Naciones unidas ep



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B.3 Producción de monocloruro de vinilo


El monocloruro de vinilo (MCV) es la materia prima fundamental para la producción de cloruro de polivinilo (PVC). El primer proceso comercial de producción de monocloruro de vinilo (MCV) fue el proceso a base de acetileno, que utiliza cloruro mercúrico como catalizador para hacer reaccionar el acetileno con el cloruro de hidrógeno. Hoy día, casi todos los países han convertido la producción de MCV al proceso a base de etileno que no utiliza mercurio, con la excepción de China y Rusia. (Doa, 2007)
Producción de monocloruro de vinilo a base de acetileno

Información general sobre el proceso

El proceso de producción de MCV a base de acetileno suele utilizar carbón y piedra caliza como materias primas para producir carburo de calcio, que entonces se mezcla con agua para producir acetileno. El MCV se produce cuando el acetileno reacciona con anhidro cloruro de hidrógeno utilizando cloruro mercúrico como catalizador.


El elevado costo de las materias primas y el gran consumo de energía han hecho que esta tecnología quede obsoleta en China. Esta tecnología es económicamente viable en ese país porque todas las materias primas existen en el país, los costos de material y energía son bajos debido a la disponibilidad de carbón barato, los costos de capital son muy bajos y el proceso se puede integrar fácilmente con la producción de PVC.
La producción de MCV a base de acetileno utiliza mucha energía y es muy contaminante, entre otras cosas por el mercurio que se libera junto con los gases de la reacción. Además, se han expresado inquietudes acerca de que la ampliación de la producción a base de acetileno en China traiga consigo un déficit de energía eléctrica dado que la capacidad de generación de electricidad del país ya está demasiado recargada. (CIEI, 2008)
El coeficiente de insumo por omisión del Instrumental para el inventario de mercurio (MIT) del PNUMA para el uso de mercurio en la producción de MCV es de 100 a 140 gramos de mercurio por tonelada métrica de MCV producido. Este cálculo se basó en los datos de 2002 suministrados por la Federación de Rusia, en que se utilizaron 16 toneladas métricas de mercurio para producir 130.000 toneladas métricas de MCV. (PNUMA, 2005)
Procesadores representativos

A continuación se indican los procesadores representativos de monómeros de cloruro de vinilo a base de acetileno.

Cuadro B3.1: Procesadores representativos de monocloruro de vinilo a base de acetileno


Fabricante

Lugar

Sitio web

Ningxia Yinglite Chemical Co., Ltd.

Shizuishan City, Ningxia (China)

www.yinglitechem.com/en/main_en.htm


Shenyang Chemical Co

Shenyang, Liaoning (China)

http://www.sychem.com/en/index_en.asp



Alternativa 1: Producción de monocloruro de vinilo a base de etileno
Información general sobre el proceso

El proceso de producción de MCV a base de etileno utiliza etileno como materia prima. El etileno reacciona con el cloro para formar dicloruro de etileno. El dicloruro de etileno se puede producir ya sea mediante cloración directa utilizando cloro puro o mediante oxicloración utilizando cloruro de hidrógeno. Se utiliza después pirodesintegración para producir MCV a partir del dicloruro de etileno. El cloruro de hidrógeno se produce como subproducto y se recicla mediante un proceso de oxicloración.


A partir de los años sesenta, los altos costos de producción del proceso a base de acetileno obligaron a la conversión de la producción de MCV a procesos a base de etileno. Aproximadamente 35% de la producción de MCV en China y casi toda la producción de MCV fuera de China utiliza actualmente procesos a base de etileno.
Una planta de producción de PVC a base de etileno necesitaría unos 3.500 kilovatios-hora de energía eléctrica para producir una tonelada métrica de PVC, muchísimo menos que los 6.500 a 7.000 kilovatios-hora requeridos para producir una tonelada métrica de PVC a base de acetileno. (CIEI, 2003)
Procesadores representativos

A continuación se relacionan los procesadores representativos de monocloruro de vinilo a base de etileno.


Cuadro B3.2: Procesadores representativos de monocloruro de a base de etileno

Fabricante

Lugar

Sitio web

The Dow Chemical Company

Midland, Michigan (EE.UU.)

www.dow.com


Formosa Plastics Corporation

Taipei (Taiwán)

www.fpc.com.tw/enfpc/suba1-1.htm


INEOS

Lyndhurst, Hampshire, (Reino Unido)

www.ineoschlor.com



Alternativa 2: Producción de monocloruro de vinilo a base de etano
Información general sobre el proceso

El proceso a base de etano produce MCV mediante cloración directa de etano. Este proceso tiene la ventaja de que la materia prima cuesta menos y utiliza una reacción química relativamente simple. Los costos del etano son aproximadamente la tercera parte de los costos del etileno. La principal desventaja es que hacen falta altas temperaturas de reacción. Las temperaturas de reacción por encima de 500oC causan problemas de corrosión. Algunas empresas han tratado de desarrollar un proceso a base de etano pero la creación de un proceso con temperaturas de reacción por debajo de 500oC presenta dificultades. (cheresources.com, 2008)


Una empresa, INEOS ChlorVinyls, desarrolló un proceso que mantiene una temperatura de reacción por debajo de 400oC y durante varios años ha tenido en funcionamiento una planta piloto de 1.000 toneladas métricas anuales en Wilhelmshaven (Alemania). El proceso a base de etano de INEOS logró una reducción del 30% del consumo de energía, lo que no se logra con un proceso a base de etileno. INEOS no cuenta actualmente con planes de establecer una empresa a escala comercial debido a los problemas con que se ha tropezado con la formación de subproductos en la planta piloto. (Littlewood, 2008)
Procesadores representativos

Todavía no se produce MCV a base de etano a escala comercial.


Demanda y utilización de mercurio

En el cuadro que figura a continuación se reproducen los datos sobre la demanda de mercurio para la producción de monocloruro de vinilo, proporcionados por los países en sus respuestas a la solicitud de información del PNUMA u otros documentos, entre ellos los informes generados mediante el uso del Instrumental para el inventario de mercurio (MIT) del PNUMA.


Cuadro B3.3: Demanda de mercurio para la producción de monocloruro de vinilo


País

Fuente de los datos

Demanda estimada de mercurio/Cantidad utilizada (toneladas métricas/año)

China

Otras

264 a 352 (2000)14

610 (2004)15



Rusia

Otras

15,5 (2002)16

Chile

SI

0

Dinamarca

SI

0

Francia

SI

0

Alemania

SI

0

Japón

SI

0

Países Bajos

SI

0

Noruega

SI

0

Filipinas

MIT

0

Suecia

SI

0

Suiza

SI

0

Reino Unido

SI

0

Estados Unidos

SI

0

El Centro de Registro de Productos Químicos de la Dirección Estatal de Protección Ambiental de China calculó que en 2004 se utilizaron 610 toneladas métricas de mercurio para producir MCV y que casi el 50% de este mercurio se recuperó y recicló para seguir utilizándolo en el país. El consumo neto estimado para la producción de MCV en China en 2004 fue de 320,4 toneladas métricas. Se espera que para 2010 el uso bruto de mercurio aumente a más de 1.000 toneladas métricas. (NRDC, 2006)


En un informe preparado para el Plan de Acción del Consejo del Ártico para eliminar la contaminación del Ártico (ACAP), se señalaban cuatro productores de MCV de Rusia que utilizaban el proceso a base de acetileno en 2002. El consumo bruto de mercurio de estas cuatro plantas era de 15,5 toneladas métricas. Se calculaba que, de ese total, 0,1% son emisiones a la atmósfera, 0,1% se vierte en las aguas residuales, 30% se recupera del catalizador empleado y cerca de 70% permanece en el ácido clorhídrico. Aproximadamente 8 toneladas métricas de mercurio se recupera del ácido clorhídrico. El mercurio restante que contiene ácido clorhídrico se vende para otras aplicaciones, entre ellas para usarlo en las industrias del petróleo y el gas en el tratamiento de los pozos. (ACAP, 2004)
Nivel de sustitución del mercurio y experiencia con productos alternativos

En los cuadros que figuran a continuación se reproduce la información proporcionada por los países acerca de sus experiencias con el cambio a tecnologías alternativas o con productos alternativos utilizados en la producción de monocloruro de vinilo con productos alternativos que no contienen mercurio. La información que figura en los cuadros se extrajo de las respuestas a la solicitud de información del PNUMA, del Instrumental para el inventario de mercurio (MIT) o de otras fuentes de información. En algunos casos, los cuadros contienen una versión abreviada o revisada de la respuesta a la solicitud de información.


Cuadro B3.4: Países que respondieron con un nivel de sustitución de “2”

País

Fuente de los datos

Experiencia con la adopción de nuevas tecnologías o productos alternativos – Nivel de sustitución “2” - Existen productos alternativos que se utilizan de ordinario

Francia

SI

Todas las plantas utilizan procesos a base de etileno que no necesitan mercurio.

Alemania

SI

No se comunicaron datos sobre la experiencia en esta categoría.

Irán

SI

Irán informó de un nivel de sustitución de 1 a 2. Todas las dependencias tienen la obligación de mantener su descarga según los criterios ambientales y el nivel uniforme promulgado por el Departamento de Medio Ambiente.

Japón

SI

Actualmente no se utilizan procesos con catalizador de mercurio para la fabricación de MCV. El proceso de carburo-acetileno se utilizó para fabricar MCV con cloruro mercúrico como catalizador hasta los años sesenta en que se empezó a aplicar el método a base de dicloruro de etileno y el de oxicloración debido al aumento del costo de la electricidad.

Países Bajos

SI

Se produce MCV a base de etileno y cloruro de hidrógeno o dicloruro de etileno. Estos procesos a base de etileno no utilizan mercurio como catalizador.

Noruega

SI

En Noruega esta industria no utiliza mercurio.

Suecia

SI

Desde 1970 funciona una planta que utiliza etileno en sustitución de una que utilizaba acetileno (catalizador a base de cloruro mercúrico). La experiencia del cambio al proceso que no utiliza mercurio es buena tanto desde el punto de vista económico como para el medio ambiente.

Cuadro B3.5: Países que no enviaron respuesta sobre el nivel de sustitución



País

Fuente de los datos

Experiencia con la adopción de nuevas tecnologías o productos alternativos

No se envió respuesta en relación con el nivel de sustitución

Camboya

MIT

No se realizan actividades relacionadas con el uso intencional de mercurio en los procesos industriales en Camboya.

Chile

MIT

No se aplica a Chile.

Dinamarca

SI

Nunca ha sido una industria nacional.

Alemania

SI

No procede.

Suiza

SI

Este proceso no se lleva a cabo en Suiza.

Estados Unidos

SI

En los EE.UU. no se producen monocloruro de vinilo a base de acetileno.

Seis países informaron de un nivel de sustitución de “2” respecto de la producción de monocloruro de vinilo y un país, el Irán, informó de un nivel de sustitución de “1 a 2”. La respuesta de nivel “2” indica que existen productos alternativos en el mercado que se utilizan de ordinario en esos países. De los siete países, cinco eran de Europa. Cuatro de ellos informaron que toda su producción de VSM se lograba con procesos que no utilizaban mercurio.


Resumen – Producción de monocloruro de vinilo

China es el mayor productor de PVC con un 32% del mercado mundial en 2007. El 65% del PVC de China se produce a partir de MCV a base de acetileno utilizando cloruro mercúrico como catalizador. (KGI, 2008) En 2006 se calcula que había unas 80 plantas de MCV en China. El 71% de esas plantas utilizaba el proceso a base de acetileno para producir en promedio 85.000 toneladas métricas por planta al año. (Chemsystems.com, 2008)


En los últimos años (China) ha construido nuevas plantas de producción de MCV a base de acetileno debido al aumento de la demanda de PVC y a factores económicos que favorecen esa producción y no la producción a base de etileno. La capacidad de producción de MCV a base de acetileno aumentó con la misma rapidez o más que la capacidad de producción a base de etileno. China tiene abundancia de carbón barato, que es la principal materia prima para la producción de acetileno. El suministro de etileno en China está limitado, lo que contribuye también a los factores económicos que favorecen la producción a base de acetileno.
Hay indicios de que el proceso a base de acetileno puede estar perdiendo algunas de sus ventajas económicas sobre el de etileno. El precio del carbón en China aumento ostensiblemente de 2007 a 2008. Los precios del etileno disminuyeron en fecha reciente debido a la ampliación de la capacidad de producción en el Oriente Medio. El Gobierno de China está realizando esfuerzos también para reducir la exportación de productos que consumen mucha energía, son muy contaminantes y tienen poco valor añadido, y en 2007 redujo de un 11% a un 5% la devolución de impuestos en concepto de exportaciones de PVC. (KGI, 2008)
En el cuadro que figura a continuación se presenta un desglose cuantitativo del nivel de sustitución del mercurio en la producción de monocloruro de vinilo.
Cuadro B3.6: Respuestas de los países en relación con el nivel de sustitución

Nivel de sustitución

Número de respuestas de los países

Porcentaje de respuestas

2

6

86%

1 a 2

1

14%

1

0

0%

0

0

0%

En lo que respecta al luso de un catalizador de mercurio en la producción de monocloruro de vinilo, en el 86% de las respuestas a la solicitud de información, se planteaba que existían productos alternativos en el mercado que se utilizaban de ordinario. Estas respuestas, sumadas al hecho de que, a nivel mundial, la mayor parte de los monocloruro de vinilo se producen utilizando un proceso que no requiere mercurio, denotaban que la transición exitosa se había logrado. La transición ulterior a procesos que no utilizan mercurio dependerá de factores que, en China, son: disponibilidad y costo de la materia prima, costos de la energía y reglamentos oficiales.


Cuadro B3.7: Resumen de la sustitución de monocloruro de vinilo

Producción de monocloruro de vinilo

Tecnologías alternativas conocidas

Viabilidad de la transición

Proceso a base de acetileno



Viabilidad de un lugar específico




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