Óxido de propileno (C3h6O, PO) es un importante producto industrial con una producción global de más de 11 millones de toneladas [1]. El PO se produce principalmente para fabricar poliéter polioles, propilenglicol, disolventes de éter de propilenglicol y otros productos.
Hay varios procesos de producción disponibles; sin embargo, la mayor parte del PO todavía se coproduce junto con el monómero de estireno (aproximadamente un tercio de la producción mundial de PO). Otras rutas de producción de PO incluyen el proceso de clorhidrina, la epoxidación de propileno con peróxido de hidrógeno, la epoxidación de propileno con peróxidos orgánicos e incluso la epoxidación utilizando sales fundidas.
Esta nota de aplicación del proceso presenta un método para monitorear de cerca en «tiempo real» los bajos niveles de humedad en PO de manera segura, confiable y óptima. Debido a la naturaleza peligrosa e higroscópica del PO, un único analizador de procesos en línea a prueba de explosiones es la solución preferida para reducir el tratamiento químico, mejorar la calidad del producto y aumentar las ganancias.
El PO es una sustancia altamente peligrosa, inflamable e higroscópica y, por lo tanto, debe manipularse con extrema precaución. Es necesario un control estricto de la humedad y otras impurezas en el producto final (así como a lo largo del proceso de fabricación en puntos críticos) para superar reacciones secundarias no deseadas o rendimientos deficientes.
Los métodos de laboratorio manuales pueden ser bastante engorrosos y pueden introducir sesgos según el analista. Además, la naturaleza higroscópica del PO requiere un análisis en línea o en línea del contenido de agua para obtener resultados más precisos. El análisis en «tiempo real» es un requisito para la producción de PO de alto rendimiento porque proporciona tiempos de respuesta cortos en caso de cambios en el proceso o aumento del contenido de agua en el producto final.
El análisis seguro del bajo contenido de humedad en PO es posible con técnicas sin reactivos como la espectroscopia de infrarrojo cercano (NIRS). Hay analizadores de procesos NIRS adecuados disponibles para su uso en entornos peligrosos con celdas de flujo robustas de acero inoxidable (Figura 1a). Los analizadores de procesos NIRS de Metrohm permiten comparar datos espectrales en «tiempo real» del proceso con el método primario (titulación) para crear un modelo simple pero indispensable para el proceso de producción de PO.
a)
![Configuración del sistema NIRS para análisis en línea del contenido de agua en corrientes de PO. Figura adaptada del artículo de GIT Labor-Fachzeitschrift [2].](https://metrohm.scene7.com/is/image/metrohm/an-pan-1051-2-2060?qlt=85&ts=1707478524889&$xh-730$&dpr=off&bfc=on)
b)
![Validación de los datos del proceso NIR mediante valoración de laboratorio Karl Fischer (KF); El recuadro muestra el modelo de calibración NIR adjunto para predecir la concentración de agua en las corrientes del proceso de óxido de propileno. Figura adaptada del artículo de GIT Labor-Fachzeitschrift [2].](https://metrohm.scene7.com/is/image/metrohm/an-pan-1051-3?qlt=85&ts=1707478524902&$xh-730$&dpr=off&bfc=on "(a) Configuración del sistema NIRS para el análisis en línea del contenido de agua en corrientes de PO. (b) Validación de los datos del proceso NIR mediante valoración de laboratorio Karl Fischer (KF); El recuadro muestra el modelo de calibración NIR adjunto para predecir la concentración de agua en las corrientes del proceso de óxido de propileno. Todas las cifras fueron adaptadas del artículo de GIT Labor-Fachzeitschrift [2].")
Rango de longitud de onda utilizado: 1850–1950 nm. Se utilizaron celdas de flujo de acero inoxidable para las mediciones en línea. Se recomiendan analizadores de procesos a prueba de explosiones para áreas peligrosas como éstas.
Tabla 1. Rango típico de concentración de agua en PO según las directrices ASTM
| Componente | Rango (mg/L) |
|---|---|
| Agua | 20–30 |
Un método de referencia (es decir, la valoración de Karl Fischer) (Figura 1b) es obligatorio para construir los modelos de predicción NIRS.
Las mediciones realizadas en el laboratorio mostraron valores de contenido de agua más altos que los predichos mediante NIRS en línea. Cuando se realizó la titulación KF en el laboratorio, las muestras de PO habían absorbido humedad atmosférica y ya no eran completamente representativas de las condiciones reales del proceso. Por lo tanto, se utilizó la titulación KF en línea para construir modelos de predicción más precisos.
Tabla 2. Soluciones de muestreo NIRS dedicadas ofrecidas por Metrohm Process Analytics.
| Especificación | Principio de medición | Tipo de fibra | Conexión | Medición de procesos | |
|---|---|---|---|---|---|
| Celda de flujo | Longitud de trayectoria fija 2mm SS316 |
Transmisión | Single | Swagelock | Online |
| Longitud de trayectoria variable 0,5 a 12 mm |
Transmisión |
Single | Swagelock | Online | |
| Celda de flujo de PTFE | Transmisión |
Single | Swagelock | Online |
La utilización de un único analizador de procesos en línea a prueba de explosiones para el análisis de humedad en óxido de propileno permite la reducción del tratamiento químico, mejora la calidad del producto y aumenta las ganancias. Obtenga más control sobre la producción de óxido de propileno con Metrohm Process Analytics 2060 El Sistema analizador NIR configurado para aplicaciones en áreas peligrosas. Estos analizadores pueden monitorear hasta cinco puntos de proceso por gabinete NIR con la opción de multiplexor, lo que facilita mayores puntos de muestreo y permite la medición de parámetros adicionales como el número de hidroxilo.
- Optimizar la calidad del producto y aumentar las ganancias con un tiempo de respuesta más rápido para procesar desviaciones
- Mayor y más rápido retorno de la inversión (ROI)
- No se necesita muestreo manual, por lo tanto, menos exposición del personal a productos químicos peligrosos
- Propylene Oxide Market Size, Growth, Share & Forecast, 2032. https://www.chemanalyst.com/industry-report/propylene-oxide-po-market-755 (accessed 2023-09-28).
- Kleimeier. Nahinfrarotspektroskopie Produktionsprozesse Unter Der Lupe. GIT Labor-Fachzeitschrift 2018, 36–38.
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