Las licencias de tecnología actualmente existentes para la producción de Oxido de Etileno por oxidación directa pertenecen a las empresas Shell, Scientific Design (SD), Union Carbide Corporation (UC, subsidiaria de Dow Chemicals Co.), Japan Catalityc, Snam Progetti y Hüls.
Todas las tecnologías son muy similares, aunque existen diferencias dependiendo principalmente si se emplea aire u Oxígeno puro como oxidante. Las plantas de Shell solo utilizan Oxígeno como agente oxidante mientras que Scientific Design y Union Carbide Corporation han desarrollado también plantas basadas en la oxidación con aire.
Aire vs. Oxígeno. Consideraciones Económicas
El proceso basado en el empleo de Oxígeno y aquel que usa aire son similares, pero existen algunas diferencias. Si bien no describiremos en esta sección ambos procesos, se analizarán los costos asociados a ambas modalidades en busca de una conclusión en cuanto a la conveniencia de uno u otro para la producción. Existen dos características que dictan la diferencia en costos de capital para ambos casos.
El aire introduce al proceso una gran cantidad de Nitrógeno requiriendo de una inversión adicional en reactores de purga, absorbedores asociados y sistemas de recupero de energía del gas de venteo (no es rentable al usar Oxígeno, ya que el caudal de venteo es menor). Sin embargo los sistemas con Oxígeno puro necesitan incorporar un proceso para obtener este insumo a partir de aire o bien aumentar los costos de materias primas adquiriendo Oxígeno desde un proveedor, además de un sistema de remoción de Dióxido de Carbono ausente en la primera modalidad. Comparando la inversión necesaria para capacidades mayores a 20.000 tn/año, las plantas operantes con Oxígeno tienen menor costo de capital incluso en los casos en que se decide incluir un sistema de separación de aire. Sin embargo para plantas de escalas menores la inversión del proceso con aire es menor que aquella requerida para el proceso con Oxígeno, a menos que se decida la compra de Oxígeno desde una gran unidad de separación que sirva a varios clientes.
Existen también gran cantidad de consideraciones en cuanto a los costos operativos que difieren significativamente entre los dos procesos. Los costos del catalizador, del Oxígeno y del Etileno son factores críticos a la hora de definir las economías relativas.
Para un mismo tipo de catalizador el proceso con Oxígeno opera a selectividades mayores y requiere menos volumen de catalizador.
Aunque el costo del Etileno constituye el 60% del costo total de fabricación para ambos casos, cambios en el costo del Etileno solo influencian débilmente el costo final del producto en ambos casos.
Por otro lado, el aumento en el precio del Oxígeno tiene un efecto mucho más significante en la economía de una unidad de Oxígeno.
El proceso a base de Oxígeno no genera un volumen de purga de gas lo suficientemente alto como para llevar adelante una recuperación de energía significativa. Asimismo posee un considerable requerimiento de calor para los equipos de desorción de Dióxido de Carbono. El costo de compresión de una planta basada en Oxígeno es ligeramente mayor que el de una planta similar basada en el proceso de aire.
La pureza de las materias primas determinará también la economía relativa entre ambos procesos. Si la pureza del Oxígeno es baja el volumen de la purga de gas (rica en Etileno) se incrementa marcadamente, haciendo que el proceso basado en Oxígeno sea menos atractivo. En general, a medida que disminuye la pureza del Etileno, el proceso con aire resulta más atractivo. Sin embargo, un proceso a base de aire, podría requerir de un sistema de purificación si se detectara la presencia de impurezas tales como sulfuros, halógenos e hidrocarburos pesados.
Se puede apreciar que no se puede llegar a una conclusión general para los costos operativos de ambas tecnologías, como así tampoco establecer la superioridad de un proceso frente a otro.
Sin embargo, todas las plantas productoras de Oxido de Etileno construidas en los últimos 15 años operan bajo la modalidad de Oxígeno puro, y un gran número de plantas existentes a base de aire fueron transformadas durante el mismo período.