de Polipropileno pasa del lavador a un secador de lecho fluidizado. Este

producto se calienta con Nitrgeno gaseoso caliente, redicindose su contenido de agua. El

polmero seco se transfiere a un silo de almacenamiento de polvo que a su vez es de

alimentacin al proceso de extrusin.

- Reaccin fase-gas.

El reactor en fase gas utilizado es un reactor de lecho fluidizado, provisto de un

scraper que permite raspar las paredes interiores, en las que tienden a adherirse partculas

finas de polmero. El inconveniente de la presencia de finos es que stos reaccionan ms

rpidamente con el Etileno produciendo una mayor fraccin soluble en xileno, obtenindose

un producto ms pegajoso, que ensucia el reactor.

La alimentacin al Reactor consiste en Etileno y homopolmero, que proviene del

separador flash. La temperatura del proceso puede estar entre 60 a 80C y la presin es

constante, de unos 180 psig. En el Reactor fase gas el etileno y el propileno son alimentados

en una razn determinada para permitir la Bipolimerizacin.

El Bipolmero crece dentro de la esfera de Homopolmero. La esfera final es una

combinacin de cadenas de Homopolmero y Bipolmero, conformando el denominado

Copolmero Heterofsico.

18

6.2 DESCRIPCIN DEL SISTEMA CATALTICO.

Los catalizadores Ziegler-Natta que se utilizan son del tipo MgCl2/Donor

interno/TiCl4/Donor externo, activados con trietilaluminio (TEAL). El MgCI2 acta como

soporte donde es depositado el TIC14. La forma cristalina delta () del cloruro de magnesio es la modificacin cristalina activa. Esta puede ser obtenida por tratamiento con bases de Lewis

(Donor interno). La forma activa posee insaturaciones coordinativas en el tomo de Mg en

donde puede adsorberse otra molcula.

El Donor externo, corresponde a bases de Lewis que tienen la funcin de mejorar el control

estereoselectivo del catalizador. Estas actan coordinndose en los sitios de menor

estereoregularidad (sitios con dos vacantes) lo que permite un aumento en la isotacticidad del

Polipropileno.

La productividad y propiedades del PP producido (Isotacticidad, peso molecular y su

distribucin), dependern del tipo de catalizador y Donor utilizado, as como tambin de la

temperatura de reaccin, relacin TEAL/Donor (Al/D).

- Tipo de catalizador .

La figura 8 presenta el rendimiento cataltico (Kg. PP/g cat) en el tiempo de reaccin,

de los catalizadores A (FT4S) y B (GF2A). El primero es un catalizador esfrico mientras que

B posee una forma granular no esfrica.

19

Figura N 8: Efecto del tiempo en la actividad cataltica para dos catalizadores. A

catalizador esfrico, B catalizador irregular.

En funcin del tiempo de polimerizacin, la actividad es ms baja para B que para A,

lo que significa que este ltimo sistema posee mayor estabilidad cintica.

Otro factor importante en el desempeo cataltico de estos sistemas es el tamao de partcula.

Se ha observado altos rendimientos en aquellos catalizadores que presentan mayores tamaos

de partculas. As tambin, el tamao y forma de la partcula de catalizador controla la

morfologa del polmero (efecto rplica). A mayor tamao de partcula del catalizador, mayor

tamao de partcula de polmero

- Cocatalizador .

Los catalizadores Ziegler-Natta no son activos en reacciones de polimerizacin a

menos que entren en contacto con otro componente llamado Cocatalizador.

Existen diversos tipos de alquil aluminios (Metilaluminoxano -MAO- Tributilaluminio -

TIBA-, etc.,), siendo el ms utilizado en estos sistemas el trietilaluminio (TEAL).

La figura 9 muestra el efecto de la razn molar Al/Ti en la actividad del Catalizador.

20

Figura N 9: Efecto de la razn Al/Ti en la actividad cataltica.

Entre las razones Al/Ti 100 y 600, se observa un gran aumento en la actividad, dando

cuenta del mayor nmero de centros que son activados, entre 600 y 3500 no hay efecto en la

actividad. Valores mayores tienen un efecto negativo en la reactividad del sistema.

- Donor.

Las figuras 10 y 11 muestran el efecto de la razn TEAL/Donor en la productividad y

estereoregularidad (ndice isottico) a concentracin constante de TEAL.

21

Figura 10: Razn TEAL /Donor y su efecto en la actividad cataltica

Se puede observar de la figura 10 que con una razn de Al/D 20 se consigue la mayor productividad.

El ndice de isotacticidad muestra un decrecimiento, para ambos catalizadores, al

disminuir la concentracin de Donor. La menor cantidad de base de Lewis no permite

bloquear a los sitios menos estreo especfico de tal manera que se obtiene mayor cantidad de

polmero amorfo.

Figura 11: Efecto de la concentracin de Donor en el ndice de isotacticidad. Se utiliz

una concentracin de TEAL constante.

22

Una razn alta de TEAL/Donor, aumenta la viscosidad del polmero, segn se observa

en la Figura 12. Razones mayores a 20 producen un fuerte impacto en la viscosidad

Figura 12: Efecto de la razn Al/Donor en la viscosidad intrnseca e ndice de fluidez.

La tabla 1 muestra la influencia del tipo de Donor externo sobre el ndice de isotacticidad,

peso molecular y su distribucin.

Donor Donor/TEAL Indice de

isotacticida (%)

Mw Mw/Mn

- 0 88 247000 3.9

PES 0.066 96 370000 4.7

PES 0.1 96 450000 5.1

DPMS 0.066 96 260000 3.1

DPMS 0.1 97 420000 4.1

VTS 0.066 96 205000 3.0

DIPMS 0.066 97 380000 3.1

Tabla 1: Influencia del tipo de Donor externo sobre algunas propiedades del polmero.

23

PES: Fenil trietoxisilano; DPMS: Difenil dimetoxisilano; VTS: Vinil trietoxisilano; DIPMS:

Disopropil dimetoxisilano.

Mw: Peso molecular numrico medio; Mn: Peso molecular ponderal medio.

Los valores de ndice de isotacticidad indican que todos ellos producen

aproximadamente el mismo contenido de material amorfo. Sin embargo, s es posible observar

diferencias apreciables en el peso molecular y su distribucin un aumento del peso molecular

al incrementar la cantidad de Donor en el medio. El donor PES fue el que produjo un material

de mayor peso molecular y distribucin ms ancha.

- Temperatura .

El efecto de la temperatura de polimerizacin en la productividad se muestra en la

figura 13. Al aumentar la temperatura se observa un incremento en la actividad del catalizador

hasta alcanzar un mximo.

Figura 13: Efecto de la temperatura de reaccin en la actividad cataltica.

El ndice de isotacticidad no tiene una influencia significativa con la temperatura de reaccin,

segn se observa en la figura 14.

24

Figura 14: Variacin del ndice de isotacticidad con la temperatura de reaccin.

25

6.3 CORRELACION VARIABLES PROCESO/PRODUCTO

HOMOPOLMERO

Relacin catalizador - tamao de partcula del polmero

Como ya fue mencionado, el tamao de partcula del polmero es funcin del tamao del

catalizador y del rendimiento (Kg. polmero/gr. catalizador) en la polimerizacin. Adems, se

ha observado que, utilizando el mismo catalizador, mientras mayor es el rendimiento, la

partcula de polmero resulta de mayor tamao. Por otra parte, a igual rendimiento, mientras

mayor la partcula de catalizador, de mayor dimetro resulta la partcula de polmero.

Replicacin polmero-catalizador

El polmero crece con la misma forma del catalizador, y cada partcula de catalizador forma

una partcula de polmero.

Se ha propuesto la siguiente relacin entre el rendimiento y el tamao de partcula del

polmero:

26

6.4 EFECTO DE ALGUNOS CONTAMINANTES EN LA CORRIENTE DE PROPILENO

La presencia de contaminantes en la alimentacin de propileno al reactor loop de

homopolimerizacin, causa disminucin en el rendimiento y en la estereoespecificidad del

catalizador, como se observa en los siguientes grficos. En particular, 0,1 ppm de sulfuro o

monxido de carbono producen un descenso del rendimiento de casi 40%.

Figura 15: Efecto de agua, sulfuro de hidrgeno y CO2 en estereoespecificidad del

catalizador.

27

Figura 16: Efecto de Sulfuro y monxido de Carbono en el rendimiento del

catalizador.

Figura 17: Efecto de Oxgeno y agua en el rendimiento del catalizador.

28

Figura 18: Efecto de Sulfuro de hidrgeno en el rendimiento del catalizador.

29

7 PREPARACIN DEL SISTEMA CATALIZADOR PARA POLIMERIZAR UTILIZANDO EL LABORATORIO DE REACCIN.

La preparacin del sistema catalizador esta basado en el mecanismo de coordinacin del

co-catalizador organometlico, Trietil aluminio (TEAL) con el catalizador Inorgnico

Tetracoluro de Titnio (catalizador Ziegler- Natta ZN-111-2) en presencia de

Ciclohexilmetildimetoxisilano (DONOR-C) compuesto donador de densidad electrnica en

medio lquido, n-Hexano.

Una determinada cantidad de catalizador es pesado en la cmara de guantes en

atmsfera de N2 y suspendido en n-hexano. Luego es transferido al baln de tres vas a

travs de jeringas. Una cierta cantidad de TEAL diluido es vertido con jeringa al embudo

milimetrado junto con Donor-C diluido, toda la operacin es realizada en atmsfera inerte.

100 mL

Tubo de Teflon

Nitrgeno

Aceite Mineral

Conector

1/4" Tubo de PE

Boquilla

Tapn de Teflon

Tapn de Silicona

125mL

Figura 19: Montaje de sistema de transferencia de catalizador

30

7.1 PROCEDIMIENTO DE SEGURIDAD PARA LA PREPARACIN DEL CATALIZADOR.

En la preparacin del catalizador y el manejo del Trietil Aluminio (TEAL) al 10%

en n-hexano, as como el almacenamiento de los mismos, se debe cuidar todos los

aspectos pertinentes tales como:

- Manipular siempre y solamente en atmsfera de nitrgeno.

- Guardar inmediatamente luego de la utilizacin en un local adecuado (armario

aislado)

- Evitar trasporte de un lado a otro dentro del recinto del laboratorio, y cuando se

haga indispensable se debe concentrar el mximo posible en el manejo.

- Verificar siempre que el material a ser utilizado este limpio, seco e inerte.

- Se debe contar con equipamiento para combate de incendio apropiado para el

caso: polvo qumico seco.

- La inertizacin de hexano debe ser realizada dentro de campana.

- En la limpieza del material mirar atentamente el uso de solucin de cido

clorhdrico al 10%.

- Evitar el transporte de un lado a otro dentro de laboratorio, no llenar con

demasiada cantidad los recipientes y no manipular sin la debida proteccin

adecuada tal como: guantes de PVC, lentes, protector facial, delantal

aluminizado.

- No dejar soluciones y reactivos destapados a la atmsfera, siempre cuidar de

dejar cerrados o trasvasijar a contenedor cerrado

.

31

7.2 RESUMEN DEL PROCEDIMIENTO PARA LA SNTESIS DE POLIPROPILENO.

Una determinada cantidad de catalizador, previamente en contacto con TEAL y

DonorC, se adiciona a un reactor tipo batch a 30C. Manteniendo una secuencia, se

adiciona hidrgeno y propileno lquido, bajo la accin de la agitacin a 600 rpm y

controlando la temperatura hasta 70C, la polimerizacin se lleva a cabo en el transcurso de

2 h. Al final es eliminado propileno y el polmero obtenido es secado en estufa y pesado.

Los compuestos ms importantes usados se definen a continuacin:

LabReactor: instalacin preparada para que en su interior se produzcan reacciones qumicas. Catalizador: compuesto capaz de producir la transformacin de propileno a polipropileno

isotctico de alta estereoespecificidad.

Donor-C: compuesto orgnico donador de densidad electrnica; reacciona con agua, cido

y bases formando metanol.

TEAL: catalizador organometlico de caractersticas pirofricas cuando es concentrado y

combustible cuando esta diluido a una concentracin igual o menor al 20% en peso.

Hexano: lquido inflamable, en contacto con los ojos provoca leve irritacin; cuando es

ingerido puede provocar un efecto levemente anestsico.

Propileno (C3): gas inflamable y asfixiante, en alta concentraciones causa prdida de la

conciencia, se debe evitar su inhalacin.

Hidrgeno: gas incoloro sin accin txica especfica, en altas concentraciones puede actuar

como asfixiante; es inflamable y explosivo en contacto con el aire.

32

7.3 DESCRIPCION GENERAL DE LAS ETAPAS PARA LA SINTESIS DE POLIPROPILENO ISOTACTICO EN EL LABORATORIO DE REACCIN.

Prueba de presin inicial: Se alinea nitrgeno y presuriza el reactor a 30 Bar, se cierra

todas las vlvulas para mantener la presin y observar por 10 min. que no exista perdidas

de presin.

Purificacin con N2 a 70C por 1 hora: Se alinea N2, comunicando las vlvulas de vapor

y cerrando la purga, luego se ajusta el agitador a 600 rpm y ajustar el set point del

controlador en 70C.

Ajuste de temperatura en 30C y pre-ajustar controlador para 70C: Se ajusta el set

point del controlador en 70C. Ajustando parmetros en panel control (K-2540), Luego

ajustar la temperatura a 30C y accionar el botn A, iniciando de esta manera el control

de temperatura en automtico.

Limpieza del reactor con propileno: Purgar el reactor adicionando 2 cm de propileno,

dejando presin positiva hasta el inicio de la prueba.

Enfriamiento de equipo de dosificacin: Retirar material de vidrio de la estufa y soplar

con N2 a temperatura ambiente. La pesa de vidrio debe enfriar en la cmara presurizada.

Transferencia del catalizador: Se transfiere la pesa de vidrio a la cmara presurizada,

luego de haber realizado purga con N2 por una hora. Pesar una cantidad de catalizador un

poco superior a la adicionada al reactor. Las cantidades se especifican segn valores de

referencia.

Preparacin del precontacto: Se transfiere 100 ml de n-hexano seco e inertizado a un

embudo milimetrado de adicin D 2/1. Agregar 50ml al baln de tres vas. Se adiciona la

cantidad indicada de TEAL y Donor C al baln, esperar 5 minutos de precontacto y

adicionar a este el catalizador. La cantidad de catalizador es obtenida por diferencia. Agitar

33

eventualmente durante el tiempo de precontacto de s minutos. Todo el proceso debe ser en

atmsfera inerte. Cuando se trabaja con pasta cataltica se debe pesar la cantidad necesaria

en una esptula y transferirla al baln, tambin calculando la cantidad adicionada por

deferencia de peso.

Adicin de mezcla cataltica al reactor (reactor a temperatura de 30 C): Se

despresuriza el reactor y se alinea la entrada de propileno, manteniendo un flujo mnimo.

Adaptar lnea de nitrgeno al baln usando una manguera de PVC o silicona, otra debe ser

adaptada a la salida del baln para verter mezcla cataltica al interior del reactor.

Se cierra todas las vlvulas de acceso al reactor. Adicionar hidrogeno, ajustar el

agitador a 600 rpm y posteriormente adicionar 48 cm. de propileno.

Se usa una presin de nitrgeno (de cilindro) para empujar la columna de propileno.

Ajuste de controlador de temperatura: Se procede a iniciar un calentamiento, despus de

la adicin de propileno. Ajustar el set point del reactor en 70 C. El tiempo de reaccin se

inicia con la adicin de propileno, por lo tanto el ajuste de la temperatura debe de ser

rpido, aproximadamente 10 minutos.

Conclusin de polimerizacin despresurizacin y descarga de polmero: Se ajusta el

controlador de temperatura al final del tiempo de reaccin, para operacin manual y purgar

propileno no polimerizado a blow down lentamente junto con corriente de vapor. Se

remueve la tapa del reactor y luego de la despresurizacin completa del mismo.

Secado de polmero: Se coloca en una bandeja metlica y se seca en una estufa al vaci

entre 70 a 80 C. durante 2 horas aproximadamente. Pesar por efectos de clculos.

Limpieza del reactor: Se lava con hexano y secar con un pao y toallas de papel.

Cierre del reactor: Se coloca la empaquetadura de tefln y ajustar la tapa del reactor, los

pernos se ajustan en forma diagonal.

34

8 ESTUDIO DEL SELLO DE LA CAMARA CON FLUJO DE NITROGENO. El objetivo era realizar pruebas en la cmara presurizada con nitrgeno para pesar el

catalizador soportado en n-hexano, y con ello obtener un tiempo real de seguridad.

Se realizaron dos pruebas, presurizando la cmara con un flujo de Nitrgeno por 24

horas y otra con 2 horas. Estas pruebas fueron hechas para asegurar el medio inertizado

para poder pesar el catalizador sin que se descomponga, para lo cual se introduce un

medidor de oxigeno y se tomo el tiempo hasta que el medidor registrara la presencia de

oxigeno, esto se produjo porque no se asegur el sello de la cmara.

Despus de efectuar las pruebas se obtuvieron los siguientes resultados:

Figura 20: Cmara inertizada con nitrgeno

35

ESTUDIO EFECTUADO DESPUS DE 24 HORAS:

Tiempo (min.) Presin (M) Oxigeno (%)

0 3 0 2 2,5 0 4 2,0 0 6 1,7 0 8 1,6 0,1 10 1,5 0,2 12 1,5 0,3 14 1,4 0,4 16 1,4 0,5 18 1,4 0,6 20 1,4 0,7 30 0,6 1,3

Grfico N1

0

0,5

1

1,5

2

2,5

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30

Tiempo (min)

Ox

geno

(%) /

Pre

sin

(mb)

Presin (mb) Oxigeno (%)

36

ESTUDIO EFECTUADO DESPUS DE 2 HORAS:

Tiempo (min.) Presin (mb) Oxigeno (%)

0 3 0 2 2,5 0 4 2,0 0 6 1,7 0 8 1,6 0,1

10 1,5 0,2 12 1,5 0,3 14 1,4 0,4 16 1,4 0,5 18 1,4 0,6 20 1,4 0,7 30 0,6 1,3

Grfico N2

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30

Tiempo (min)

Ox

geno

(%) /

Pre

sin

(mb)

Presin (mb) Oxigeno (%)

37

De acuerdo a los resultados de las pruebas se tiene un tiempo conocido, antes de que el

catalizador corra el riesgo de descomponerse.

Si se deja la cmara con un flujo de 24 horas demora ms tiempo en perder sus

condiciones ideales de trabajo, consiguiendo un tiempo de 10 minutos.

En el caso de tener 2 horas de flujo, se pierde ms rpido su tiempo de seguridad

obteniendo un tiempo de 6 minutos, con lo cual se puede trabajar sin correr el riesgo de

descomposicin del catalizador y con ello obtener un bajo rendimiento de ste.

8.1 POLIMERIZACION DE PROPILENO CON CATALIZADOR DE ALTO RENDIMIENTO.

Figura 21: Esquema del sistema de polimerizacin en Laboratorio.

- Vapor - Agua de Enfriamiento

- Hidrogeno - Nitrgeno - Propileno

Reactor

Pasta cataltica

38

9 PARAMETROS TEORICOS PARA LA POLIMERIZACION EN EL REACTOR DEL LABORATORIO.

Condiciones de Polimerizacin

Hidrgeno 3,6 bar (P en cilindro de 0,3 L a 25C) Propileno 48 cm medidos en regla (a 20)

Presin total (aprox.) 30 bar

Tiempo de reaccin 2 h (a partir de adicin de propileno)

Temperatura 70 C

9.1 RESULTADOS DE LA POLIMERIZACION EN EL REACTOR DEL LABORATORIO.

1708 DfGranulometra 0,4 g/cm3Densidad Aparente 3,7 %Soluble en Xileno18 g/10'MFR

184 gPeso total del PPResultado UnidadAnlisis

39

9.2 CARACTERISTICAS TECNICAS DEL PRODUCTO SINTETIZADO EN PLANTA

0,04 37,5Base 8,87 287,5200

11,21 75035 59,1 150018

24,74 240010 3,47 34007 0,01 40005Granulometra

Resultado de retencin %

Tamao medio de partcula

MeshAnlisis

1702 DfGranulometra0,4 g/cm3Densidad Aparente3,6 %Soluble en Xileno13 g/10'MFR

--- gPeso total del PPResultado UnidadAnlisis

0,03 37,5Base 3,61 287,5200 7,36 75035 60,31 150018 24,36 240010 4,29 34007 0,04 40005Granulometra

Resultado %Tamao medio de partcula

MeshAnlisis

40

9.3 PARAMETROS RECOMENDADOS PARA LA POLIMERIZACION DEL PH1310.

10 ANALISIS PARA LA CARACTERIZACION DEL POLIPROPILENO.

10.1 DETERMINACION DE LA TASA DE FLUIDEZ (MFR) La determinacin de la tasa de fluidez se usa para obtener una evaluacin de la

fluidez de las poliolefinas, fundamentalmente en la especificacin del producto. Este

mtodo es segn norma ASTM D 1238/99. La tasa de fluidez (MFR) es determinada por el

volumen de masa de muestra que es extrudida a travs de un orificio patrn, bajo

condiciones especficas de temperatura y peso.

Figura 22: Equipo para medir ndice de fluidez.

Condiciones de Polimerizacin

Hidrgeno 1,5 bar

Propileno 48 cm medidos en regla (a 20)

Presin total (aprox.) 30 bar

Tiempo de reaccin 2 h (a partir de adicin de propileno)

Temperatura 70 C

Peso del catalizador app 0.01 g

41

10.2 DETERMINACION DE LA DENSIDAD APARENTE EN POLIOLEFINAS Este mtodo busca determinacin de la densidad aparente en poliolefinas, conforme

al mtodo Ipiranga N 1/20 Revisin Enero 99. La muestra se coloca en recipiente con

volumen conocido y es pesado calculando el cuociente de la masa por el volumen ocupado.

Figura 23: Sistema para medir densidad Aparente.

42

10.3 DETERMINACIN DE LA GRANULOMETRIA EN POLIOLEFINAS CONFORME A ASTM D1921-96.

Determinar la clasificacin por dimetro de las muestras de polvo y esferas de

poliolefinas segn norma ASTM D 1921-96. La muestra es colocada en mallas de

diferentes tamaos y las partculas retenidas en cada una se pesan y expresan en porcentual

de peso. Estos valores son utilizados para relacionar el dimetro medio de las partculas con

la actividad cataltica.

Figura 24: Equipo para medir granulometra.

43

10.4 DETERMINACION DE SOLUBLES EN XILENO EN POLIOLEFINAS CONFORME A ASTM D 5492 98.

Este mtodo describe el procedimiento usado para determinar el porcentual de

polmero soluble en ortoxileno, pudiendo usarse para obtener el porcentaje de isotacticidad

(cantidad de polmero insoluble) en homopolmeros de PP, el contenido de copolemero

etileno-propileno en copolimeros heterofsicos y leos presentes en el producto. En

condiciones controladas, se disuelve en ortoxileno una cantidad determinada de muestra. La

fraccin soluble se determina despus de la extraccin por precipitacin de la porcin

insoluble. Los amorfos y leos, que forman la fraccin soluble, se determinan por

precipitacin y calculo de la diferencia de porcentual respectivamente.

Figura 25: Equipo para solubilizar el polmero con Xileno.

44

11 EVALUACION DE COSTOS DE LOS PRODUCTOS OBTENIDOS EN LA POLIMERIZACIN.

11.1 PRECIOS ACTUALIZADOS DE LOS PRODUCTOS INVOLUCRADOS EN

LA PRODUCCION DE UN HOMOPIMERO. Materia Prima Precio Unidad Propileno 512 US/ton Etileno 872 US/ton Hidrgeno 3,07 US/ mil pie3 Catalizador 428 US/kg Grasa 1,6 US/kg Aceite 1,2 US/kg TEAL 5,3 US/kg Donor C 15 US/kg Donor D 75 US/kg Aditivos Precio Unidad Antioxidante Primario Isocianurato 9,97 US/Kg Antioxidante Segundario Fosfito 3,92 US/Kg Estearato de Calcio 1,1 US/Kg Productos (Tratamiento de aguas) Precio Unidad Dispersante 4,6 US/kg Inhibidor de corrosin 3,3 US/kg Hipoclorito de Sodio 0,2 US/kg Biocida 5,7 US/kg Utilities Precio Unidad Vapor 14 US/ton Energa Elctrica 29 US/MWh Agua 0,014 US/m3 Nitrogeno 37 US/ton Transporte 333200 Pesos/27,5 Ton Embalaje Precio Unidad Bolsa 2 US/Kg Pallet 7,6 US/Unidad Top Cover 1 US/Unidad Estrech Film 4 US/Kg HH Totales (Personal de planta y contratista) 11000 Pesos

45

11.2 COSTOS INVOLUCRADOS EN LA PRODUCCION DEL HOMOPOLIMERO PH1310.

Consumo en 20 Horas US Pesos

Materia Prima Propileno 330 Ton 168960 89548800 Hidrgeno 82 Kg 104,7 55491 Catalizador + Grasa + Aceite 34 Kg 2263 1199390 TEAL 56 Kg 296,8 157304 Donor 8,2 Kg 123 65190 Aditivos Antioxidante Primario Isocianurato 59,8 Kg 596,206 315989,18 Antioxidante Segundario Fosfito 202,8 Kg 794,9 421297 Estearato de Calcio 195 Kg 214,5 113685 Productos (Tratamiento de aguas) Dispersante 56 Kg 257,6 136528 Inhibidor de corrosin 85 Kg 280,5 148665 Hipoclorito de Sodio 666,7 Kg 133,3 70649 Biocida 4,7 Kg 26,79 14198,7 Utilities Vapor 130 Ton 1820 964600 Energa Elctrica 711,64 MKW 20637,56 10937906,8 Agua 260 m3 3,64 1929,2 Nitrogeno 12,42 Ton 459,5 243535 Embalaje Consumo en 260 Ton. Bolsas 1663,2 Kg 3326,4 1762992 Pallet 189 Unidades 1427,6 756628 Top Cover 189 Unidades 189 100170 Estrech Film 94,5 Kg 378 200340 Transporte 27,5 Ton 33 17490 Estiba y Carga 4000 Pesos (4

personas) 603,8 320014

HH 7000 Pesos (8 personas)

2113,2 1119996

Total 205043,0 108672787,9

46

11.3 RESUMEN DE LOS COSTOS INVOLUCRADOS EN LA PRODUCCION DE 260 Y 50 Ton. DEL HOMOPOLIMERO PH1310.

UTILIDAD NETA PARA 260 Ton.

Precio Venta 1400 Us/Ton

para 260 Ton.

Costo en Produccin

Utilidad Neta US

Utilidad Neta Pesos

Homopolimero Clasificado DP0 364000 205043 158957 84247210

UTILIDAD NETA PARA 50 Ton.

Precio Venta 1400 Us/Ton para 50 Ton.

Costo en Produccin

Utilidad Neta US

Utilidad Neta Pesos

Homopolimero Clasificado DP0 70000 39431,4 30568,6 16201358

47

11.4 COSTOS INVOLUCRADOS EN LA PRODUCCION DE UN HOMOPOLIMERO PH1310 EN EL REACTOR TIPO BATCH.

Materia Prima Precio Consumo Costos US Costo Pesos Propileno 512 US/Ton 11,3 Kg 5,8 3074 Hidrgeno 3,07 US/mil pie3 0,5 Kg 0,64 339,2 Catalizador 4,28 US/Kg 0,01 g 4,28E-05 0,022684 Hexano 25169 Pesos/Lt 146 ml 6,9 3657 TEAL 5,3 US/Kg 0,75 g 3,98E-03 2,1094 Donor 15 US/Kg 0,06 g 9,00E-04 0,477 Utilities Vapor 14 US/Ton 100 Kg/h (4 h) 5,6 2968 Energa Elctrica 29 US/MWh 3,5 Kw/h (4 h) 0,41 217,3 Agua 0,014 US/m3 0,1 m3/4h 5,60E-03 2,968 Nitrogeno 37 US/Ton 2 Kg/4h 0,269 142,57 HH 7000 Pesos (2 personas) 8h 211,3 111989

Total 230,9 122392,6

48

12 CONCLUSIONES.

- Refirindose a las pruebas efectuadas en la cmara presurizada con Nitrgeno,

el estudio sirve para trabajar en forma segura, sin correr el riesgo de

desactivacin del catalizador, y con esto asegurar la polimerizacin y conseguir

un buen rendimiento del catalizador.

- Los anlisis realizados en la caracterizacin del polmero sintetizado en el

reactor tipo batch, dieron como resultado el homopolmero PH1310, el cual es

un producto aplicado a la inyeccin con una muy buena aceptacin en el

mercado nacional.

- En la evaluacin de costo para el producto sintetizado en planta, y que

generalmente para un producto en prueba se fabrican entre 50 y 100 Ton. Es

evidentemente un costo ms elevado en comparacin al producto sintetizado en

el laboratorio de reaccin, pero el concepto de costo es solo para demostrar una

de las tantas ventajas que tiene la utilizacin del laboratorio de reaccin y es de

efectuar distintas pruebas como por ejemplo, probar los rendimientos de los

distintos catalizadores y con esto optimizar la produccin en va de un

mejoramiento continua y ser una empresa pionera en la innovacin de las

aplicaciones de los polmeros basndose en datos de laboratorio obtenidos en la

misma empresa.

- Hay que destacar que las instituciones que tienen un laboratorio de reaccin en

Chile son muy limitados y Petroquim S.A. es una empresa que tiene una gran

herramienta para seguir por la senda de la Investigacin y Desarrollo, y que

muchas empresas Nacionales no invierten en investigacin, ya que no observan

un retorno de la inversin , pero al optimizar los productos y perfeccionarlos se

asegura un prestigio y grandes posibilidades de abarcar nuevos mercados no tan

solo nacionales sino internacionales.

49

13 BIBLIOGRAFIA.

- Edgard P. Moore, Jr. Polypropylene Handbook

Hanser Publishers, Munich Viena New York, edition 00 1998, pginas 11,12,13,

132, 133, 134.

- Area Tcnica Petroquim S.A., Manual de Inyeccin y Polipropileno

Edicin 00 Octubre 2000, pginas 1, 2, 3, 4, 8, 9, 10, 11.

- Ral Quijada, Jess Figueroa, Claudia Caete, Informe Definicin y

Clasificacin de polmeros.

IDIEM Universidad de Chile Facultad de Ciencias Fsicas y Matemticas

Edicin 00 2003.

.

- Lucia Prez, Mtodo MPQ 4/017.

Revisin 00 27/07/2005.

UNIVERSIDAD TECNICA FEDERICO SANTA MARI1IndiceUNIVERSIDAD TCNICA FEDERICO SANTA MARAPUESTA A PUNTO DEL REACTOR TIPO BATCHINDICE

Tesis Laboratorio de Reaccin