HIDROCARBUROS OLEFÍNICOS Las olefinas más importantes utilizadas para la producción de petroquímicos son etileno, propileno, butilenos y el isopreno. Estas son olefinas generalmente coproducidas junto con el etileno a partir del craqueo del etano, GLP, líquidos fracciones de petróleo, y los residuos. Las olefinas se caracterizan por su mayor reactividad frente a los hidrocarburos parafínicos. Ellas pueden fácilmente reaccionar con reactivos de bajo costo, tales como agua, oxígeno, ácido clorhídrico, y el cloro para formar productos químicos valiosos. Las olefinas puede incluso agregarse a sí mismas para producir polímeros importantes, tales como polietileno y polipropileno. El etileno es la olefina más importantes para la producción de petroquímicos, y por lo tanto, muchas fuentes se han buscado para su producción. A continuación se discute brevemente, las propiedades de estos productos intermedios olefínicos. Etileno (CH2 = CH2) Etileno (eteno), el primer miembro de los alquenos, es un gas incoloro con un olor dulce. Es levemente soluble en agua y alcohol. Se trata de un compuesto muy activo que reacciona fácilmente por adición a muchos reactivos químicos. Por ejemplo, el etileno con agua forma alcohol etílico. La adición de cloro al etileno produce cloruro de etileno (1,2-dicloroetano),que se craquea a cloruro de vinilo. El cloruro de vinilo es un importante precursor del plástico. El etileno es también un agente alquilante activo. La alquilación del benceno con etileno produce etilbenceno, que es dehydrogenado a estireno. El estireno es un monómero usado en la fabricación de muchos polímeros y copolímeros comerciales. El etileno puede ser polimerizado a diferentes grados de polietilenos o copolymerizado con otras olefinas. La oxidación catalítica del etileno produce óxido de etileno, el cual es hidrolizado a etilenglicol. El etilenglicol es un monómero para la producción de fibras sintéticas. El capítulo 7 trata de los productos químicos a base de etileno,y en el capítulo 12 se refiere a los polímeros y copolímeros de etileno. El etileno es un componente de los gases de refinería, especialmente los producidos de unidades de craqueo catalítico. La principal fuente de etileno es el craqueo con vapor de agua de hidrocarburos (capítulo 3). La Tabla 2-2 muestra las fuentes mundiales de producción de etileno hasta el año 2000. En EE.UU. la producción de etileno fue de aproximadamente 51 mil millones de libras en 1997. Propileno (CH3CH = CH2) Como el etileno, el propileno (propeno) es un alqueno reactivos que pueden ser obtenidos a partir de las corrientes gas de la refinería , especialmente las de los procesos de craqueo. La principal fuente de propileno, sin embargo, es el craqueo a vapor de hidrocarburos, donde es co-producido con etileno. No hay procesos especiales para la producción de propileno, excepto la deshidrogenación del
propano.
El propileno se pueden polimerizar solo o copolimerizarse con otros monómeros como el etileno. Muchos químicos importantes se basan en propileno, tales como isopropanol, alcohol alílico, glicerol, y acrilonitrilo. En el capítulo 8 se discute la producción de estos productos químicos. En EE.UU. la producción de proplylene fue de aproximadamente 27.5 mil millones libras en 1997. Butilenos (C4H8) Butilenos (butenos) son subproductos de los procesos de craqueo de las refinerías y de las unidades de craqueo a vapor para la producción de etileno. La deshidrogenación de butanos es una segunda fuente de butenos. Sin embargo, esta fuente es cada vez más importante porque el isobutileno (un isómero del buteno) es actualmente de gran demanda para la producción de compuestos oxigenados como aditivos de la gasolina. Hay cuatro isómeros del buteno: tres no ramificados, "normal" butenos (n-butenos) y un isobuteno ramificado (2-metilpropeno). Los tres n-butenos son 1-buteno y cis-y trans-2-buteno. A continuación se muestra los cuatro isómeros del butileno:
Las reacciones industriales que impliquen cis y trans-2-buteno son las mismas y producen los mismos productos. También hay reacciones de adición en donde el 1-buteno y 2-buteno dan el mismo producto. Por esta razón, es económicamente viable isomerizar el 1-buteno a 2-buteno (cis y trans) y luego separar la mezcla. La reacción de isomerización produce dos corrientes, una de 2-buteno y la otra de isobuteno, que son separadas por destilación fraccionada, cada uno con una pureza del 80-90%. La Tabla 2-3 muestra los puntos de ebullición de los diferentes isómeros del buteno.
Un método alternativo para la separación de los butenos es mediante la extracción del isobuteno (debido a su mayor reactividad) en ácido sulfúrico frío, que se
polimeriza a di-y triisobutylene. El dímero y trímero del isobuteno tienen altos índices de octano y se añaden a la gasolina. La Figura 2-1 muestra los dos procesos para la separación de los n-butenos del isobutene. Los productos químicos basados en los butenos se discuten en el capítulo 9. Los dienos Los dienos son compuestos alifáticos con dos dobles enlaces. Cuando los dobles enlaces están separados por un solo enlace simple, el compuesto es un dieno conjugado (diolefin conjugadas). Las diolefinas no conjugados tienen los dobles enlaces separados (aislados) por más de un enlace simple. Esta última clase es de poca importancia industrial. Cada doble enlace en el compuesto se comporta de forma independiente y reacciona como si el otro no estuviera presente. Ejemplos de dienos no conjugados son 1,4-pentadieno y 1,4 -ciclo-hexadieno. Ejemplos de dienos conjugados son el 1,3-butadieno y 1,3-ciclohexadieno.
Una diferencia importante entre dienos conjugados y no conjugados es que los compuestos anteriores pueden reaccionar con reactivos como el cloro, obteniéndose productos de adición 1,2 - y 1,4-. Por ejemplo, la reacción entre el cloro y 1,3-butadieno produce una mezcla de 1,4-dicloro2-buteno y 3,4-dicloro-1-buteno:
Cuando los dienos se polimerizan para la producción de caucho sintético, se utilizan catalizadores para dirigir la reacción para dar en su mayor parte polímeros de adición 1,4. El capítulo 11 trata la polimerización de adición. A continuación se revisaran algunas de las propiedades físicas y químicas del butadieno e isopreno.
Butadieno (CH2 = CH-CH = CH2) El Butadieno es con mucho el más importante monómero para la producción de caucho sintético. Puede ser polimerizado a polibutadieno o copolymerized con el estireno a caucho de estireno-butadieno (SBR). El Butadieno es un importante intermedio para la síntesis de muchas sustancias químicas, tales como hexametilendiamina y el ácido adípico. Ambos son monómeros para la producción de nylon. El Cloropreno es otro derivado del butadieno para la síntesis de goma de neopreno. La función única del butadieno entre otras diolefinas conjugadas es su alta reactividad, así como su bajo costo. El Butadieno se obtiene principalmente como un coproducto con otras olefinas ligeras de las unidades de craqueo a vapor para la producción de etileno. Otras fuentes de butadieno son la deshidrogenación catalítica de butanos y butenos, y deshidratación de 1,4-butanodiol. ElButadieno es un gas incoloro con un leve olor aromático. Su peso específico es de 0,6211 a 20 ° C y su temperatura de ebullición es -4,4 ° C. En los EE.UU. la producción de butadieno alcanzó 4,1 mil millones de libras en 1997.
El Isopreno (2-metil-1,3-butadieno) es un líquido incoloro, soluble en alcohol, pero no en agua. Su temperatura de ebullición es 34.1 ° C. El isopreno es el segundo dieno conjugado importante para la producción de caucho sintético. La principal fuente de isopreno es la deshidrogenación de Olefinas C5 (amilenos terciario) obtenida por la extracción de una fracción C5 de unidades de craqueo catalítico. También puede producirse por varias rutas sintéticas que utilizan productos químicos reactivos como el isobutano, el formaldehído, y propeno (capítulo 3). El uso principal de isopreno es la producción de poli-isopreno. También es un comonómero con el isobutileno para la producción de caucho butilo.