OBTENCIÓN DE AROMÁTICOS (BTX) ORIGEN Lo que en la industria petroquímica se conoce como hidrocarburos aromáticos, bajo ba jo la de deno nomi mina naci ción ón de fr frac acci ción ón BT BTX, X, es un co conj njun unto to de mo molé lécu cula lass qu que e podrí po dríam amos os co cons nsid idera erarr co como mo de deriv rivado adoss bá bási sico coss de be benc ncen eno o y fo form rmad ado o po porr benceno, tolueno, orto!ileno, meta!ileno, para!ileno y etilbenceno" #esde un punto de vista histórico, este conjunto de moléculas formaron parte fundamental de la fracción li$era del alquitrán producido en la destilación seca dela hulla y recibieron la denominación $enérica de aromáticos, constituyendo la materia prima básica de la industria carboquímica" #urante la se$unda parte del si$lo X%X y hasta los a&os '( del si$lo XX, la indust ind ustria ria car carboqu boquími ímica, ca, asoc asociad iada a sie siempr mpre e a la sid sider)r er)r$ic $ica, a, de don donde de obt obtení enía a fundamentalmente sus materias primas, e!perimentó en *uropa y **"++" un desarrollo espectacular" acia finales de los a&os '(, tiene lu$ar en **"++" la primera obtención de hidrocarburos aromáticos procedentes del petróleo al inventarse el reformado catalítico de naftas- con esta tecnolo$ía se buscaba elevar el n)mero de octano que e!i$ían las $asolinas de aviación" abía nacido la moderna petroquímica basada en naftas del petróleo y procesos catalíticos" La pro$resión de la petroquímica es tan rápida que ya en los a&os .( se asiste a la práctica desaparición, por conversión de materias primas, de la antes poderosa industria carboquímica" /ctualmente, la petroquímica basada en naftas de petróleo aporta más del 0.1 dela producción mundial de B"T"X" y permite soportar una muy diversificada y en constante crecimiento industria petroquímica Los hi Los hidro droca carbu rburo ross ar arom omát átic icos os so son n aq aque uellllos os hi hidro drocar carbu buros ros qu que e po posee seen n la lass propiedades especiales asociadas con el n)cleo o anillo del benceno, en el cual hay seis $rupos de carbonohidró$eno unidos a cada uno de los vértices de un he!á he !á$o $ono no"" Lo Loss en enla lace cess qu que e un unen en es esto toss se seis is $r $rup upos os al an anilillo lo pr pres esen enta tan n caracte cara cterís rístic ticas as int interm ermedi edias, as, res respect pecto o a su com comport portami amient ento, o, ent entre re los enl enlaces aces simples y los dobles" /sí, aunque el benceno puede reaccionar para formar productos de adición, como el ciclohe!ano, la reacción característica del benceno no es una reacción de adición, sino de sustitución, en la cual el hidró$eno es reempla2ado por otro sustituto, ya sea un elemento univalente o un $rupo" Los hidrocarburos aromáticos y sus derivados son compuestos cuyas moléculas están
formadas por una o más estructuras de anillo estables del tipo antes descrito y puede pu eden n co cons nsid idera erarse rse de deri riva vados dos de dell ben bence ceno no de acu acuerd erdo o co con n tr tres es pro proces cesos os básicos3 4" por sustitución de los átomos de hidró$eno por radicales de hidrocarburo salifáticos" 5" por la unión de dos o más anillos de benceno, ya sea directamente directamente o mediante cadenas alifáticas u otros radicales intermedios" 6" por condensación de los anillos de benceno" 7ada una de las estructuras anulares puede constituir la base de series homólo$as de hidrocarburos, en las que una sucesión de $rupos alquilo, saturados o no saturados, sustituye a uno o más átomos de hidró$eno de los $rupos de carbonohidró$eno" Las principales fuentes de hidrocarburos aromáticos son la destilación de la hulla y una serie de procesos petroquímicos, en particular la destilación catalítica, la destilación del petróleo crudo y la alquilación de hidrocarburos aromáticos de las series más bajas" Los aceites esenciales, que contienen terpenos y pcimeno, también pueden obtenerse de los pinos, los eucaliptos y las plantas aromáticas y son un subproducto de las industrias papeleras que utili2an pulpa de pino" Los hidrocarburos policíclicos se encuentran en las atmósferas urbanas"
ESTRUCTURA DEL BENCENO. *l análisis y la determinación del peso molecular demuestran que la fórmula molecular del benceno es 7.8." 9iendo el n)mero de átomos de hidró$eno del benceno mucho menor que el hidrocarburo parafinico correspondiente, el he!ano, 7.84', es de esperar que aquél dé reacciones de instauración" *sto ocurre, por ejemplo, en lás reacciones que si$uen3 a: *l benceno adiciona haló$enos hasta un má!imo de seis átomos" b: *l benc benceno eno pue puede de hid hidro$ ro$enar enarse se cat catalí alític ticame amente nte a cic cicloh lohe!a e!ano, no, pud pudien iendo do adicionar seis átomos de hidró$eno como má!imo"
SÍNTESIS DEL BENCENO La primera síntesis del benceno fue reali2ada por ;" Berthelot en 4<.<, el cual lo obtuvo haciendo pasar acetileno a través de un tubo de porcelana calentado al rojo" +na importante síntesis de laboratorio para obtener anillos aromáticos, es la deshidro$enación de derivados del ciclohe!ano, empleando como catali2adores 9,9e y =d"
=uesto que los derivados del ciclohe!ano se pueden obtener por vía sintética, este procedimiento nos permite un método para preparar sustancias aromáticas específicas" *stas reacciones indican que el benceno tiene tres dobles enlaces" 9in embar$o, demuestra que estos enlaces se comportan de una forma especial en comparación los componentes alifáticos, por ejemplo3 *l perman$anato alcalino no
reacciona con el benceno en frío, pero por ebullición prolo$ada lo transforma en 7(5 y 5(" *n ausencia de lu2 9olar >y de preferencia en presencia de transportadores de con los haló$enos:, el benceno con los haló$enos, reaccione de sustitución" Los halo$enuros de hidró$eno no se adicionan al benceno"
LOS MÉTODOS DE OBTENCIÓN PROPIEDADES FÍSICAS *l benceno es un líquido incoloro, de olor característico, insoluble en el a$ua, pero soluble en alcohol, el caucho, etc" #isuelve el yodo, el fósforo, el a2ufre, el alcanfor, las sustancias $rasas, el caucho, etc" *s menos denso que el a$ua, hierve a <( c
PROPIEDADES QUÍMICAS. La sustitución aromática puede se$uir tres caminos- electrofilico, nucleofilico y de radicales libres" Las reacciones de sustitución aromáticas más corrientes son las ori$inadas por reactivos electrofilicos" 9u capacidad para actuar como un dador de electrones se debe a la polari2ación del n)cleo Bencénico" Las reacciones típicas del benceno son las de sustitución" Los a$entes de sustitución más frecuentemente utili2ados son el cloro, bromo, ácido nítrico y ácido sulf)rico concentrado y caliente" alo$enación *l cloro y el bromo dan derivados de sustitución que recibe el nombre de haluros de arilo" ?* 7.. @ 7L5 A 7.7L @ 7L 7lorobenceno ?* 7.. @ Br5 A 7.Br @ Br Bromobenceno La halo$enación está favorecida por la temperatura baja y al$)n catali2ador, como el hierro o tricloruro de aluminio, que polari2a al haló$eno X C para que se produ2ca enér$icamente la reacción" Los catali2adores suelen ser sustancias que presentan deficiencia de electrones" 9ulfonación
7uando los hidrocarburos bencénicos se tratan con ácido sulf)rico fumante >ácido sulf)rico que contiene anhídrido sulf)rico: 59D' @ 9D6 se forman compuestos característicos que reciben el nombre de ácidos sulfónicos" *n realidad, se cree que el a$ente activo es el 9D6 9D6 7.. @ D9D6 A 7.9D6 @ 5D Ecido benceno sulfónico Fitración *l ácido nítrico fumante o también una me2cla de ácidos nítrico y sulf)ricos>me2cla sulfonítrica:, una parte de ácido nítrico y tres sulf)ricos, produce derivados nitrados, por sustitución" *l ácido sulf)rico absorbe el a$ua producida en la nitración y así se evita la reacción inversa3 5so' 7.h. @ hono5 A 7.FD5 @ 5D Fitro G benceno 7ombustión" *l benceno es inflamable y arde con llama fuli$inosa, propiedad característica de mayoría de los compuestos aromáticos y que se debe a su alto contenido en carbono" 7.h. @H4 I 5 o5 A .co5 @ 6h5o idro$enación" *l n)cleo Bencénico, por catálisis, fija seis átomos de hidró$eno, formando elciclohe!ano, manteniendo así la estructura de la cadena cerrada" 9íntesis de ?riedel y 7rafts, /lquilación *l benceno reacciona con los haluros de alquilo, en presencia de 7loruro de aluminio anhidro como catali2ador, formando homólo$os" /l7l67.. @ 767l A 7.76 @ 7l Tolueno *l ataque sobre el anillo bencénico por el ion 76 electrofilico es semejante al reali2ado por el ion 7l en la halo$enación" 9íntesis de Jurt2 G?ittin$" *s una modificación de la de Jurt2 de la serie $rasa" Los homólo$os del benceno pueden prepararse calentando una solución etérea de un halo$enuro de alquilo y otro de arilo con sodio"
*ste método tiene la ventaja sobre el de ?riedelG7rafts, de que se conoce la estructura del producto y puede introducirse fácilmente cadenas lar$as normales" #erivados del benceno, %nfluencia orientadora de los elementos que sustituyen al benceno" 7uando se introduce un se$undo sustituyente y en un derivado del benceno del tipo 7.X, la posición que ocupa K depende del carácter electrónico del $rupo X, que ya está presente en el n)cleo" Los productos de la reacción pueden ser orto y para o meta disustituidos y eso depende de la velocidad de la reacción de sustitución en cada una de las tres posiciones" / continuación damos las re$las de orientación3 Los $rupos de laclase4 >dadores de electrones: orientan la sustitución a las posiciones orto y para" *n esta clase puede ser uno de los $rupos que si$uen, D,F5, 7l, Br, %, ?, 757%, 9, 7., etc" Los $rupos de la clase %% >aceptores de electrones: orientan la sustitución a la posición meta" *n esta clase puede ser3 F(5, 9D6, 7F, 7DD, 7D, etc" ay un método sencillo de orientación para los derivados disustituidos que fue establecido por Mrner" ?recuentemente es llamado método 5,6"4 de Mrner" 9e basa en el principio de que la introducción de un tercer sustituyente en un compuesto para da un producto tri sustituido, en el isómero orto dos y en el metatres" Mrner aplicó este principio para establecer la orientación de los dibromo bencenos isómeros3 nitró cada uno de ellos y e!aminó el n)mero de productos nitrados" *l isómero que dio un solo dibromonitrobenceno es él para- el que dio dos derivados nitrados, el orto, y el tercero que dio tres, es el compuesto meta" idrocarburos de la serie homolo$a del benceno Los hidrocarburos tales como el tolueno, etil benceno, etc" tienen carácter alifático y aromático" *l benceno es no polar lo mismo que el metano, siendo cero el momento dipolar de cada uno de los compuestos" 9in embra$o, el tolueno tiene un peque&o momento dipolar >N(,'#: con la car$a ne$ativa sobre el n)cleo y la positiva sobre el $rupo metilo" Los homólo$os del benceno e!perimentan la cloración, ya sea en el n)cleo o en la cadena lateral, se$)n sean las condiciones de la reacción"
PROPIEDADES DE ESOS HIDROCARBUROS *l tolueno o metil benceno >7. G76: se obtiene, como ya hemos dicho, por destilación de los aceites li$eros de hulla y en la síntesis de ?riedel G7rafts" 9e
emplea en la fabricación de materias colorantes del radical metilo, facilita la sustitución" alo$enación3 La halo$enación del n)cleo aromático del tolueno con ayuda de un catali2ador es más rápida que en el benceno, pues la mayor densidad electrónica en el n)cleo, producido a por el efecto inductivo del radical metilo, facilita la sustitución" Fitración" Los homólo$os del benceno 9e nitran más fácilmente que éste, debido al efecto de activación del $rupo alquilo" 7uando se nitra tolueno con me2cla nitrante 9e ori$ina una me2cla de orto y para nitrotoluenos" *l trinitrotolueno puede prepararse en una sola operación, pero su fabricación se reali2a $eneralmente pasando por las tres etapas" 9ulfonación" La 9ulfonación del tolueno, lo mismo que en la nitración, se produce la sustitución en orto y para, produciéndose más de un 0 por 4(( de este )ltimo" *tilbenceno" Ka mencionado anteriormente, es un isómero de los !ilenos y por o!idación condicromato de potasio y ácido sulf)rico se obtiene ácido ben2oico"
DO 7.76@7r6DH @ < A 7.h7 D @ 57r @5( *l *tilbenceno y otros homólo$os del benceno, cuando reaccionan en presencia de la lu2 solar, la sustitución se hace en la cadena lateral y no en el anillo" =rimero se forma una me2cla de cloroetilbenceno y, finalmente, pentacloroetilbenceno" Todos ellos, como ya dijimos, se encuentran en los aceites li$eros del alquitrán de hulla y son difíciles de separar, dada la pro!imidad entre sus puntos de ebullición" Los cuatro isómeros me2clados constituyen el disolvente llamado !ilol, empleado en trabajos histoló$icos" idrocarburos polibencénicos" 8esultan de la asociación de dos o más anillos bencénicos, unión se verifica unas veces directamente, como en el difenilo y en el naftaleno3 K otras por medio de cadenas a cíclicas, como en el difenilmetano, trifenilmetano y antraceno" Faftaleno" #e fórmula 74(<, llamado también naftalina" *stá constituido por dos n)cleos bencénicos condensados" 9u fórmula estructural es3 =resenta dos clases de derivados monosustituidos3 el de los carbonos 4,', y < se denomina" a $ el de los 5,6,.,H se denominan b" 9e obtiene por destilación del alquitrán de hulla3 es un sólido blando insoluble ena$ua, soluble en alcohol y en éter" 9e emplea como antiséptico o insecticida y para
fabricar materias colorantes" /ntraceno" #e fórmula 74'4(, se e!trae de los aceites pesados del alquitrán de hulla 9u fórmula de estructura es3 #a tres clases de derivados monosustituidos3 #erivados a =osición3 4,', <#erivados b =osición3 5,6,.,H"#erivados $ =osición3 0,4("
*s un sólido blanco, cristalino, insoluble en a$ua y soluble en éter, alcohol y benceno" 9e emplea para fabricar materias colorantes idrocarburos /romáticos de cadena cerrada- nucleicos
1) PROCESO DE REFORMACIÓN CATALÍTICA (BTX), DENTRO DEL CONTEXTO DE LA PRODUCCIÓN DE INSUMOS PETROQUÍMICOS. *s un proceso mediante el cual se deshidro$enan alifáticos >alcanos: tanto de cadena abierta como cíclicos para obtener aromáticos, principalmente benceno, tolueno y !ilenos >BTX:, empleando catali2adores de platino renioal)mina" *s de $ran importancia para elevar el octanaje en las $asolinas sin aditivos antidetonantes" *n la reformación catalítica el n)mero de átomos de carbono de los constituyentes de la car$a no varía " =or ejemplo, el ciclohe!anose transforma en benceno" Fo obstante, el proceso es al$o más complicado" *s posible convertir ciclohe!anos sustituidos en bencenos sustituidos- parafinas lineales como el n heptano se convierten en tolueno y también los ciclopentanossustituidos pueden e!perimentar una e!pansión en el anillo y convertirse en aromáticos" 7uando se emplean naftas pesadas como car$a, se forman metilnaftalenos" /l i$ual que la desinte$ración catalítica, la reformación catalítica es una reacción a través de iones carboneo, sin embar$o, se ven favorecidas las reacciones de producción de aromáticos" *n el complejo aromáticos se produce fundamentalmente Benceno, Tolueno y !ileno >BTX: mediante un proceso de transformación química de hidrocarburos en presencia de hidró$eno, denominado P8eformin$ P"*l proceso
toma lu$ar a alta temperatura '(Q a 6( R7 a presionesentre6" a '( atm dependiendo de la tecnolo$ía" *l componente clave de este proceso es un catali2ador compuesto principalmente de un soporte de al)mina recubierta con platino" *s de $ran importancia para elevar el octanaje en las $asolinas sin aditivos antidetonantes" *l mejoramiento mediante la reformación puede hacerse, en parte, por un incremento en la volatilidad >la reducción de tama&o molecular: o por la conversión de nparafinas a isoparafinas, olefinas, y aromáticos, y de naftenos>cicloalcanos: a aromáticos" La naturale2a del producto final es influenciada por la estructura y composición de la nafta alimentada >la me2cla de hidrocarburos:" *n la reformación térmica, las reacciones se parecen a aquellas en el craqueo de $asóleos" *l tama&o molecular es reducido, mientras las olefinas y al$unos aromáticas son sinteti2ados" =or ejemplo, un alcano puede ser convertido a otro alcano y una olefina Sreacción > 4 :, donde n U! @ y, o un alcano puede ser convertido a un cicloalcano, el cual es a la ve2 convertido a un compuesto aromático Sreacción > 5 :" idrocracVin$ de parafinas de pesos moleculares altos a parafinas de pesos moleculares bajos y una olefina3
>4: 4" #ehidricicli2ación de compuestos paranínficos a compuestos aromáticos3
>5: 5" ydrocracVin$ de parafinas de alto peso molecular a parafinas de bajo peso molecular3
>6: 6" %someri2ación de n parafinas a isoparafinas3 >': '" %someri2ación de metilciclopentano a ciclohe!ano3
>:
*l producto líquido >reformado: tiene el potencial para posterior reacción en virtud de la presencia de los componentes olefinicos, pero todavía contiene cantidades apreciables de materiales no saturados y, por lo tanto, son consideradas como ser inestables" idrotratamiento posterior es requerido para la estabili2ación" *n presencia de catali2adores y en presencia del hidró$eno disponible delas reacciones de deshidro$enación, toma lu$ar el hydrocracVin$ de parafinas para dar dos parafinas de peso molecular inferior, y olefinas que no e!perimentan deshidrocicli2ación >la deshidro$enación acompa&ada por la formación de compuestos cíclicos: son deshidro$enados >con o sin isomeri2ación: a fin de que el producto final contiene sólo vesti$ios de olefinas" Los ejemplos de reacciones típicas son Sreacción > 5 : de deshidrocicli2ación y de deshidro$enación, hydrocracVin$ Sreacción > 6 :, e isomeri2aciónSreacciones > ' :, y > :"
2)OBTENCIÓN DE HIDROCARBUROS AROMÁTICOS, SEPARACION DEBENCENO, TOLUENO, ETILBENCENO, XILENOS
La necesidad de producir aromáticos a partir del petróleo sur$ió con la se$unda Wuerra ;undial, debido a la enorme demanda de tolueno para producir trinitrotolueno >TFT:, llamado com)nmente dinamita" /nteriormente, el tolueno se producía a partir del carbón mineral, pero esta industria fue insuficiente para satisfacer las demandas del mercado, lo que obli$ó a desarrollar procesos de producción y e!tracción de tolueno contenido en las fracciones del petróleo" #espués de la $uerra, se mantuvo el mercado de los hidrocarburos aromáticos debido al desarrollo de los plásticos, deter$entes, y una serie de productos sintéticos, además de la demanda creciente de $asolina de alto octano" Los aromáticos de mayor importancia en la industria petroquímica son3 el benceno, el tolueno y los !ilenos" *stos hidrocarburos se encuentran en la $asolina natural en mínimas concentraciones, por lo que resulta incosteable su e!tracción" =or lo tanto, para producirlos se desarrolló el proceso denominado de desinte$ración catalítica, cuya materia prima de car$a es la $asolina natural o nafta pesada, cuyo alto contenido de parafinas lineales y cíclicas >naftenos:constituye el precursor de los aromáticos" +no de los procesos más comunes de reformación catalítica es el llamado dePplatformin$P que usa como catali2ador platino soportado sobre al)mina" Los productos líquidos de la reacción se someten a otros procesos en donde se separan los aromáticos del resto de los hidrocarburos" =ara separar los aromáticos entre sí, se puede utili2ar cualquiera de los métodos si$uientes3 a: destilación a2eotrópica >ver cuadro:,b: destilación e!tractiva, c:e!tracción con solvente, d: adsorción sólida, y e: cristali2ación" 7D;=L*D /8D;/T%7D9
*n el complejo aromáticos se produce fundamentalmente Benceno, Tolueno y !ileno >BTX: mediante un proceso de transformación química de hidrocarburos en presencia de hidró$eno, denominado P8eformin$ P" *l proceso toma lu$ar a alta temperatura '(Q a 6( R7 a presiones entre 6" a '(atm dependiendo de la tecnolo$ía" *l componente clave de este proceso es un catali2ador compuesto principalmente de un soporte de al)mina recubierta con platino" #e estas naftas se utili2a una fracción intermedia denominada 7orte 7ora2ón, el cual se obtiene por fraccionamiento en dos columnas de destilación" / esta sección se la denomina prefraccionamiento" *l corte cora2ón posteriormente es purificado de contaminantes en otro proceso posterior3 #9 donde se eliminan fundamentalmente los compuestos de a2ufre y nitró$eno por ser ellos venenos del catali2ador de platino" Lue$o entramos en una serie de ' reactores rellenos con el catali2ador de platino>proceso ;a$naformin$:, donde las reacciones de reformado toman lu$ar" Las reacciones básicamente conducen a la producción de BTX" Los compuestos más refractarios >parafinas livianas: permanecen sin reaccionar y son aprovechadas parcialmente para la producción de solventes" *l resto se vende
para la producción de olefinas a unidades de steam cracVin$ por ser su composición muy apropiada para este )ltimo proceso" *s muy difícil de separar al BTX de las parafinas por simple destilación ya que los puntos de ebullición de los diferentes compuestos se cru2an" =ara obviar este inconveniente primero se separan las parafinas y nafténicos sin reaccionar de los aromáticos por e!tracción con solvente" *n nuestro caso se utili2a un proceso basado en el solvente 9ulfolane cuya afinidad por los hidrocarburos aromáticos es muy superior a la que tiene por las parafinas, por lo tanto de este proceso se obtienen dos corrientes3 • •
#e e!tracto conteniendo el BTX #e refinado conteniendo las parafinas
*l solvente se recupera por fraccionamiento y vuelve al sistema" +na ve2 separadas las parafinas de los aromáticos, se utili2a la destilación para separar los aromáticos entre sí, aprovechando la $ran diferencia de puntos de ebullición que e!iste entre ellos" Los !ilenos están compuestos de una me2cla en equilibrio entre3
*s muy fácil separar el orto!ileno de los demás !ilenos por ser el más pesado de mayor punto de ebullición, pero los puntos de ebullición del meta y el para!ilenoson tan pró!imos que es imposible separarlos por destilación" /fortunadamente sí presentan $randes diferencias en sus puntos de con$elación por lo cual es esta propiedad la que se utili2a para la separación del para!ileno del meta!ileno" *l proceso se denomina cristali2ación y toma lu$ar a temperaturas subcero" #e este proceso se obtiene para!ileno de alta pure2a materia prima básica para la producción de poliesters" #ado que el meta!ileno está en e!ceso y la demanda de para!ileno es muy superior , se dispone de un proceso de %someri2ación que transforma el e!ceso demeta!ileno en para!ileno y orto!ileno e!tin$uiéndose prácticamente todo el meta!ileno"
o
FUENTES DE HIDROCARBUROS AROMÁTICOS.
Las principales fuentes de obtención de hidrocarburos aromáticos son el alquitrán de la hulla y el petróleo" 7uando se calienta la hulla en ausencia de aire se descompone dando tres productos principales que son3 $as de coquería, alquitrán de hulla y el coque" *l $as de coquerías está constituido fundamentalmente por metano >651: e hidró$eno >51: se purifica haciéndolo pasar a través de unas columnas y lue$o se utili2a como combustible doméstico e industrial" *l coque que es carbono casi puro, se emplea en la reducción del mineral de hierro en los altos hornos" *l alquitrán de hulla se somete a un proceso de destilación fraccionada y a procesos de separación química con el fin de recuperar los constituyentes aromáticos y heterocíclicos que contiene" #e esta manera y en diferentes intervalos de destilación se obtienen una primera fracción de la que se e!trae por destilación fraccionada la me2cla BTX >Benceno, Tolueno, Xileno:, así como etilbenceno" *n las si$uientes fracciones y por e!tracción con FaD se obtiene fenoles y un residuo" ?inalmente en las si$uientes fracciones y por procesos de cristali2ación se obtienen naftaleno y fenantreno" La otra fuente fundamental de aromáticos la constituye el petróleo" *l propio petróleo en cada yacimiento contiene hidrocarburos aromáticos en cantidades variables, aunque en al$unos yacimientos este contenido es bastante considerable" Los principales compuestos aromáticos que se obtienen del petróleo son el benceno, tolueno y !ilenos, y en menor medida, naftaleno y antraceno" La mayor parte de las me2clas BTX que se producen en las refinerías se suelen obtener por los procesos de reformado catalítico y craqueo al vapor fundamentalmente" /l$unos compuestos aromáticos se encuentran presentes en la naturale2a, obteniéndose a partir de sustancias de ori$en ve$etal y con frecuencia constituyen una fuente de derivados aromáticos específicos" *jemplos de al$unos de ellos, los tenemos en al$unos colorantes que más se han empleado desde la anti$Yedad como son el p)rpura de Tiro que se e!traía de un molusco, el ;ure! brandaris >ca&ailla:, y el a2ul índi$o que se e!traía de las distintas especies de la planta del índi$o, concretamente de la %ndi$ofera tinctoria y cuyas estructuras se se&alan a continuación3
/simismo se pueden también considerar otros derivados como son las naftoquinonas y las antraquinonas" +n ejemplo de estas )ltimas lo constituye un pi$mento conocido como ácido carmínico, que es el pi$mento principal de la cochinilla, que es un colorante escarlata que se obtienen después de secar y pulveri2ar las cochinillas de la especie 7occus cacti y que también se emplea en la industria alimentaria >yo$hurts: y en la cosmética"
*n los umbrales del si$lo XX%, las fuentes de hidrocarburos BTX son prácticamente3 4" 7racVers de etilenoZ propileno alimentados con nafta o $ases del petróleo naftapirolítica" 5" *l reformado catalítico de naftas en refinerías" 6" La desproporcionarían y desalquilación del tolueno" La calidad de la car$a en los reformados catalíticos y en los cracVers de etileno determinan la producción y concentración del BTX en el reformado y la naftapirolítica"
REACCIONES TÍPICAS
Las etapas básicas del reformado catalítico de naftas"
7omposición se$)n la fuente
o
USOS
La importancia económica de los hidrocarburos aromáticos ha aumentado pro$resivamente desde que a principios del si$lo X%X se utili2aba la nafta de alquitrán de hulla como disolvente del caucho" *n la actualidad, los principales usos de los compuestos aromáticos como productos puros son3 la síntesis química de plásticos, caucho sintético, pinturas, pi$mentos, e!plosivos, pesticidas, deter$entes, perfumes y fármacos" También se utili2an, principalmente en forma de me2clas, como disolventes y como constituyentes, en proporción variable, de la $asolina"" *l benceno se ha prohibido como componente de productos destinados al uso doméstico y en muchos países también se ha prohibido su uso como disolvente y componente de los líquidos de limpie2a en seco" *l benceno se ha utili2ado ampliamente en la fabricación de estireno, fenoles, anhídrido maleico, deter$entes, e!plosivos, productos farmacéuticos y colorantes" También se ha empleado como combustible, reactivo químico y a$ente de e!tracción para semillas y frutos secos" Los derivados mono, di y trialquilados del benceno se utili2an principalmente como disolventes y diluyentes y en la fabricación de perfumes y productos intermedios
en la producción de colorantes" *stas sustancias se encuentran en al$unos petróleos y en los destilados el alquitrán de hulla *!isten tres isómeros del !ileno 3orto >o :,para >p : y meta >m :" *l producto comercial es una me2cla de estos isómeros, con el somero meta en mayor proporción >hasta un .( a H( 1: y l para en menor proporción >hasta un 1:" *l !ileno se utili2a como diluyente de pinturas y barnices, en productos farmacéuticos, como aditivo de alto octanaje en combustibles de aviones, en la síntesis decolorantes y en la producción de ácidos ftálicos" #ebido a que el !ileno es un buen disolvente de la parafina, el bálsamo de 7anadá y el poliestireno, también se utili2a en histolo$ía o
BENCENO
*l benceno se conoce $eneralmente como [Ben2ol\ cuando se encuentra en forma comercial >que es una me2cla de benceno y sus homólo$os: y no debe confundirse con la bencina, un disolvente comercial compuesto por una me2cla dehidrocarburos alifáticos" ;ecanismo de acción" La absorción del benceno tiene lu$ar principalmente por vía respiratoria y di$estiva" *sta sustancia no penetra fácilmente por vía cutánea, a menos que la e!posición sea e!cepcionalmente alta" +na peque&a cantidad del benceno se e!hala sin cambios" *l benceno se distribuye ampliamente por todo el or$anismo y se metaboli2a principalmente en fenol, que se e!creta en la orina trassu conju$ación" +na ve2 que cesa la e!posición, los niveles en los tejidos corporales disminuyen rápidamente" #esde el punto de vista bioló$ico, parece ser que las alteraciones hemáticas y dela médula ósea encontradas en los casos de into!icación crónica con benceno pueden atribuirse a la conversión del benceno en epó!ido de benceno" 9e ha su$erido que el benceno podría o!idarse directamente a epó!ido en las células dela médula ósea, como los eritroblastos" *n lo que se refiere al mecanismo de to!icidad, los metabolitos del benceno parecen interferir con los ácidos nucleicos" Tanto en las personas como en los animales e!puestos al benceno, se ha detectado un aumento de la frecuencia de aberraciones cromosómicas" 7ualquier factor que inhiba el metabolismo del epó!ido de benceno y las reacciones de conju$ación, especialmente las alteraciones hepáticas, tenderá a potenciar los efectos tó!icos del benceno" *stos factores son importantes cuando se consideran las susceptibilidades individuales a este a$ente tó!ico" *l benceno se trata con más detalle en otros artículos de esta *nciclopedia" %ncendio y e!plosión" *l benceno es un líquido inflamable y sus vapores forman me2clas inflamables o e!plosivas con el aire en una amplia $ama de concentraciones" *l benceno líquido puede emitir vapores a temperaturas tan bajas como 44 R7" =or ello, si no se observan las necesarias precauciones durante el almacenamiento, la manipulación o el uso del benceno líquido, es se$uro que, a las temperaturas normales de trabajo, se formarán concentraciones inflamables" *ste ries$o aumentará cuando se produ2can salpicaduras o derrames accidentales"
o
TOLUENO SUS DERI!ADOS
*l tolueno se absorbe en el or$anismo principalmente a través del tracto respiratorio y, en menor proporción, a través de la piel" Traspasa la membrana alveolar" La me2clas an$reZaire se mantiene en una proporción de 44,5 a 4,. a6H R7 y, entonces, se distribuye por los distintos tejidos en cantidades variables que dependen de sus características de perfusión y solubilidad, respectivamente" La proporción tejidoZsan$re es de436, e!cepto en el caso de los tejidos ricos en $rasas, que presentan un coeficiente de <(Z4((" / continuación, el tolueno es o!idado en su cadena lateral por los micro somas hepáticos >monoo!i$enación microsomal:" *l producto más importante de esta transformación, que representa apro!imadamente un .< 1 del tolueno absorbido, es el ácido hip)rico >/:, que aparece en la orina debido a la e!creción renal que suele producirse en los t)bulos pro!imales" También pueden detectarse en la orina peque&as cantidades de o cresol >(,4 1: y p cresol >4 1:,como resultado de la o!idación del n)cleo aromático" o
XILENO
/l i$ual que el benceno, el !ileno es un narcótico, por lo que la e!posición prolon$ada al mismo provoca alteraciones de los ór$anos hematopoyéticos y del sistema nervioso central" *l cuadro clínico de la into!icación a$uda es similar al dela into!icación por benceno" Los síntomas son3 fati$a, mareo, sensación de borrachera, temblores, disnea y, en ocasiones, náuseas y vómitos" *n los casos más $raves puede producirse pérdida de la consciencia" También se observa irritación de las mucosas oculares, de las vías respiratorias altas y de los ri&ones" La e!posición crónica produce debilidad $eneral, e!cesiva fati$a, mareo, cefalea, irritabilidad, insomnio, pérdida de memoria y 2umbidos en los oídos" Los síntomas típicos son alteraciones cardiovasculares, sabor dul2ón en la boca, náuseas, en ocasiones vómitos, pérdida del apetito, mucha sed, sensación de quema2ón en los ojos y hemorra$ia nasal" *n al$unos casos se han observado alteraciones funcionales del sistema nervioso central asociadas con efectos neuroló$icos pronunciados >por ejemplo, distonía:, alteración de la síntesis de proteínas y deterioro de la actividad inmunoló$ica" Las mujeres pueden sufrir alteraciones en los ciclos menstruales >menorra$ia o metrorra$ia:" 9e ha visto que las trabajadoras e!puestas a tolueno y !ileno en concentraciones que sobre pasaban periódicamente los límites de e!posición, también se vieron afectadas por problemas durante sus embara2os >to!icosis, amena2a de aborto, hemorra$ias durante el parto: y esterilidad" Las alteraciones hematoló$icas se manifiestan enforma de anemia, poiquilocitosis, anisocitosis >en ocasiones leucocitosis: conlinfocitosis relativa y, a veces, una trombocitopenia muy pronunciada" *!isten datos sobre diferencias en la susceptibilidad individual al !ileno" *n al$unos trabajadores e!puestos durante varias décadas al !ileno no se han producido into!icaciones por este compuesto, mientras que una tercera parte del personal que trabajaba en las mismas condiciones de e!posición presentó síntomas de into!icación crónica por !ileno y fueron inhabilitados"
La e!posición prolon$ada al !ileno puede reducir la resistencia del or$anismo y hacerlo más vulnerable a diversos tipos de factores pató$enos" Los análisis de orina muestran la presencia de proteínas, san$re, urobilina y urobilinó$eno en la orina" 9e han producido casos mortales consecutivos a into!icaciones crónicas, sobre todo en trabajadores de imprenta, aunque también en otros sectores de la industria" /simismo, se han descrito casos de into!icación $rave y mortal en trabajadoras embara2adas con hemofilia y aplasia de la médula ósea" *l !ileno también puede causar alteraciones cutáneas, particularmente ec2ema" *n los casos de into!icación crónica se detectan vesti$ios de !ileno en todos los ór$anos y, en especial, en las $lándulas suprarrenales, la médula ósea, el ba2o y el tejido nervioso" *l !ileno se o!ida en el or$anismo para formar ácidos toluicos >ácidos o ,m G y p metilben2oico:, que a su ve2 reaccionan con la $licina y el ácido $lucurónico" #urante la producción o el uso del !ileno pueden darse concentraciones elevadas en la atmósfera del lu$ar de trabajo si las instalaciones no son totalmente estancas o si se reali2an procesos abiertos, en ocasiones con $randes superficies de evaporación" También pueden liberarse al ambiente $randes cantidades de!ileno durante las labores de reparación y limpie2a de los equipos"
