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OBTENCIÓN DE AROMÁTICOS (BTX)

Reseña histórica Benceno Fue descubierto en 1825 en 1825 por el científico inglés Michael inglés  Michael Faraday, C6H6, Faraday, C6H6, como uno de los componentes de un aceite un  aceite que recogió de las tuberías del gas del  gas del alumbrado. Su composición era C6H6, dada con símbolos modernos, y tenía un punto de fusión de 5 ° C y un punto de ebullición de 80 ° C. Hoffmann, en 1845, en 1845, lo  lo encontró en el alquitrán de hulla, que es todavía la fuente principal del benceno y sus derivados. Se observó pronto que el benceno se comporta como el compuesto del que derivan un número enorme de compuestos, que habían sido aislados en la naturaleza o habían sido preparados en el laboratorio, con los famosos colorantes de alquitrán. Una tonelada de carbón transformada en coque en un horno produce unos 7,6 litros de benceno. En la actualidad se obtienen del petróleo grandes cantidades de benceno, ya sea extrayéndolo directamente de ciertos tipos de petróleo en crudo o por tratamiento químico del mismo. La estructura de la molécula de benceno es de gran importancia en química orgánica. El primero en formular la teoría de la estructura de anillo de resonancia fue el químico alemán August Kekulé Von Stradonitz, en 1865. Por diversos motivos, los científicos del siglo XX tuvieron dificultades para asimilar esta idea, y desarrollaron en su lugar una descripción molecular orbital de los electrones orbitando por toda la molécula en vez de por los átomos de carbono. Es usado extensamente en los Estados los Estados Unidos;  Unidos;  ocupa el lugar número 20 en la lista de sustancias químicas de mayor volumen de producción. Algunas industrias usan benceno para manufacturar otras sustancias químicas usadas para fabricar  plásticos, resinas,  plásticos, resinas, nylon  nylon y otras  otras  fibras sintéticas.  sintéticas.  El benceno también se usa para fabricar ciertos tipos de caucho, lubricantes, caucho, lubricantes, tinturas,  tinturas, detergentes,  detergentes,

medicamentos y plaguicidas. y plaguicidas. Los  Los volcanes y los incendios forestales son fuentes naturales de benceno. El benceno también es un componente natural del  petróleo, la gasolina la gasolina y el humo de cigarrillo.

Tolueno También conocido con el nombre de metilbenceno, sigue la fórmula C6H5CH3. Se usa como materia prima, siendo ésta bastante importante pues a partir de ella de  ella se consigue obtener importantes compuestos, como por ejemplo, los derivados bencénicos, ácido benzoico,  benzoico,  fenoles, caprolactama, sacarinas, y el conocido diisocianato de tolueno (TDI) a partir del cual se fabrica poliuretano, diferentes colorantes y perfumes, medicinas, detergentes y el TNT el  TNT entre otras cosas. El nombre proviene de un bálsamo conocido como Tolú (bálsamo de Tolú), Tolú), que se extrae a partir del árbol Myroxylon balsamum, pues fue de ahí de donde se consiguió a través de procesos de destilación seca, conseguir el tolueno por primera vez, en el año 1844. Podemos encontrarlo en su forma natural, formando parte del petróleo crudo, además de en el mencionado árbol del Tolú. Pero se puede sintetizar y producirlo a partir de la manufacturación de la gasolina, la  gasolina,   así como también de otros tipos de combustibles partiendo del de l petróleo, o también en la producción del coque partiendo del carbón. Encontramos presencia de tolueno en los humos procedentes de los cigarros. Desde un punto de vista químico, el tolueno se produce en la llamada ciclodehidrogenación del n-heptano, cuando éste se encuentra en presencia de los catalizadores. Se consigue también como un subproducto en la fabricación de compuestos como el etileno y el propeno. Tiene una producción mundial de entre 5 entre  5 a 10 millones de toneladas al año además de su uso su uso como materia prima, el tolueno se añade a diferentes combustibles, siendo usado como antidetonante . También es ampliamente usado como disolvente de pinturas, caucho y resinas, revestimientos, entre otros.

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medicamentos y plaguicidas. y plaguicidas. Los  Los volcanes y los incendios forestales son fuentes naturales de benceno. El benceno también es un componente natural del  petróleo, la gasolina la gasolina y el humo de cigarrillo.

Tolueno También conocido con el nombre de metilbenceno, sigue la fórmula C6H5CH3. Se usa como materia prima, siendo ésta bastante importante pues a partir de ella de  ella se consigue obtener importantes compuestos, como por ejemplo, los derivados bencénicos, ácido benzoico,  benzoico,  fenoles, caprolactama, sacarinas, y el conocido diisocianato de tolueno (TDI) a partir del cual se fabrica poliuretano, diferentes colorantes y perfumes, medicinas, detergentes y el TNT el  TNT entre otras cosas. El nombre proviene de un bálsamo conocido como Tolú (bálsamo de Tolú), Tolú), que se extrae a partir del árbol Myroxylon balsamum, pues fue de ahí de donde se consiguió a través de procesos de destilación seca, conseguir el tolueno por primera vez, en el año 1844. Podemos encontrarlo en su forma natural, formando parte del petróleo crudo, además de en el mencionado árbol del Tolú. Pero se puede sintetizar y producirlo a partir de la manufacturación de la gasolina, la  gasolina,   así como también de otros tipos de combustibles partiendo del de l petróleo, o también en la producción del coque partiendo del carbón. Encontramos presencia de tolueno en los humos procedentes de los cigarros. Desde un punto de vista químico, el tolueno se produce en la llamada ciclodehidrogenación del n-heptano, cuando éste se encuentra en presencia de los catalizadores. Se consigue también como un subproducto en la fabricación de compuestos como el etileno y el propeno. Tiene una producción mundial de entre 5 entre  5 a 10 millones de toneladas al año además de su uso su uso como materia prima, el tolueno se añade a diferentes combustibles, siendo usado como antidetonante . También es ampliamente usado como disolvente de pinturas, caucho y resinas, revestimientos, entre otros.

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Origen Benceno Las primordiales fuentes de hidrocarburos aromáticos son la destilación de la hulla y una serie de procesos petroquímicos, en particular la destilación catalítica, la destilación del coque, destilación de petróleo crudo y la alquilación de hidrocarburos aromáticos de las series más bajas. Los aceites esenciales, que contienen terpenos y p-cimeno (4-isopropiltolueno), también pueden obtenerse de los pinos, los eucaliptos y plantas aromáticas y son un subproducto de las industrias papeleras que utilizan pulpa de pino. Varios hidrocarburos policíclicos se encuentran en las atmósferas urbanas. El benceno se conoce comúnmente como “Benzol” cuan do se encuentra en forma comercial (mezcla de benceno y sus

homólogos) y no debe confundirse con la bencina, un disolvente comercial que está compuesto por una mezcla de hidrocarburos alifáticos.

Tolueno Es un producto químico de la familia de los hidrocarburos aromáticos que reciben este nombre porque muchos de ellos tienen un olor intenso y generalmente agradable. Los hidrocarburos aromáticos se caracterizan por tener una formula molecular CnHn, que forman un circulo llamado anillo bencénico. Su nombre deriva del bálsamo de tolú, una resina utilizada con fines medicinales desde el siglo XVI en la costa Caribe de Colombia, extraído del árbol Myroxylon balsamum , del cual Henri Etiennen Sainte-Claire Deville lo obtuvo por primera vez en 1844 mediante destilación seca.

Xileno Denominado, por su composición, dimetilbenceno, es un hidrocarburo aromático obtenido normalmente por destilación del carbón fósil y de las fracciones más pesadas del petróleo o bien por reforming de la nafta. Los xilenos se encuentran en los gases de coque,  coque,  en los gases obtenidos en la destilación la destilación seca de la madera (de allí su nombre: Xilon significa madera en griego) y griego) y en algunos petróleos. algunos petróleos. Tienen  Tienen muy buen comportamiento a la hora de su

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combustión en un motor un motor de gasolina y por esto se intenta aumentar su contenido en procesos de reformación catalítico. Obtenido en el proceso de reformado catalítico de las naftas del petróleo. Son líquidos volátiles, miscibles en alcohol, éter y otros disolventes orgánicos comunes, y muy pocos solubles en agua. El xileno o dimetilbenceno; según la posición relativa de los grupos metilo en el anillo de benceno, se diferencia entre orto, meta, y paraxileno.

Métodos de Obtención

Las principales fuentes de obtención de hidrocarburos aromáticos son el alquitrán de la hulla y el petróleo. Cuando se calienta la hulla en ausencia de aire se descompone dando tres productos principales que son: gas de coquería, alquitrán de hulla y el coque. El gas de coquerías está constituido fundamentalmente por metano (32%) e hidrógeno (52%) se purifica haciéndolo pasar a través de unas columnas y luego se utiliza como combustible doméstico e industrial. El coque que es carbono casi puro, se emplea en la reducción del mineral de hierro en los altos hornos. El 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. De esta manera y en diferentes intervalos de destilación se obtienen una primera fracción de la que se extrae por destilación fraccionada la mezcla BTX, así como etilbenceno. En las siguientes fracciones y por extracción con NaOH se obtiene fenoles y un residuo. Finalmente en las siguientes fracciones y por procesos de cristalización se obtienen naftaleno y fenantreno. La otra fuente fundamental de aromáticos la constituye el petróleo. El propio petróleo en cada yacimiento contiene hidrocarburos aromáticos en cantidades variables, aunque en algunos yacimientos este contenido es bastante

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considerable. Los principales compuestos aromáticos que se obtienen del petróleo son el benceno, tolueno y xilenos, y en menor medida, naftaleno y antraceno. La mayor parte de las mezclas BTX que se producen en las refinerías se suelen obtener por los procesos de reformado catalítico y craqueo al vapor fundamentalmente.  Algunos compuestos aromáticos se encuentran presentes en la naturaleza, obteniéndose a partir de sustancias de origen vegetal y con frecuencia constituyen una fuente de derivados aromáticos específicos. Ejemplos de algunos de ellos, los tenemos en algunos colorantes que más se han empleado desde la antigüedad como son el púrpura de Tiro que se extraía de un molusco, el Murex brandaris (cañailla), y el azul índigo que se extraía de las distintas especies de la planta del índigo, concretamente de la Indigofera tinctoria y cuyas estructuras se señalan a continuación:

O

H

O

N N H

N

Br

N

Br O

Indigo

H

H

O

Púrpura de Tiro

 Asimismo se pueden también considerar otros derivados como son las naftoquinonas y las antraquinonas. Un ejemplo de estas últimas lo constituye un pigmento conocido como ácido carmínico, que es el pigmento principal de la cochinilla, que es un colorante escarlata que se obtienen después de secar y pulverizar las cochinillas de la especie Coccus cacti y que también se emplea en la industria alimentaria (yoghurts) y en la cosmética. La primera síntesis del benceno fue realizada por M. Berthelot en 1868, el cual lo obtuvo haciendo pasar acetileno a través de un tubo de porcelana calentado al rojo. Una importante síntesis de laboratorio para obtener anillos aromáticos, es la

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deshidrogenación de derivados del ciclohexano, empleando como catalizadores S, Se y Pd. +

250ºC

3S

3 SH2

CH2CH3

CH2CH3

+

+

300ºC

3 Se

+

  Pd-C 250-300ºC

3 SeH2

+

5 H2

Puesto que los derivados del ciclohexano se pueden obtener por vía sintética, este procedimiento nos permite un método para preparar sustancias aromáticas específicas. La industria petroquímica ha desarrollado a través de los años una serie de procesos que permiten obtener específicamente productos derivados del petróleo para satisfacer las demandas de un mercado que cada vez es más competitivo exigiendo mas y mas. Esto también permite el acceso a productos que cumplen funciones que son de tal eficacia que en cierta forma viene reemplazando a otros. Los procesos de obtención de productos derivados requieren una serie de pasos y reacciones

químicas

que

son

realizadas

a

través

de

maquinarias

tecnológicamente avanzadas.

Reformación Catalítica. Se refiere al mejoramiento del octanaje de la gasolina y la refinación de naftas craqueados. Los naftenos de C5 y C6 son isomerizados y deshidrogenados en aromáticos; las parafinas son hidrocraqueadas o ciclizadas e hidrogenadas en aromáticos.

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Las reacciones son llevadas a cabo en series de tres o cuatro reactores de cama y ya que sus reacciones son endotérmicas, los hornos calentadores son colocados en la entrada de cada reactor. El hidrógeno es reciclado para prevenir formación del carbón en la superficie. La reformación catalítica es también una fuente de benceno, tolueno y xileno. El componente para esta producción es nafta. Todas las reacciones de reformación catalítica producen grandes cantidades de hidrógeno. Ya que varios de estos reformadores son regenerados, se utiliza un gas inerte y reciclado. Las aplicaciones para un sistema de adsorción son: 1. secar y purificar hidrógeno reciclado. 2. secar y desulfurizar el almacenamiento de alimentación de nafta. 3. secar el gas de regeneración de la generación de gas inerte 4. secar gas de regeneración reciclado y, 5. purificar el hidrógeno producido durante la reformación para venta u otra aplicación de refinería.

Proceso de separación Separación de hidrocarburos aromáticos.  Antes de efectuarse la separación de los aromáticos, la gasolina de pirolisis (procedente del craqueo con vapor para la obtención de olefinas) o el benzol bruto de coquerías, se somete a una hidrogenación para eliminar las olefinas polimerizables. La gasolina reformada se puede procesar directamente para la separación de aromáticos. El primer paso de la separación es normalmente una destilación para separar la fracción en el intervalo de 80  –  145 ºC que se va a fraccionar, teniendo en cuenta las temperaturas de ebullición de los BTX y eliminando los extremos ligeros y pesados: T (ºC) Benceno 80 Tolueno 110

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EB 136 Px 138 Mx 139 Ox 145

Destilación azeótropica Debido a la formación de mezclas azeotrópicas entre algunos aromáticos, nafténicos y parafínicos dentro de este intervalo, el paso siguiente es la separación de los aromáticos de los no aromáticos con el empleo de disolventes por destilación azeotrópica, extractiva o mediante extracción líquido-líquido. En la destilación azeotrópica, la adición de un disolvente polar como acetona o metanol aumenta la volatilidad de los no aromáticos, que salen por cabeza, permaneciendo como colas los aromáticos; esta técnica resulta económica cuando el contenido de aromáticos es alto (> 90 %) y por tanto la cantidad de no aromáticos a separar es baja, como por ejemplo en la gasolina de pirolisis o en el benceno bruto obtenido en la coquización del carbón.

Extracción líquido-líquido. La extracción líquido-líquido es la técnica más extendida y la primera que se utilizó industrialmente, pudiéndose extraer simultáneamente los aromáticos de una mezcla en concentraciones muy diferentes. Los disolventes empleados son prácticamente los mismos que en la destilación extractiva, pero debe evitarse la miscibilidad de las dos corrientes. La extracción líquido-líquido ha sido reemplazada en algunas aplicaciones por la destilación extractiva, obteniéndose un ahorro de energía y de inversión, pero continúa siendo la técnica más utilizada para la separación de aromáticos de las gasolinas reformadas. En el siguiente diagrama de flujo se representa una extracción con sulfolano seguida de la recuperación del disolvente. Los aromáticos de la alimentación se extraen con el disolvente que se introduce por cabeza y fluye hacia abajo, saliendo los no aromáticos (refinado) por cabeza,

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de los cuales se extrae con agua el resto del disolvente en una segunda columna. Luego se separan los no aromáticos por cabeza, retornando al extractor como contrasolvente. El fondo de este stripper es una corriente de aromáticos y disolvente que se separa en la columna siguiente.

Destilación extractiva. En la destilación extractiva se emplea un disolvente selectivo de aromáticos (Nmetilpirrolidona, sulfolano, dimetilformamida, etc.) que disminuye la volatilidad relativa de los aromáticos, separándose los no aromáticos por cabeza y como colas el disolvente y los aromáticos. Se emplea principalmente cuando el contenido de aromáticos es del orden del 65  –  90 %, como en la gasolina de pirólisis y es de aplicación más restringida, aunque algunos disolventes permiten la separación conjunta de por ejemplo benceno y tolueno. El diagrama de flujo de la destilación extractiva es más simple, ya que se requieren menos columnas. La alimentación se precalienta y alimenta a la columna de destilación, en la que también se alimenta por cabeza el disolvente. La fracción no aromática, conteniendo una mínima cantidad de benceno, se separa en cabeza de la columna. La mezcla de disolvente y benceno se separa en otra columna, en cuyo fondo se recupera el disolvente, que retorna a la destilación extractiva. Normalmente la destilación extractiva está precedida de una destilación para obtener la fracción de aromáticos correspondiente. Una vez separados los no aromáticos, pueden separarse por destilación los diferentes componentes de la fracción aromática: benceno, tolueno, orto xileno (Ox), C8 + y, si se quiere, también el EB. La mezcla residual de Mx y Px no puede separarse económicamente por destilación, debido a la proximidad de los puntos de ebullición.

Separación de mezclas de MX Y PX. La separación de las mezclas de Mx y Px se efectúa por cristalización o, en las instalaciones más modernas, mediante tamices moleculares. En la separación por

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cristalización, se aprovecha la diferencia entre los puntos de fusión del Mx (-47 ºC) y del Px (13 ºC). La mezcla, secada previamente para evitar formación de hielo, se enfría progresivamente, obteniéndose una suspensión de cristales que se separan del líquido mediante filtros o centrífugas. Después de una serie de redisoluciones y cristalizaciones, se puede llegar a obtener Px de alta pureza. El m-xileno sólo llega a una pureza del 85 %, dado que se forma un eutéctico a -60 ºC. Modernamente, con la técnica de separación por tamices moleculares, se puede separar el Px, debido a la linealidad de su estructura, de mezclas de aromáticos C8 o de una mezcla de Mx y Px (procesos Aromax y Parex). La adsorción se efectúa en fase líquida y el Px retenido en los poros del tamiz se extrae posteriormente con un hidrocarburo.

Benceno. Es un hidrocarburo aromático de fórmula molecular  C6H6, (originariamente a él y sus derivados se le denominaban compuestos aromáticos debido al olor característico que poseen). En el benceno cada átomo de carbono ocupa el vértice de un hexágono regular, aparentemente tres de las cuatro valencias de los átomos de carbono se utilizan para unir átomos de carbono contiguos entre sí, y la cuarta valencia con un átomo de hidrógeno. El benceno es un líquido incoloro y muy inflamable de aroma dulce (que debe manejarse con sumo cuidado debido a su carácter cancerígeno), con un punto de fusión relativamente alto.

Características físico-químicas. Características físicas. La serie aromática se caracteriza por una gran estabilidad debido a las múltiples formas resonantes que presenta. Muestra muy baja reactividad a las reacciones de adición. El benceno es una molécula plana con un alto grado de saturación lo cual favorece las reacciones de sustitución. Es un líquido menos denso que el agua y poco soluble en ella. Es muy soluble en otros hidrocarburos. El benceno es bastante tóxico para el hombre. - 10 -

Estado de agregación

Líquido

Apariencia

Incoloro

Densidad

878.6 kg/m3; 0,8786g/cm3

Masa molar 

78.1121 g/mol

Punto de fusión

278,6 K (5 °C)

Punto de ebullición

353,2 K (80 °C)

Viscosidad

0.652

Características químicas. La sustitución aromática puede seguir tres caminos; electrofilico, nucleofilico y de radicales libres. Las reacciones de sustitución aromáticas más corrientes son las originadas por reactivos electrofilicos. Su capacidad para actuar como un dador de electrones se debe a la polarización del núcleo Bencénico. Las reacciones típicas del benceno son las de sustitución. Los agentes de sustitución más frecuentemente utilizados son el cloro, bromo, ácido nítrico y ácido sulfúrico concentrado y caliente.

Halogenación El cloro y el bromo dan derivados de sustitución que recibe el nombre de haluros de arilo. C6H6 + Cl2 C6H5Cl + HCl Clorobenceno C6H6 + Br2 C6H5Br + HBr Bromobenceno

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La halogenación está favorecida por la temperatura baja y algún catalizador, como el hierro o tricloruro de aluminio, que polariza al halógeno X

  para que se



produzca enérgicamente la reacción. Los catalizadores suelen ser sustancias que presentan deficiencia de electrones.

Sulfonación Cuando los hidrocarburos bencénicos se tratan con ácido sulfúrico fumante (ácido sulfúrico que contiene anhídrido sulfúrico) H2SO4 + SO3 se forman compuestos característicos que reciben el nombre de ácidos sulfónicos. En realidad, se cree que el agente activo es el SO3 C6H6 + HOSO3H C6H5SO3H + H2O Ácido benceno sulfónico

Nitración El ácido nítrico fumante o también una mezcla de ácidos nítrico y sulfúricos (mezcla sulfonítrica), una parte de ácido nítrico y tres sulfúricos, produce derivados - 12 -

nitrados, por sustitución. El ácido sulfúrico absorbe el agua producida en la nitración y así se evita la reacción inversa: C6H6 + HONO2 C6H5NO2 + H2O Nitro  –benceno

Combustión. El benceno es inflamable y arde con llama fuliginosa, propiedad característica de mayoría de los compuestos aromáticos y que se debe a su alto contenido en carbono. 2 C6H6 +15 O2 12CO2 + 6H2O

Hidrogenación El núcleo Bencénico, por catálisis, fija seis átomos de hidrógeno, formando el ciclohexano, manteniendo así la estructura de la cadena cerrada. C6H6 + 3H2 C6H12

Síntesis de Friedel y Crafts, Alquilación El benceno reacciona con los haluros de alquilo, en presencia de Cloruro de aluminio anhidro como catalizador, formando homólogos. C6H6 + CH3Cl C6H5CH3 + HCl Tolueno

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El ataque sobre el anillo bencénico por el ion CH3 electrofilico es semejante al realizado por el ion Cl en la halogenación.

Síntesis de Wurtz  – Fitting. Es una modificación de la de Wurtz de la serie grasa. Los homólogos del benceno pueden prepararse calentando una solución etérea de un halogenuro de alquilo y otro de arilo con sodio.Este método tiene la ventaja sobre el de Friedel  – Crafts, de que se conoce la estructura del producto y puede introducirse fácilmente cadenas largas normales.

Solubilidad en agua

1.79

Momento dipolar 

0 D

Estructura molecular.

Fórmula semidesarrollada

C6H6

Benceno

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La estructura del benceno que más se acerca a la realidad es:

Donde el anillo interior representa la deslocalización de la nube de 6e- p y el hexágono a los 6 átomos de carbono y 6 de hidrógeno que conforman la molécula (la deslocalización de electrones le confiere gran estabilidad a la molécula, por ello las reacciones típicas son de sustitución), esa deslocalización de los 6 electrones p es lo que determina la no existencia de enlaces dobles alternos y que las distancias de enlace C-C sean de un valor medio entre un doble y un simple enlace.

Derivados del benceno. 1) Monosustituidos: Para nombrarlos basta con anteponer el nombre del grupo sustituyente a la palabra benceno.

Otros derivados monosustituidos tienen nombres especiales (propios) aceptados por las reglas de la IUPAC.

2) Derivados di y trisustituidos: Si hay varios grupos unidos al anillo bencénico, no solamente es necesario indicar cuáles son, sino también su ubicación. - 15 -

Los tres isómeros posibles para el benceno disustituido se denominan orto, meta y para.

Ejemplos:

Usos. Se utiliza como constituyente de combustibles para motores, disolventes de grasas, aceites, pinturas y nueces en el grabado fotográfico de impresiones. También se utiliza como intermediario químico. El Benceno también se usa en la manufactura de detergentes, explosivos, productos farmacéuticos y tinturas.

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Tolueno. El tolueno o metilbenceno, (C 6H5CH3) es la materia prima a partir de la cual se obtienen derivados del benceno, el ácido benzoico, el fenol, la caprolactama, la sacarina, el diisocianato de tolueno (TDI), materia prima para la elaboración de poliuretano, medicamentos, colorantes, perfumes, TNT y detergentes.

Características físico-químicas. Aspecto y color: Líquido incoloro Olor: Aromático característico (agradable) Presión de vapor: 2.9 KPa 20ºC Densidad relativa de vapor (aire=1): 3.2 Solubilidad en agua: Ninguna Punto de ebullición: 111ºC Peso molecular: 92.1 Estructura molecular. Fórmula semidesarrollada

C6H5CH3

Fórmula molecular 

C7H8

Tolueno.

Tolueno estructura tridimensional - 17 -

Derivados del tolueno. Los principales derivados del tolueno son los siguientes: Reacción Productos Hidrodealquilación benceno + metano Desproporción benceno + xilenos Trinitrotolueno (TNT) Nitración 2, 4 dinitrotolueno

TOLUENO benzaldehído Oxidación  Ácido benzoico Cloración cloruro de bencilo Carbonilación p-tolualdehñido Los usos principales de los derivados del tolueno son los siguientes:

Acido Benzoico. Este producto se usa para condimentar el tabaco, para hacer pastas dentrificas, como germicida en medicina y como intermediario en la fabricación plastificantes y resinas.Las sales de sodio del ácido benzoico se emplean en la industria alimenticia para preservar prodcutos enlatados y resfrescos de frutas.

Benzaldehído. El benzaldehido se usa como solvente de aceites, resinas, y de varios ésteres y éteres celulósicos. Pero este producto también es ingrediente en los saborizantes de la industria alimenticia, y en la fabricación de perfumes.

Cloruro De Bencilo. El cloruro de bencilo sirve principalmente para fabricar el alcohol bencílico. Este alcohol tiene múltiples aplicaciones de gran utilidad, tales como la fabricación de jabones. El alcohol bencílico también sirve para la optención de ácido fenilacético que es la base para la producción de la penicilina G y otros productos farmacéuticos como la anfetamina y el fenobarbital.

Usos. Se usa como solvente de: aceites, resinas, caucho natural y sintético, pinturas y barnices de celulosa, tintas de fotograbado, etc. También es una materia prima importante para las síntesis orgánicas y gasolinas (de aviación y automóviles).

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El tolueno puede encontrarse en la manufactura del benceno también se usa como sustrato químico para el disocinato de tolueno, el fenol, el bencilo y sus derivados, el ácido benzoico, los sulfanatos de tolueno, los nitrotoluenos, el veniltolueno y la sacarina, así como disolventes par pinturas y revestimientos o como componente de combustibles para automóviles y aviones.

Xileno. NOMBRE

SINÓNIMO

Nº CAS

Nº CE

Orto-xileno

1,2-dimetilbenceno

95-47-6

202-422-2

108-38-3

203-576-3

106-42-3

203-396-5

1330-20-7

215-535-7

o-xilol Meta-xileno

1,3-dimetilbenceno m-xilol

Para-xileno

1,4-dimetilbenceno p-xilol

Xilenos

xilol

(mezcla de isómeros)

Características físico-químicas. Los isómeros del xileno son líquidos inflamables e incoloros con un olor dulzón. Peso molecular: 106,16 Fórmula molecular: C8H10 Factor de conversión (20°C, 101kPa):

4,42 mg/m3= 1 ppm

Solubilidad: insolubles en agua, miscibles con alcohol etílico, éter dietílico y otros disolventes orgánicos Punto de fusión: -25ºC (o-xileno), -48ºC (m-xileno) y -13,2ºC (p-xileno). Punto de ebullición: 144ºC (o-xileno), 139ºC (m-xileno) y 138ºC (p-xileno). Presión de vapor: 0,88 kPa a 25°C (o-xileno), 1,1 kPa a 25°C (m-xileno) y 1,2 kPa a 25°C (p-xileno). Densidad:

3,7 veces la del aire.

Límite de explosividad: inferior 1,0% y superior 3,5% (concentración en aire). - 19 -

Estructura molecular. Fórmula semidesarrollada

C6H4(CH3)2

Fórmula molecular 

C8H10

Xileno. Derivados de xileno. Paraxileno El principal derivado de p-xileno es la fabricación del ácido tereftálico TPA, y el dimetil tereftalato DMT. La aplicación más importante del TPA y el DMT es la producción de tereftalato depolietileno usado principalmente en la industria textil.

Ortoxileno El

ortoxileno

se

usa

principalmente

para

la

fabricación

del

anhídridoftálico, sobre todo para la producción de cloruro de polivinilo (PVC). Otros usos son la fabricación de resinas alquídicas y como m a t e r i a p r i m a p a r a ftalonitrilo, que sirve para hacer pigmentos.

Metaxileno El metaxileno, por lo general, se isomeriza para convertirlo en ortoxileno y paraxileno, los cuales tienen mayor importancia industrial. - 20 -

Usos El xileno está presente en tres formas isómeras, orto, meta y para-xileno. El xileno de calidad técnica es una mezcla comercial que contiene un 60-70% de metaxileno, un 10-25% de para-xileno,

un 10-20% de orto-xileno, un 6-10% de

etilbenceno y pequeñas cantidades de otros hidrocarburos. Se obtienen del petróleo y se utilizan en gasolinas, en síntesis química y en disolventes y limpiadores para una gran variedad de productos. A menudo, los xilenos están presentes junto con otros disolventes.

Producción y demanda. Lo que en la industria petroquímica se conoce como hidrocarburos aromáticos, bajo la denominación de fracción BTX, es un conjunto de moléculas que podríamos considerar como derivados básicos de benceno y formado por benceno, tolueno, orto-xileno, meta-xileno, para-xileno y etil-benceno. Desde un punto de vista histórico, este conjunto de moléculas formaron parte fundamental de la fracción ligera del alquitrán producido en la destilación seca de la hulla y recibieron la denominación genérica de aromáticos, constituyendo la materia prima básica de la industria Carbo química. Hacia finales de los años 40, tiene lugar en EE.UU. la primera obtención de hidrocarburos aromáticos procedentes del petróleo al inventarse el reformado catalítico de naftas; con esta tecnología se buscaba elevar el número de octano que exigían las gasolinas de aviación. Había nacido la moderna petroquímica basada en naftas del petróleo y procesos catalíticos. La progresión de la petroquímica es tan rápida que ya en los años 60 se asiste a la práctica desaparición, por conversión de materias primas, de la antes poderosa industria Carbo química.  Actualmente, la petroquímica basada en naftas de petróleo aporta más del 96% de la producción mundial de BTX.

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Planta de aromáticos BTX En 1988 se inició en la refinería El Palito, de Petróleos de Venezuela, la construcción de un complejo de Aromáticos para surtir a la industria petroquímica nacional de Benceno, Tolueno, Ortolxileno y Copesol (BTM). El proyecto contempló la modernización y el incremento de la capacidad de las unidades de hidrotratamiento y reformación catalítica de la Refinería El Palito, la construcción de una unidad de extracción y fraccionamiento de aromáticos y otra de fraccionamiento de xilenos además de las unidades de isomerización de xilenos y de hidrodesalquilación térmica, y finalmente las facilidades que ofrecerán las infraestructuras de almacenamiento y despacho de buques y camiones cisternas. En los complejos aromáticos se produce fundamentalmente Benceno, Tolueno y xileno (BTX) mediante un proceso de transformación química de hidrocarburos en presencia de hidrógeno, denominado "Reforming". El proceso toma lugar a alta temperatura 450º a 530 °C a presiones entre 3.5 a 40 atm dependiendo de la tecnología. El componente clave de este proceso es un catalizador compuesto principalmente de un soporte de aluminio recubierto con platino. Nuestro proceso se conoce como Magnaforming de tecnología ArcoEngelhard. La materia prima que usa el complejo Aromáticos de Petroquímica La Plata es nafta virgen provista por las refinerías de La Plata y Luján de Cuyo de Mendoza ambas de Repsol YPF. De estas naftas se utiliza una fracción intermedia denominada Corte Corazón, el cual se obtiene por fraccionamiento en dos columnas de destilación. A esta sección se la denomina pre-fraccionamiento.El corte corazón posteriormente es purificado de contaminantes en otro proceso posterior: HDS donde se eliminan

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fundamentalmente los compuestos de azufre y nitrógeno por ser ellos venenos del catalizador de platino. Luego entramos en una serie de 4 reactores rellenos con el catalizador de platino (proceso Magnaforming), donde las reacciones de reformado toman lugar. 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. El resto se vende para la producción de olefinas a unidades de steam cracking por ser su composición muy apropiada para este último proceso. Es muy difícil de separar al BTX de las parafinas por simple destilación ya que los puntos

de

ebullición

de

los

diferentes

compuestos

se

cruzan.

Para obviar este inconveniente primero se separan las parafinas y nafténicos sin reaccionar de los aromáticos por extracción con solvente. En nuestro caso se utiliza un proceso basado en el solvente Sulfolane 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 corrientes:

El

o

De extracto conteniendo el BTX

o

De refinado conteniendo las parafinas

solvente

se

recupera

por

fraccionamiento

y

vuelve

al

sistema.

Una vez separadas las parafinas de los aromáticos, se utiliza la destilación para separar los aromáticos entre sí, aprovechando la gran diferencia de puntos de ebullición que existe entre ellos. Los xilenos están compuestos de una mezcla en equilibrio entre: metaxileno paraxileno ortoxileno

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Es muy fácil separar el ortoxileno de los demás xilenos por ser el más pesado de mayor punto de ebullición, pero los puntos de ebullición del meta y el paraxileno son tan próximos que es imposible separarlos por destilación. Afortunadamente sí presentan grandes diferencias en sus puntos de congelación por lo cual es esta propiedad la que se utiliza para la separación del paraxileno del metaxileno. El proceso se denomina cristalización y toma lugar a temperaturas sub-cero. De este proceso se obtiene paraxileno de alta pureza materia prima básica para la producción de poliesters. Dado que el metaxileno está en exceso y la demanda de paraxileno es muy superior, se dispone de un proceso de Isomerización que transforma el exceso de metaxileno en paraxileno y ortoxileno extinguiéndose prácticamente todo el metaxileno. El consumo mundial de benceno debiera superar los 54 millones de toneladas (Mt) para el 2012 por la demanda de países en desarrollo, según un informe de la firma estadounidense de inteligencia empresarial y estrategias Global Industry Analysts. La demanda es impulsada por la eliminación paulatina del metil terbutil éter, según la información. El incremento en la utilización de benceno para producir estireno también está elevando la demanda. Muchos países importan grandes volúmenes de benceno para satisfacer la demanda interna, especialmente EEUU. Entre las regiones que están encaminadas a convertirse en exportadores clave de benceno en los próximos años figuran Asia, África y Sudamérica. Se calcula que este año el 54% del consumo de benceno tendrá como destino el mercado de uso final de etilbenceno. El nitrobenceno y el etilbenceno debieran

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registrar tasas de crecimiento más rápidas en Centro- y Sudamérica, de acuerdo con el informe.

Capacidad mundial de producción de BTX. Importancia del BTX en la industria petroquímica.

Esquema de producción del estireno

- 25 -

Existen varios procesos para la fabricación de estireno. Todos ellos suelen emplear como materia prima etilbenceno procedente de la alquilación de benceno con etileno. Los más empleados son: 

El 89% del estireno  –3 millones de toneladas anuales se obtiene mediante la des hidrogenación del etilbenceno



El 11%, mediante la oxidación de etilbenceno a etilbenceno Hidroperóxido. En este método también se obtiene óxido de propileno.

Puede verse un diagrama de bloques del proceso de fabricación de estireno mediante el método de oxidación de etilbenceno que es el que emplea la empresa que ha proporcionado el estireno para este estudio. La producción de Estireno está favorecida por temperaturas altas y bajas presiones de H2. La de hidrogenación es llevada a cabo en presencia de H2O (vapor de agua) el cual es una fuente de calor y un diluyente para reducir la P parcial de los reactantes. Aunque las elevadas temperaturas alcanzadas con la adición de H2O (v) favorecen la conversión a estireno, algunas reacciones secundarias pueden llevar a unas altas temperaturas en el reactor.

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Esquemas de producción del estireno Obtención de fibras textiles Las fibras textiles son filamentos que se hilan o trenzan, se tiñen y se entretejen para formar paños o telas. Las fibras naturales se obtienen de materias primas que están en la naturaleza, como la lana animal, la semilla del algodón o el tallo de lino. Las fibras sintéticas se obtienen por reacción química, por ejemplo, el nailon, el poliéster y el elastán Principales fibras textiles, sean naturales o sintéticas, y sus características y aplicaciones.

FIBRA

CLASIFICACI ÓN

OBTENCIÓN

CARACTERÍSTIC

 APLICACION

 AS

ES

- 27 -

Lana

Natural,

de

origen animal.

Es el pelo de

Resistente

animales

elástica,

ovinos

que

y no

se

Prendas

de

abrigo.

arruga.

son esquilados periódicamen te.

Seda

Natural,

de

origen animal.

Se

obtiene

Es la única fibra

Tejidos finos y

del

capullo

continua

la

caros, fundas

del

gusano

naturaleza.

Es

de sacos de

de

de seda. De

lavable y teñible;

cada capullo

se puede utilizar

sale una fibra

como lienzo para

que se hila

pintar.

con

otras

cuatro

para

formar

un

dormir.

hilo.

 Algodó

Natural,

de

n

origen vegetal.

Es

una

Fibra que encoge

Pantalones

semilla

que

con

lavado,

vaqueros,

transpira

camisas,

el

se recolecta

pero

a mano o a

bien y no produce

máquina.

alergias.

calcetines.

- 28 -

Lino

Natural,

de

origen vegetal.

Se obtiene el

El lino es unas

Tejidos

tallo

la

fibras más fuertes

irregulares,

planta del lino

que el algodón,

malos

separado de

muy flexibles, y

conductores

la fibra de la

que

del calor, por

paja.

fácilmente.

lo

 Además le afecta

telas

menos

obtenidas con

de

seca

la

que

exposición a la

lino

luz solar y no

aislantes

pierde

bastante

el

color

fácilmente.

Sin

las

son

frescas.

y Por

embargo, es más

otra parte, la

difícil

de

cualidad que

blanquear que el

tiene el lino

algodón

de

coste

y

su son

mayores.

absorber

rápidamente el agua hace que sea muy indicado para elaborar toallas.

Cáñam

Natural,

de

o

origen vegetal.

Se obtiene de

La

del

Se utiliza en

la

cáñamo es más

la fabricación

larga

de

planta

llama

da

fibra y

menos

lonas,

Cannabis

flexible que la del

elaboración

sativa ,

lino

de

de la

y,

sacos,

- 29 -

cual extrae

se una

generalmente,

suelas,

tiene

color

cuerdas,

Es

calzado,

un

fibra de color

amarillento.

amarillo

poco elástica y

redes

grisáceo

buena conductora

pesca, etc.

similar a la

del calor, y mucho

fibra de lino,

más basta que la

pero

fibra de lino.

más

gruesa

de

y

resistente.

Nailon

Sintética.

Polímero

Más fuerte que

Medias, telas

termoplástico

cualquier

fibra

de

de la familia

natural

muy

paracaídas,

de

flexible.

airbags.

Polímero

Es adecuada para

Trajes,

termoestable.

combinar

camisas,

las

y

poliamidas.

Poliést

Sintética.

er

econ

algodón y lana.

vestidos

y

blusas.

Elastán

Sintética.

Polímero

Muy elástico. Se

Corsetería,

elastómero,

combina

medias, trajes

de la familia

otras fibras. Su

de

nombre comercial

los

con

de baño.

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poliuretanos.

es lycra.

Productos comerciales derivados del Benceno Acetato bencílico:  Aspecto: Líquido descolorido y transparente, Máximo estándar del líquido No. 3. Olor: Jazmín de la fruta Densidad relativa: 1.052-1.054 Índice relativo: 1.5010-1.5030 Grado de acidez: < 1.0 Contenido de éster: > 98.0 Prueba del cloruro: Negativo  Aplicaciones: Entensively utilizó en el perfume de los compuestos para Jabones y cosméticos.

Benzophenone-4 Descripción de Producto

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 Análisis cristalino blanco o amarillo claro del aspecto del polvo 99.0% Min. Máximo de los metales pesados 5ppm. Pérdida en la sequedad 3.0% máxima valor de pH 1.2-2.2  Absorbencia ULTRAVIOLETA @285nm máximo 460 Min.  Absorbencia ULTRAVIOLETA @325nm máximo 290 Min. Punto de fusión (DEG C) 140 Min. Turbiedad en el agua 4.0 máxima

Ácido sulfónico del alquilbenceno linear  Descripción de Producto Fórmula molecular: R-C6-H4-SO3H R=C10-14 Peso molecular: 348.48 Código del HS: 34021100 Categoría: Ácido orgánico Embalaje: Embalado en tambores plásticos pescó 210/215kgs Descripción: Es una clase de ácido orgánico débil y fácil disolver en agua Probar las especificaciones de los artículos

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Líquido pegajoso de Brown del aspecto y activo de la materia (%); GE; 96 y libre del aceite (%); le; 2.0 y del sulfato (%); le; 1.5 Uso: El ácido sulfónico del alquilbenceno linear se utiliza principalmente para producir detergentes del hogar incluyendo polvos del lavadero, líquidos del lavadero, líquidos del lavaplatos y otros limpiadores del hogar así como en usos industriales numerosos como agente del acoplador y como emulsor para los herbicidas agrícolas y en la polimerización de la emulsión

Ssa (sulfato de sodio anhidro) Descripción de Producto Sulfato de MSodium anhidro (Glauber Salt/SSA) Nombre químico: Na2SO4  Aspecto: Polvo blanco Estándar: GB/T6009_2003 Uso anhidro del sulfato de sodio: Detergente sintético, fabricación de papel y vidrio etc. Paquete anhidro del sulfato de sodio: la bolsa de plástico 50kg con el interior del PE y PP tejidos afuera. Punto anhidro I II III del sulfato de sodio

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Benceno M-Dicloro Nombre químico 1, 3-Dichlorobenzene fórmula molecular C6H4Cl2 Peso molecular 147.00 CAS 541-73-1 Punto de ebullición. 173 M.P. 24.8 Análisis el 99% Uso como insecticida

HBC - 02 - resina de acrílico de S (benceno tercer) Descripción de Producto Especificación técnica  Aspecto exterior: emulsión transparente amarilla descolorida o débil Contenido sólido: 48± el 2% Magnesio KoH/G del grado de acidez: ≤ 10 Solvente: acetato de etilo  – tolueno Punto de inflamación C: < 4

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Característica del producto: Esto está compuesto por el estireno, el dinitrato del glicol del dietileno del propileo y el acrylicresin termoplástica que funcionan la copolimerización del monómero pero se convierte, este producto tiene la buena capacidad de la máquina y el funcionamiento del NBC, velocidad de sequía aprisa, las extensiones la membrana apenas, luminoso, la adherencia fuerte, el precio es barato. Es conveniente para la capa solvente de la pared externa, el color sólido acaba, la cartilla, la pintura encáustica del azulejo, los ladrillos y empiedra los barnices de la construcción y así sucesivamente.

Sodio 1, 2, 3-Benzotriazole Descripción de Producto Peso molecular del CAS No. 15217-42-2: 141.11 Formulación química: C6H4N3Na Características: Ningún tóxico, ningún corrosivo, ningunos explosivos; Solubilidad en el agua, cloroformo, benceno, tolueno, mezclado con un alcohol y un glicol más bajos en cualquier cociente.  Aplicaciones: Utilizado como inhibidor corrosivo, ampliamente utilizado en sistema que convierte de energía solar, el sistema de enfriamiento de la pila en central nuclear, el sistema de enfriamiento del motor del motor y del motor de gas. Utilizado con el otro inhibidor, conseguirá un mejor efecto. Embalaje: tambor del plástico 25kg-250kg. - 35 -

Fórmula estructural: Especificaciones: Nombre de la guía Guía Contenido: 39.5%-41.0% Contenido de la clorina: ≤100 (PPM) Hidr óxido de sodio (NaOH): el ≤0.5% Densidad: 1.13-1.19g/cm3  Aspecto: Líquido amarillo claro Valor de pH: 11.2-11.8

BBI (Dibenzenesulfonimide) Descripción de Producto BBI (Dibenzenesulfonimide) CAS No.: 2618-96-4 Fórmula molecular: C12H11O4NS2  Análisis: el 85%  Aspecto: Polvo blanco

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Uso: Compuesto de Sulfonylimide, tiene característica física de la solubilidad sulfonyl del imida en la solución alcalina. En el electro chapado, se utiliza como abrillantador primario en vez de la sacarina, tiene mejor nivelación de capacidad y de menos consumición que la sacarina.

Ácido sulfónico del benceno alkílico linear Descripción de Producto Especificaciones:  Ácido sulfónico el 96%  Ácido libre de Sulforic 1.5% Detergente 1.9% del material orgánico no Color Klett 50 Paquete: 210kgs/drum, 16.8MT/20´FCL

Usos. El Benceno se utiliza como constituyente de combustibles para motores, disolventes de grasas, aceites, pinturas y nueces en el grabado fotográfico de impresiones. También se utiliza como intermediario químico. El Benceno también se usa en la manufactura de detergentes, explosivos, productos farmacéuticos y tinturas.

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Una lista parcial de ocupaciones con riesgo de exposiciones incluye:   Bruñidores.





Fabricantes de ácido carbólico.



Fabricantes de ácido maleico.



Fabricantes de adhesivos.



Fabricantes de baterías secas.



Fabricantes de caucho.



Fabricantes de colorantes.



Fabricantes de detergentes.



Fabricantes de estireno. Fabricantes de hexacloruro de benceno.



Fabricantes de linóleo.



Fabricantes de masilla.



Fabricantes de nitrobenceno.



Fabricantes de pegamentos.



Impregnadores de productos de asbestos.

  Químicos.



  Soldadores.





Terminadores de muebles.



Trabajadores con cloro benceno.



trabajadores de la industria petroquímica

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Aplicaciones  Algunas industrias usan el benceno como punto de partida para manufacturar otros productos químicos usados en la fabricación de plásticos, resinas, nilón y fibras sintéticas como lo es el kevlar y en ciertos polímeros. También se usa benceno para hacer ciertos tipos de gomas, lubricantes, tinturas, detergentes, medicamentos y pesticidas.

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