Obtención de paraxileno mediante cristalización y adsorción, Jesús Cáceres L.

El presente artículo presenta dos procesos para la obtención de paraxileno utilizando como materia prima la mezcla de xilenos, estos procesos son la Cristalización y la Adsorción, se estudiará a detalle cada proceso así como las especificaciones del producto, esto con el fin de poder tener en cuenta que ambos procesos producen paraxileno de alta pureza el cual es una materia prima fundamental para la obtención de productos del cual el más importante es el PET.

1. 1

OBTENCION DE PARAXILENO MEDIANTE
CRISTALIZACION Y ADSORCION

Jesús Cáceres Livora, Dante Pissani.
Escuela de Ingeniería Petroquímica, FIP-UNI.

Resumen: El presente artículo presenta dos procesos para la obtención de paraxileno utilizando como materia prima la
mezcla de xilenos, estos procesos son la Cristalización y la Adsorción, se estudiará a detalle cada proceso así como las
especificaciones del producto, esto con el fin de poder tener en cuenta que ambos procesos producen paraxileno de alta
pureza el cual es una materia prima fundamental para la obtención de productos del cual ell más importante es el PET.

Abstract: This article presents two processes for obtaining paraxylene using the mixture of xylenes as raw material, these
processes are Crystallization and Adsorption, each process will be studied in detail as well as the product specifications, this in
order to be able to take into account That both processes produce high purity paraxylene which is a fundamental raw material
for obtaining the product account of which the most important is PET.

1. INTRODUCCIÓN
La industria petroquímica se encarga de la transformación
de los componentes de c ondensados y otros
hidrocarburos líquidos en otros materiales de mayor valor
agregado, pudiendo éstos ser productos básicos,
intermedios y finales. La petroquímica básica es parte de
la petroquímica donde se realiza la primera
transformación del Gas Natural, Condensados u otros
hidrocarburos líquidos, para la obtención de insumos para
la Industria Petroquímica Intermedia que llegan a ser
productos finales.
(CONCEPTOS BÁSICOS EN LA INDUSTRIA PETROQUÍMICA Y SU
ALCANCE GERENCIA DE FICALIZACIÓN DE GAS NATURAL, n.d.)
Entre los productos petroquímicos básicos, se encuentra
el xileno. Este compuesto puede presentarse en tres
isómeros: o-xileno, m-xileno y p-xileno.







Figura 1. Isómeros del dimetilbenceno
El 83% de xilenos en la industria del petróleo son a partir
de la unidad de reformado.
Los isómeros de xilenos presentan cada uno su respectiva
cadena productiva. Asi mismo, son comercializados como
mezcla de isómeros de xileno, según sea su uso.
En las Figuras 2, 3 y 4 se observan los principales
compuestos producidos a partir del o-xileno, m-xileno y
p-xileno respectivamente:



Figura 2. Cadena productiva del o-xileno





Figura 3. Cadena productiva del m-xileno






Figura 4. Cadena productiva del p-xileno
(Alfredo Arias Aguilar et al., 2020)
De los isómeros de xilenos, el que se utiliza en mayor
proporción es el p-xileno, seguido del o-xileno y finalmente
el m-xileno. Por ello el presente trabajo se basará en la
obtención del paraxileno dado que se usa en la producción
de ácido tereftálico (TPA) y tereftalato de dimetilo (DMT),
y estos son utilizados para fabricar fibras, películas y
botellas de tereftalato de polietileno (PET). Por ello, se
buscará la separación de paraxileno de los xilenos orto y
meta.

2. 2

1.1 Separación de Paraxileno de la mezcla de
xilenos
Para la obtención de paraxileno, debemos separar el
paraxileno de los otros xilenos.
Para ello, trataremos de usar una técnica que separe
adecuadamente el paraxileno de la mezcla de xilenos.
Por ello, en la siguiente tabla se muestran los puntos de
ebullición y de fusión tanto para el m-xileno, o-xileno
como el p-xileno.
Tabla 1. Temperatura de ebullición y punto de fusión de
la mezcla de xilenos.






Fuente: Procesos industriales
De la tabla 1 se observa que los puntos de ebullición tanto
para el metaxileno, ortoxileno y paraxileno son valores
aproximados, lo que da a entender que la separación por
destilación convencional requerirá de muchos platos, lo
cual lo hace un método de separación complejo, por ello,
se usara otra propiedad como es el punto de fusión, de la
tabla 1, se observa que los puntos de fusión son valores
diferenciables, deduciendo así que la separación de
paraxileno se basara en los puntos de fusión de los xilenos
mencionados anteriormente.
Por ello para la separación de paraxileno, actualmente se
utilizan comercialmente dos métodos en base al punto de
fusión para separar y producir paraxileno de alta pureza
los cuales son la cristalización y adsorción.
Dado que en la industria petroquímica determinado
proceso tiene una patente por un Licenciante de
tecnología , en el capítulo 2 del trabajo se presentará los
licenciantes de tecnología para producción de paraxileno
mediante la cristalización y adsorción.
2. LICENCIANTES DE TECNOLOGÍAS PARA LA
OBTENCIÓN DE PARAXILENO.
La licencia de tecnología puede ser desarrollada por una
persona natural o una persona jurídica, estas licencias son
los derechos industriales que se basan en las patentes de
invención, dibujos o diseños, marcas comerciales, entre
otros, que solo son comercializados por la autorización del
titular de la licencia de tecnología.
Para la adquisición de la licencia, se tiene que realizar la
transferencia tecnológica, esta tiene relación con la
disposición de que el desarrollante de tecnología emita
una orden de validez para el uso de la tecnología
patentada. Si la tecnología patentada está bajo los
instrumentos jurídicos de la propiedad industrial, el
proceso de transferencia implica una negociación que se
expresa en un contrato o acuerdo.
(INAPI Conecta, n.d.)
En la producción de paraxileno, se han de utilizar dos
licencias que son basadas en el proceso de cristalización y
adsorción. Para el proceso de cristalización, se utilizará el
proceso de Cristalización denominado “Cryst PX” por el
licenciante GTC & Lyon de Basell y para el proceso de
adsorción se utilizará el proceso denominado “Eluxyl” por
el licenciante Axens .
2.1 Materia prima utilizada para la obtención de
paraxileno mediante el proceso de cristalización
denominado “cryst PX” por el licenciante GTC &
LyondellBasell.
Para la producción de paraxileno, la cadena de aromáticos
que salen del proceso de Reformado Catalítico, pasa a un
proceso de destilación, luego de ello se convierten
primero en una mezcla de xilenos mediante un proceso de
interconversión de aromáticos, y luego se extrae el
paraxileno.













Figura 5. Interconversión de Aromáticos
Fuente: GTC – La petroquímica de paraxileno
2.2 Obtención de paraxileno mediante el proceso de
cristalización denominado “cryst PX” por el
licenciante GTC & LyondellBasell.
El proceso CrystPX es la tecnología de cristalización de GTC
para la producción de paraxileno, ofrecida a través de una
alianza con LyondellBassell. La tecnología CrystPX son
mejoras del proceso original de ARCO, compañía que ha
tenido un gran desempeño por varios años.
El diseño CrystPX se basa en la obtención de paraxileno de
pureza mayor a 99.7% utilizando un innovador esquema de
cristalización continua de paraxileno. Los cristales de
paraxileno se producen por cristalización en suspensión de
la mezcla de isómeros de xileno y el paraxileno de alta
pureza se recupera lavando los cristales de paraxileno
utilizando el producto final dentro de centrifugadoras de
tipo empujador
El licenciante de tecnología considera dos casos, el primer
caso es que la corriente entrante sea materia prima en
equilibrio y el segundo caso es que la corriente entrante
sea materia prima enriquecida en paraxileno.

3. 3

2.2.1 Obtención de paraxileno mediante la
corriente entrante de materia prima en equilibrio
El esquema de procesamiento CrystPX para la materia
prima en equilibrio incluye una etapa de cristalización
"fría", donde los cristales de PX se recuperan con un alto
rendimiento de recuperación de la mezcla de xileno,
seguida de una etapa "caliente", donde los cristales de PX
se recuperan con alta pureza produciendo el PX final, en
la figura 6 se observa el diagrama de bloques del proceso.









Figura 6. Diagrama de bloques de la obtención de paraxileno
mediante corriente entrante de materia prima en equilibrio
Fuente: Elaboración Propia
La mezcla de equilibrio de xileno ingresa a los
cristalizadores de la etapa 1, utiliza como refrigerante el
etileno para alcanzar la temperatura final, la cual esta muy
cerca de la temperatura eutéctica PX / MX para obtener
así una óptima recuperación de paraxileno en esta etapa.
El efluente de los cristalizadores de la primera etapa se
suministra a la centrífuga de la primera etapa para la
separación de PX(ver anexo 1). Los cristales de PX se
remueven a una corriente y la otra corriente es el filtrado
que contiene las impurezas de los isómeros. Luego, el
líquido filtrado intercambia calor con la alimentación
fresca y se envía a la unidad de isomerización de xileno
aguas abajo para su procesamiento posterior.
Los cristales de PX de la primera etapa se recogen en un
tambor de suspensión y luego se calientan
progresivamente, permitiendo que las impurezas de los
cristales de PX se liberen y permanezcan en la fase líquida,
y luego se bombean a la centrífuga de producto final. Los
cristales puros de PX son separados como producto final
en la centrifugadora y luego se lavan los cristales de PX y
se funden obteniendo así paraxileno puro que es enviado
al almacenamiento como producto final de PX de alta
pureza.
En todo el proceso CrystPX, el enfriamiento solo se emplea
en la primera etapa, donde se desea la temperatura más
baja.
2.2.2 Obtención de paraxileno mediante la
corriente entrante de materia prima enriquecida
Cuando el contenido de paraxileno en la alimentación se
enriquece por encima del equilibrio. El esquema de
procesamiento CrystPX para materia prima enriquecida
incluye una etapa de cristalización "fría" y una etapa
"caliente". Sin embargo, difiere de la configuración para
materia prima de equilibrio. En la figura 7 se observa el
diagrama de bloques del proceso.









Figura 7. Diagrama de bloques de la obtención de paraxileno
mediante corriente entrante de materia prima enriquecida
Fuente: Elaboración propia
Lo distinto de este proceso respecto al de materia prima en
equilibrio es que el paraxileno de alta pureza es obtenido
en la sección frontal, dado que la alta concentración de
paraxileno presente en la alimentación es aprovechada por
este proceso.
Por ello, las cantidades de filtrado se minimizan,
reduciendo de esta manera los requisitos generales de
energía
El efluente de la etapa caliente, se envía a la etapa
recuperación de cristalización, y en base a los
cristalizadores se logra una alta recuperación de cristales
de paraxileno.
A mayor profundidad, se explicará el proceso de la
siguiente manera:
En la etapa 1 donde ingresa como alimentación la materia
prima enriquecida y se obtiene producto para xileno, se
usa un refrigerante único de propano o propileno para
enfriar la corriente de alimentación.
Para la materia prima enriquecida, la recuperación no está
limitada por eutéctica para el propano o propileno
refrigerante dado; está limitado por la temperatura más
baja que puede proporcionar el refrigerante.
Luego el enfriamiento, el efluente de los cristalizadores de
la primera etapa se suministra a la centrífuga de la primera
etapa para la separación de PX. Los cristales puros de PX se
separan en las centrifugadoras como producto final. Los
cristales de PX se lavan con paraxileno puro, se funden y se
envían al almacenamiento como producto PX final de alta
pureza.
La corriente filtrada de la primera etapa se enfría a une
temperatura de -25 a -30°C su uso en la etapa 2, para que
así se pueda recuperar el paraxileno de la etapa 1.
En esta etapa, se utilizan uno o más cristalizadores de
superficie raspada conectados en serie para enfriar el
filtrado progresivamente a la temperatura más baja
posible mediante propileno o propano refrigerante. Los
cristales de PX se separan del líquido filtrado, que contiene
las impurezas de los isómeros. El líquido filtrado

4. 4

intercambia calor con el alimento fresco y se envía a la
unidad posterior para su posterior procesamiento.
Los cristales de PX obtenidos son recirculados a la etapa 1
para continuar con la producción de paraxileno de alta
pureza.
(HANDBOOK OF PETROCHEMICALS PRODUCTION
PROCESSES, n.d.)
En la obtención del producto también se debe tener en
cuenta que otros compuestos se obtienen a través del
proceso, dado que la pureza del paraxileno obtenido no es
100% puro, por ello, en la tabla 2 se definirán ciertas
especificaciones con las que sale el producto paraxileno
junto a otros componentes.
Tabla 2. Especificaciones del producto paraxileno.












Fuente: Elaboración propia
2.3 Materia prima utilizada para la obtención de
paraxileno mediante el proceso de Adsorción
denominado “ELUXYL” por el licenciante Axens.
Los aromáticos se producen a partir de nafta en la sección
de Aromatización (1) de la figura 8 y se separan mediante
destilación convencional. La fracción de xileno se envía a
la unidad Eluxyl (2), que produce 99,9% de paraxileno
mediante simulación adsorción en contracorriente.
El refinado empobrecido en paraxileno se isomeriza de
nuevo al equilibrio en la sección de isomerización C8(3).













Figura 8. Proceso The ParamaX Suite de Axens
Fuente: Axens Corporate
2.4 Obtención de paraxileno mediante el proceso de
Adsorción denominado “ELUXYL” por el licenciante
Axens.
La adsorción es una técnica bien conocida que se emplea
para purificar muchos gases diferentes y corrientes
líquidas.
Axens se distingue como el líder en tecnologías para la
producción y purificación de paraxileno con el proceso
suite ParamaX de tecnologías aromáticas.
La tecnología Eluxyl de Axens se basa el concepto de
adsorción a contracorriente, la cual es una simulación de
última generación para la purificación y producción de
paraxileno a partir de una corriente de aromáticos C8+.
En la figura 9 se observa el proceso de simulación a
contracorriente para la producción de paraxileno.












Figura 9. Proceso de simulación de Adsorción a contracorriente.
El proceso Eluxyl es el proceso más importante de ParamaX
Suite y es conocido por su excelencia en operación, trenes
de alta capacidad, sistema de válvulas múltiples y
adsorbente de tamiz molecular de alta estabilidad.
En la figura 10 se observa el diagrama de bloques del
proceso Eluxyl de Axens.









Figura 10. Diagrama de bloques del proceso Eluxyl de Axens.
Fuente: Elaboración propia
El proceso de obtención de paraxileno de alta pureza
mediante el proceso de Adsorción de Eluxyl se basa en
que la corriente que es una mezcla de xilenos y se usa
como la alimentación, ingresa al sistema de válvula
rotatoria junto al desorbente que es generalmente
paradietilbeceno los cuales entran a la columna de

5. 5

adsorción la cual usa como adsorbente la zeolita, la
válvula rotatoria permite el intercambio de fluidos entra
las columna de absorción y desorción, en la columna de
desorción salen el extracto y el refinado, donde el
refinado se envía a la unidad de refinado y se obtienen
dos corrientes, una de producto refinado con bajo
contenido de paraxileno y una corriente de desorbente
que regresa al sistema de válvula rotatoria, el extracto de
la columna de desorción pasa a la unidad de extracción,
donde se obtienen dos corrientes, una de paraxileno con
ciertas impurezas de xilenos y la corriente de desorbente
que regresa al sistema de válvula rotatoria, luego la
corriente de paraxileno más impurezas se envía a la
unidad de separación donde se obtiene una corriente de
salida de las impurezas y la otra una corriente de
paraxileno con pureza mayor a 99.9%.
(Products & Services Technologies for the Refining,
Petrochemicals & Gas Industries, n.d.)
Tabla 3. Especificación del producto paraxileno del
proceso Eluxyl










3. COMPARACION DE TECNOLOGIAS
En este capitulo se hace una comparación de las
tecnologías, esto con el fin de dar a conocer las ciertas
variables de cada tecnología.
Tabla 4. Comparación entre los licenciantes de tecnología
para la obtención de Paraxileno.
Proceso deCristalización
de paraxileno “Cryst PX”
Proceso de Adsorción de
paraxileno “Eluxyl”
La cristalización se basa
en la temperatura de
fusión del componente
que es el paraxileno para
su posterior obtención
La obtención de
paraxileno se basa en la
afinidad del adsorbente
con la corriente entrante
de xilenos.
Actualmente, alrededor
del 40% de la producción
mundial de paraxileno es
en base al proceso de
Cristalización
Actualmente, alrededor
del 50% de la producción
mundial de paraxileno es
en base al proceso de
Adsorción
Alta demanda de energía Baja demanda de energía
Requiere cristalizadores y
centrifugas
Requiere columnas de
adsorción, desorción y
una válvula rotatoria
Pureza del paraxileno >
99.5%
Pureza del paraxileno >
99.7%
Fuente: Elaboración propia
4. ECONOMIA DEL PARAXILENO
4.1 Paraxileno y productos obtenidos
La producción de paraxileno es muy importante dado que
gracias a esta materia prima se obtienen diversos
productos que son de uso diario.
En particular, el paraxileno se usa en la producción de
ácido tereftálico (TPA), ácido tereftálico purificado (PTA)
y dimetil tereftalato (DMT).
El ácido tereftálico es empelado principalmente para la
formación de poliéster PET (politereftalato de etileno)
siendo un tipo de plástico muy empleado en la fabricación
de botellas y textiles.
Sabemos que a nivel mundial, las botellas de PET son muy
empleadas como recipientes para agua, bebidas con gas
y otras debido a que este plástico es fuerte y resistente a
los golpes que pueda sufrir, asimismo el PET mantiene su
resistencia a la efervescencia en las bebidas carbonatas
debido a que contiene propiedades de barrera de dióxido
de carbono.
Las aplicaciones mas comunes del PET son las siguientes:
• Recipientes.
• Cosméticos.
• Telas para cortinas, tapicería y ropa.
• Películas para radiografías, cintas magnéticas, películas
fotográficas y de aislamiento eléctrico.
• Envases de bolsas para hervir.
4.2 Mercado del paraxileno
4.2.1 Mercado de paraxileno en el año 2014
La producción mundial de paraxileno en el año 2014 se
valoró en 39,62 millones de toneladas y el consumo en
39,4 millones de toneladas de paraxileno.
De la figura 11, se observa que el continente que es el
mayor consumidor del mercado del paraxileno es el
Asia -Pacífico, contribuyendo en gran medida al
crecimiento del mercado.
En la Figura 11 se muestra el mercado mundial de
paraxileno en el año 2014.
(TFG-2586-GUTIERREZ MARTIN-ARROYO, n.d.)













Figura 11. Mercado mundial de paraxileno en 2014.
Fuente: Paraxylene Market Outlook 2015 - Fibre2Fashion

6. 6

4.2.2 Mercado de paraxileno en el año 2018
Al año 2018 en Perú, se aprecia una balanza comercial de
la industria de plásticos que es deficitaria debido a la
inexistencia de una industria petroquímica consolidada
para que provea los plásticos necesarios tanto a los
consumidores como a las empresas nacionales. En el año
2018 se registró el mayor déficit comercial de los últimos
años. La diferencia entre las importaciones y
exportaciones de plásticos ascendió a U$ 1 604 millones.
Llevando a un ámbito mundial, en el año 2018, el
mercado de paraxileno debe ser considerado como un
producto de alta utilidad, dado que según la figura 12, el
paraxileno es el producto más importante entre otros
productos como lo son el metanol, benceno, tolueno,
o-xileno, m-xileno y mezcla de isómeros de xilenos.
Donde el paraxileno tiene un valor de aproximadamente
22 900 millones de dólares al 2018 en transacciones de
importación/exportación, superando ampliamente a los
otros productos.















Figura 12. Valor de las importaciones/exportaciones de
metanol, benceno, tolueno y xilenos a nivel mundial (2018).
Fuente: Adaptado de The Observatory of Economic Complexity.
En el anexo 3, se muestra la grafica correspondiente a las
transacciones de paraxileno desde el año 1995 al 2018.

5. CONCLUSIONES
• El proceso de obtención de paraxileno al no
poder obtenerse mediante destilación de
xilenos, se utilizan procesos poco
convencionales como son la cristalización de
GTC y adsorción de Axens, obteniendo en
ambas tecnologías paraxileno de alta pureza.
• Teniendo en cuenta que el crecimiento del
mercado de paraxileno gracias al aumento en
la demanda de PET, se puede concluir que sería
interesante la realización de una ingeniería de
detalle con el objetivo de llevar a cabo la
construcción de una planta en el país.
6. RECOMENDACIONES
• En el procedimiento de cristalización, las
temperaturas son claves para la obtención de
los cristales de paraxileno, por ello no se debe
alterar mucho la temperatura para cada etapa
ya que si esto sucede no se podrían formar
cristales de paraxileno dado que la formación
de estos es basada en su punto de fusión.
• Se recomienda considerar la selección
adecuada del adsorbente y el componente
deseado en el proceso de adsorción de Axens
dado que así la adsorción tendría mejores
resultados y con ello, la corriente de salida
tendría los compuestos requeridos.
• Se recomienda un estudio a detalle para la
producción de paraxileno dentro de unas
refinerías del Perú, esto con el fin de hacer la
integración refinería-petroquímica y poder así
abastecer al país con esta materia prima y quizá
poder competir regionalmente para abastecer a la
región.


7. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

Alfredo Arias Aguilar, A., Tarazona Vásquez, F., & -
Perú, L. (2020). UNIVERSIDAD DE INGENIERÍA Y
TECNOLOGÍA CARRERA DE INGENIERÍA
QUÍMICA OBTENCIÓN DE BENCENO, TOLUENO
Y XILENOS A PARTIR DE METANOL:
TECNOLOGÍAS Y ANÁLISIS PRELIMINAR DE LA
SITUACIÓN DEL MERCADO TRABAJO DE
INVESTIGACIÓN.
CONCEPTOS BÁSICOS EN LA INDUSTRIA
PETROQUÍMICA Y SU ALCANCE GERENCIA DE
FICALIZACIÓN DE GAS NATURAL. (n.d.).
HANDBOOK OF PETROCHEMICALS PRODUCTION
PROCESSES. (n.d.).
INAPI Conecta. (n.d.).
Products & Services Technologies for the Refining,
Petrochemicals & Gas Industries. (n.d.).
www.axens.net,
TFG-2586-GUTIERREZ MARTIN-ARROYO. (n.d.).

7. ANEXO 1. DIAGRAMA DE FLUJO DE LA PRODUCCION DE PARAXILENO POR MEDIO DEL PROCESO DE CRISTALIZACION






































Fuente: Elaboración propia

8. ANEXO 2. DIAGRAMA DE FLUJO DE LA PRODUCCION DE PARAXILENO POR MEDIO DEL PROCESO DE ADSORCIÓN





































Fuente: Elaboración propia

9. ANEXO 3. EVOLUCIÓN DEL VALOR TOTAL DE LAS TRANSACCIONES DE P-XILENO A NIVEL MUNDIAL (1995-2018).


































Evolución del valor total de las transacciones de p-xileno a nivel mundial (1995-2018).

Fuente: Adaptado de The Observatory of Economic Complexity.