Este documento describe el proceso de producción de etileno (eteno) a partir de hidrocarburos como naftas y gasoil mediante craqueo con vapor. Explica las etapas del proceso que incluyen pirólisis, fraccionamiento primario y secundario, compresión y reacciones químicas. También presenta cálculos matemáticos para determinar el tipo de reactor, coeficientes de transferencia de calor y flujos molares de gases en la producción de etileno.

1. PROYECTO INTEGRADOR DE SABERES
Producción del eteno
Autor: Kerly Dayana Caiza Lema
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR

2. El etileno o eteno (C2H4) es un compuesto orgánico de la familia de los
hidrocarburos insaturados formado por dos átomos de carbono unidos por un
doble enlace entre sí, y por cuatro átomos de hidrógeno unidos por enlace simple
a los átomos de carbono.
Es uno de los compuestos más importantes de la industria química, dado que a
partir de él se fabrican multitud de compuestos que se comentarán posteriormente;
en condiciones normales se encuentra en estado gaseoso, es altamente inflamable
e incoloro,y en presencia de luz reacciona violentamente con oxidantes.

3. En la industria del petróleo, el eteno se forma mediante procesos petroquímicos de craqueo con vapor de hidrocarburos (naftas, gasoil,
etano, propanoy butano).
1. Pirólisis: se realiza en un horno que debe operar a una temperatura superior
a los 750ºC y en el que se producirán las diversas reacciones de
deshidrogenación
2. Fraccionamiento primario: tras la pirólisis la corriente se somete a una
destilación atmosférica, separándose por el fondo un gasoil mientras que por
cabeza sale gas de craqueo, naftas y agua
3. Compresión: el gas, formado principalmente por etileno, hidrógeno y metano,
sale del fraccionamiento primario y se comprime en un compresor de 5 etapas
con refrigeración intermedia hasta la presión de 40 kg/cm2

4. 4. Fraccionamiento a baja temperatura: el gas se enfría y se hace
pasar por una desmetanizadora donde se separa el H2, CO y CH4. Después
la corriente de fondo pasa a la desetanizadora, en la que se separa
por fondo una corriente que se envía a fraccionamiento a alta
temperatura y por cabeza etileno y acetileno, e inmediatamente pasa
por el convertidor de acetileno
5. Fraccionamiento a alta temperatura: Esta corriente pasa a la
despropanizadora en la que se separan los C3. Los componentes más
pesados se separan a continuación en una fracción C4 y C5.

5. se utiliza el cálculo diferencial en la producción del eteno , Para tener una idea del nivel de flujos con que se trabajará a la
entrada del reactor , para saber que tipo de reactor utilizar , para el cálculo del coeficiente de transferencia de calor en la
zona de reacción , para el cálculo del coeficiente de fugacidad
Estequiométricamente las reacciones en la producción del etileno son las siguientes:

6. Determinación del tipo de reactor que se utilizará para la
producción
• Análisis para un reactor adiabático
Teniendo en cuenta las constantes para calcular las
capacidades caloríficas de los compuestos en una fase
gaseosa
Se planteala siguienteecuación:
Este resultado es imposible ya que viola la tercera ley de termodinámica de este valor se puede conclui
que este proceso no se puede trabajar con un reactor adiabático si no que se debe trabajar con un reactor d
manera isotérmica con agua de enfriamiento

7. Ecuaciones del cálculo del coeficiente de fugacidad
Los gases se comportanmás como gases ideales a bajas presiones y altas temperaturas como es en el caso del eteno
La ley del gas idealtodavía se puede usar para describir el comportamiento de un gas real si la presión es reemplazada por una fugacidad
donde Pi es la presión parcial del componente i. Las presiones parciales obedecen a
la ley de Dalton
donde P es la presión total e yi es la fracción molar del componente (de modo que
las presiones parciales se suman a la presión total). Las fugacidades comúnmente
obedecen una ley similar llamada la regla de Lewis y Randall:
donde f*
i es la fugacidad que tendría el componente i si todo el gas tuviera esa
composición a la misma temperatura y presión. Ambas leyes son expresiones de un
supuesto de que los gases se comportan de manera independiente

8. La producción final es una mezcla de etano y eteno
Se usa la relación de etano/eteno para despejar los moles de eteno
Se transformanlas unidades para obtener la producción de eteno por hora
Cálculo simplificado del flujo molar de CO2 en el reactor

9. Los moles de metano alimentado se despejan de la selectividad y la conversión
Despejando
De la relación CH4: O2 se puede determinar el oxígeno alimentado

10. • Usando datos de conversión del oxigeno se calcula los moles de oxigeno a la salida del reactor
• Cálculo de las moles de Argón presentes en el oxígeno
• Para calcular los flujos CO y CO2 se hace un balance de masa
• Despejando de la ecuación de selectividad

11. Usando ambas ecuaciones se despeja las moles de CO2
De tal manera que el flujo molar de CO2 se calcula mediante

12. Cálculo del coeficiente de transferencia de calor en la zona de reacción
En la zona de reacción la transferencia de calor se da por dos mecanismos : por
radiación y por convección
Existe un equivalente de coeficiente de transferenciade calor por radiación y conveccón se calcula:
DONDE

13. Cálculo del coeficiente de transferencia de calor en la zona de reacción
FIJANDO COMO VALOR RAZONABLE LA TEMPERATURA EN LA PARED EXTERIOR DE LOS TUBOS Y LA TEMPERATURA DE LOS GASES
CÁLCULO DEL Diámetro QUE RECORRE LA CORRIENTE DEL GAS
Números de Reynoldsy prandtl

14. Cálculo del coeficiente de transferencia de calor en la zona de
reacción
El valor de coeficiente global de transferencia es :

15. Referencias
• Carbajal Alfaro Karen Patricia, «Etileno», Universidad Nacional Autónoma de México..
• Biblioteca digital del ILCE, «Productos intermedios de petroquímica».
• Universidad Politécnica de Madrid, «Etileno, propilenoy derivados».
• Universidad Nacional de Ingeniería : file:///C:/Users/USUARIO/Downloads/Dise%C3%B1o-de-una-Planta-para-la-
producci%C3%B3n-de-Etileno-a-partir-del-acoplamiento-oxidativo-del-metano-proveniente-del-gas-natural.pdf