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El carbón en la base del futuro de la industria química de China
En este post, doy una visión general de la evolución del uso que hace China del carbón en la industria de producción de elementos químicos, principalmente utilizando el metanol como una fase intermedia como materia prima. En esta investigación, para mi sorpresa, encontré que la economía química China está avanzando rápidamente en su uso del carbón como materia prima química, a diferencia de otros países que se basan en el petróleo crudo. En muchos casos, el carbón representa ya más del 20% de las materias primas químicas, y en casos especiales como el PVC, prácticamente todo su producción se basa en el carbón. Ya que China produce 20% de PVC del mundo, tales transiciones tienen un impacto sustancial en el sistema energético global.
La base principal de la química cruda producida a partir de carbón es el metanol, que se produce a través de gasificación de carbón y, posteriormente, tras su síntesis y refinación (ver foto abajo para información general de los pasos del proceso).
Figura 1 - diagrama de flujo de bloque de carbón a la síntesis de metanol. Fuente: Inouye et al., 2008
Hoy, el metanol se utiliza para producir una amplia variedad de químicos incluyendo formaldehído, MTBE, ácido acético, DME, ésteres, olefinas y otros productos. Se utilizan para combustibles, pesticidas, medicamentos, plásticos, fibras, resinas, etc.. China produce actualmente aproximadamente el 25% de la producción mundial de metanol.
Figura 2 - productos elaborados en el carbón para la industria de químicos de hoy. Fuente: Yang y Jackson 2012
El estado actual de uso del carbón en la industria química China.
Desde el año 2000, China ha estado invirtiendo una cantidad cada vez mayor en la producción de petroquímicos basados en carbón, sustituyendo estos procesos tradicionales a base de petróleo crudo. Las razones plausibles son el precio barato de carbón y el estratégico deseo de ser autosuficiente en entradas de recursos. La base industrial originalmente se centró en cinco áreas de repuesto de la petroquímica. Más recientemente, la industria se está preparando para producir otros productos petroquímicos. mediante el establecimiento de asociaciones tecnológicas con socios no chinos como TOTAL Oil Company.
Los cinco productos químicos base actualmente hechos a partir del carbón en China son:
• Aceite ligero (que contienen benceno, tolueno y xileno) como un subproducto de las operaciones de horno de coque de la industria de acero.
El COLO (aceite de luz del horno de coque) se utiliza en la producción de aromáticos. Se ha estimado que aproximadamente el 27% de la producción de benceno en China proviene de esta fuente. El benceno es un precursor para decenas de miles de productos químicos incluidos cosméticos, medicamentos, plaguicidas, lubricantes, colorantes, explosivos, detergentes, nylon, polímeros y plásticos. Fuente: Jeffrey Plotkin 2012
• Acetileno utilizado para la producción de cloruro de vinilo monómero (VCM) y Butanedoil 1,4 (BDO). VCM es usado para producir plásticos de cloruro de polivinilo (PVC). BDO se utiliza para una variedad de plásticos, fibras elásticas y poliuretanos. Se estima que aproximadamente el 85% de VCM producido en China es procedente de la base del carbón. Fuente: Jeffrey Plotkin 2012
• Urea y amoníaco que se usa principalmente para la producción de fertilizantes. Aproximadamente 70% de fertilizantes nitrogenados en China es producido a partir de materias primas de carbón, y todos estan en expansión, dada la falta de suministros de gas natural en China. Fuente: China fertilizante consultores 2010
• olefinas (CTO), también se conoce más comúnmente como alquenos.
Estas se utilizan para el proceso en un gran número de otros productos químicos de bloque incluyendo alcoholes, cetonas, ácidos carboxílicos y etileno. La primera planta comercial se inició en 2010.
• Producción de sinónimos glicol (MEG), utilizando una nueva ruta de proceso basada en la gasificación del carbón con varias reacciones adicionales para obtener nitrato de metilo en oxalato de dimetilo en MEG.
La primera planta comercial comenzó a funcionar en 2009 a un ritmo de 200.000 toneladas por año.
Futuros ventures
La industria del país está expandiendo sus operaciones actuales rápidamente, así como la implementación de nuevas rutas de proceso. Por ejemplo, está buscando la empresa Celanese comercializadoras tecnologías para producir etanol a partir de carbón.
Algunas de las próximas novedades incluyen:
• Productos químicos Dow junto con Shenhua usará i millones de toneladas de carbón en sus muchas plantas de químicos en 2016. El llamado proyecto de químicos integrado de Yulin , para la producción de metanol, el metanol a olefinas, glicol de sinónimos, etanolamina/ethylendiamines, polioles de poliéter, ácidos acrílico, ésteres acrílicos, methanes clorados, dicloruro de etileno, monómeros de cloruro de vinilo y de PVC. Fuente: Business Wire 2010.
• Un número considerable de empresas están planeando ampliar al metanol toda la producción de olefinas a escala comercial. Actualmente hay tres plantas de olefinas a base de metanol con una capacidad de 1,560 millones de toneladas, usando el carbón base para la obtención del metanol. Otras nueve de estas plantas han sido aprobadas y están en construcción, y treinta de estas plantas están en la etapa de planificación con una capacidad combinada de 20 millones de toneladas. Se estima que la mitad de estos proyectos sería suficiente para que China sea autosuficiente en el suministro de etileno (usando como base de obtención,principalmente el carbón).Fuente: Ken Yin 2012
• PetroChina planea construir las instalaciones de paraxylene, uno de los principales bloques de construcción de PTA para la producción de poliéster. Las instalaciones están previstas en una capacidad de 1,60 millones de toneladasfuente: Ken Yin 2012
Si bien existen ambiciones, el Gobierno chino ha anunciado que su objetivo es limitar la capacidad de producción de metanol en 50 millones de toneladas en 2015. La capacidad actual es de alrededor de 40 millones de toneladas, y se utiliza sólo el 50%. Es decir, la mitad de las plantas permanecen inactivas debido a la sobrepresión de la industria. Más allá de la evidente expansión demasiado rápida, parece haber otras razones estratégicas como la potencial competencia sobre el uso de carbón para la electricidad y las restricciones a la disponibilidad de agua para producir carbón.
Algunos otros desafíos claves radican en la distancia de las vetas de carbón a los mercados de mayor consumo y la competencia sobre otras materias primas de combustibles fósiles desde el Oriente.
En este post, doy una visión general de la evolución del uso que hace China del carbón en la industria de producción de elementos químicos, principalmente utilizando el metanol como una fase intermedia como materia prima. En esta investigación, para mi sorpresa, encontré que la economía química China está avanzando rápidamente en su uso del carbón como materia prima química, a diferencia de otros países que se basan en el petróleo crudo. En muchos casos, el carbón representa ya más del 20% de las materias primas químicas, y en casos especiales como el PVC, prácticamente todo su producción se basa en el carbón. Ya que China produce 20% de PVC del mundo, tales transiciones tienen un impacto sustancial en el sistema energético global.
La base principal de la química cruda producida a partir de carbón es el metanol, que se produce a través de gasificación de carbón y, posteriormente, tras su síntesis y refinación (ver foto abajo para información general de los pasos del proceso).
Figura 1 - diagrama de flujo de bloque de carbón a la síntesis de metanol. Fuente: Inouye et al., 2008
Hoy, el metanol se utiliza para producir una amplia variedad de químicos incluyendo formaldehído, MTBE, ácido acético, DME, ésteres, olefinas y otros productos. Se utilizan para combustibles, pesticidas, medicamentos, plásticos, fibras, resinas, etc.. China produce actualmente aproximadamente el 25% de la producción mundial de metanol.
Figura 2 - productos elaborados en el carbón para la industria de químicos de hoy. Fuente: Yang y Jackson 2012
El estado actual de uso del carbón en la industria química China.
Desde el año 2000, China ha estado invirtiendo una cantidad cada vez mayor en la producción de petroquímicos basados en carbón, sustituyendo estos procesos tradicionales a base de petróleo crudo. Las razones plausibles son el precio barato de carbón y el estratégico deseo de ser autosuficiente en entradas de recursos. La base industrial originalmente se centró en cinco áreas de repuesto de la petroquímica. Más recientemente, la industria se está preparando para producir otros productos petroquímicos. mediante el establecimiento de asociaciones tecnológicas con socios no chinos como TOTAL Oil Company.
Los cinco productos químicos base actualmente hechos a partir del carbón en China son:
• Aceite ligero (que contienen benceno, tolueno y xileno) como un subproducto de las operaciones de horno de coque de la industria de acero.
El COLO (aceite de luz del horno de coque) se utiliza en la producción de aromáticos. Se ha estimado que aproximadamente el 27% de la producción de benceno en China proviene de esta fuente. El benceno es un precursor para decenas de miles de productos químicos incluidos cosméticos, medicamentos, plaguicidas, lubricantes, colorantes, explosivos, detergentes, nylon, polímeros y plásticos. Fuente: Jeffrey Plotkin 2012
• Acetileno utilizado para la producción de cloruro de vinilo monómero (VCM) y Butanedoil 1,4 (BDO). VCM es usado para producir plásticos de cloruro de polivinilo (PVC). BDO se utiliza para una variedad de plásticos, fibras elásticas y poliuretanos. Se estima que aproximadamente el 85% de VCM producido en China es procedente de la base del carbón. Fuente: Jeffrey Plotkin 2012
• Urea y amoníaco que se usa principalmente para la producción de fertilizantes. Aproximadamente 70% de fertilizantes nitrogenados en China es producido a partir de materias primas de carbón, y todos estan en expansión, dada la falta de suministros de gas natural en China. Fuente: China fertilizante consultores 2010
• olefinas (CTO), también se conoce más comúnmente como alquenos.
Estas se utilizan para el proceso en un gran número de otros productos químicos de bloque incluyendo alcoholes, cetonas, ácidos carboxílicos y etileno. La primera planta comercial se inició en 2010.
• Producción de sinónimos glicol (MEG), utilizando una nueva ruta de proceso basada en la gasificación del carbón con varias reacciones adicionales para obtener nitrato de metilo en oxalato de dimetilo en MEG.
La primera planta comercial comenzó a funcionar en 2009 a un ritmo de 200.000 toneladas por año.
Futuros ventures
La industria del país está expandiendo sus operaciones actuales rápidamente, así como la implementación de nuevas rutas de proceso. Por ejemplo, está buscando la empresa Celanese comercializadoras tecnologías para producir etanol a partir de carbón.
Algunas de las próximas novedades incluyen:
• Productos químicos Dow junto con Shenhua usará i millones de toneladas de carbón en sus muchas plantas de químicos en 2016. El llamado proyecto de químicos integrado de Yulin , para la producción de metanol, el metanol a olefinas, glicol de sinónimos, etanolamina/ethylendiamines, polioles de poliéter, ácidos acrílico, ésteres acrílicos, methanes clorados, dicloruro de etileno, monómeros de cloruro de vinilo y de PVC. Fuente: Business Wire 2010.
• Un número considerable de empresas están planeando ampliar al metanol toda la producción de olefinas a escala comercial. Actualmente hay tres plantas de olefinas a base de metanol con una capacidad de 1,560 millones de toneladas, usando el carbón base para la obtención del metanol. Otras nueve de estas plantas han sido aprobadas y están en construcción, y treinta de estas plantas están en la etapa de planificación con una capacidad combinada de 20 millones de toneladas. Se estima que la mitad de estos proyectos sería suficiente para que China sea autosuficiente en el suministro de etileno (usando como base de obtención,principalmente el carbón).Fuente: Ken Yin 2012
• PetroChina planea construir las instalaciones de paraxylene, uno de los principales bloques de construcción de PTA para la producción de poliéster. Las instalaciones están previstas en una capacidad de 1,60 millones de toneladasfuente: Ken Yin 2012
Si bien existen ambiciones, el Gobierno chino ha anunciado que su objetivo es limitar la capacidad de producción de metanol en 50 millones de toneladas en 2015. La capacidad actual es de alrededor de 40 millones de toneladas, y se utiliza sólo el 50%. Es decir, la mitad de las plantas permanecen inactivas debido a la sobrepresión de la industria. Más allá de la evidente expansión demasiado rápida, parece haber otras razones estratégicas como la potencial competencia sobre el uso de carbón para la electricidad y las restricciones a la disponibilidad de agua para producir carbón.
Algunos otros desafíos claves radican en la distancia de las vetas de carbón a los mercados de mayor consumo y la competencia sobre otras materias primas de combustibles fósiles desde el Oriente.
