etileno

Productos industriales derivados de la oxidación de etileno

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1.- Productos químicos derivados del etileno Polietileno Cloruro de vinilo

PVC

Acetato de vinilo

PAV

(78%)

Poliestireno

Etilbenceno

CH2=CH2

Industria de los plásticos

Etanol Esteres Proceso ALFOL

Alcoholes

Sulfonatos

OXIDO DE ETILENO

r. Reppe

Detergentes

Etilenglicol Polioxietilenos Etanolaminas Eteres de glicoles

PRODUCTOS DE OXIDACIÓN

Ac. acético (Tabla 4.2) Acetato de etilo Anh. acético 2-metil-5-etilpiridina

ETANAL

Plastificantes

vitamina B3

Ac. propanoico (Tema 4)

CH2=CH2 + CO + H2O

Tabla 5.1.- Uso mundial de etileno (% en peso) Producto Polietileno (LDPE Y HDPE) Cloruro de vinilo Óxido de etileno y productos secundarios Acetaldehído y productos secundarios Etilbenceno y estireno Otros (etanol, acet. de vinilo, 1,2-dibromoetano, cloruro de etilo, propionaldehído, etilenimina...) Uso total (en 106 Tm)

Mundo 57 14 13 1 7 8

USA 49 15 13 1 7 15

Eur. Occ. 58 14 10 2 7 9

Japón 43 18 11 4 12 12

100

31,3

30,0

17,4

2.- Óxido de etileno (OE)

Ag (cat) CH2 CH2

CH2 = CH2 + 3 O2

H2C

CH2 O

+

+

0,5 O2

270 oC 20 atm

2CO2 + 2 H2O;

2,5 O2

2 CO2 + 2 H2O

H2C

CH2 O

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Esquema de fabricación del óxido de etileno

2.1- Productos derivados del óxido de etileno Tabla 5.2.- Empleo de OE ( en %) Mundo USA Europa Occ. Etilénglicol Tensoactivos no iónicos* Etanolaminas Éteres glicólicos Otras aplicaciones Uso total (106 Tm)

61 16 6 4 13 14,5

57 11 11 7 14 3,8

Japón

44 28 9 7 12 2,2

59 17 4 5 15 0,97

* polioxietilenos

Etilenglicol O H2C

aób CH2

1

+ H2O

HO-CH2-CH2-OH

H = - 80 kJ/mol

10 a: H2SO4 (cat)/ P=1 atm/ T=60 oC b: P=30atm/ T=200 oC

Tabla 5.3 Usos del etilenglicol (%) USA Eur. Occ. Japón Anticongelante 25 29 20 Fibras poliester 32 35 61 1 Películas/resinas poliester 28 8 Otros usos2 15 28 19 6 Uso total (10 Tm) 1,2 1,03 0,30

1

Mundo 16 57 5 22 13,6

cintas magnéticas de audio y video, cintas transportadoras y paneles decorativos. policarbonatos (por reacción con fosgeno) y poliuretanos (por reacción con diisocianatos)

2

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Tensoactivos no iónicos: Polioxietilenos ⇒ Polimerización del OE con una cantidad de agua inferior a la estequiométrica

H2O + (n+2) OE

NaOH(cat)

HO-CH2-CH2-O-(CH2-CH2-O)n-CH2-CH2-OH

⇒ Reacción del OE con alcoholes de cadena larga, con alquilfenoles (octil, nonil, dodecil) o con ácidos grasos NaOH(cat)

NaOH(cat)

R-OH

+

H2C

CH2 O

RO-(CH2CH2O)n-CH2CH2OH

ROCH2CH2OH 150 oC

O

H3C(CH2)10-CH2-O-CH2CH2-O-(CH2CH2-O)n-CH2CH2-OH Parte lipófila

Parte hidrófila

H3C(CH2)8-Ph-O-(CH2CH2-O)n-CH2CH2-OH Parte lipófila

Parte hidrófila

H3C(CH2)14-COO-(CH2CH2-O)nCH2CH2-OH Parte lipófila

Parte hidrófila

Etanolaminas ⇒ Reacción con disolución de amoniaco al 30% (NH3:OE 10:1) 100°C;100 atm NH3(ac) + O.E.

H2NCH2CH2OH + HN(CH2CH2OH)2

⇒ Reacción con aminas de cadena larga H3C-(CH2)n-CH2-NH2 + 2 O.E.

H3C-(CH2)n-CH2-N(CH2CH2OH)2

Éteres de glicoles utilizados como disolventes: metilcelosolve (MeOCH2CH2OH) y etilcelosolve (EtOCH2CH2OH). Diagrama de fabricación del etilcelosolve

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Diagrama correspondiente a la obtención y usos del óxido de etileno

H2O exceso HO-CH2CH2-OH

anticongelante fibras/resinas poliester poliuretanos/policarbonatos

H2O; ROH

CH2=CH2

O

Polioxietilenos (tensoactivos ArOH; RCOOH no iónicos) Etanolaminas

NH3 (ac)

purificación de gases industriales

Aminas etoxiladas (tensoact. no iónicos) ROH

Eteres glicólicos

detergentes emulgentes

preparados cosméticos y suavizantes

metilcelosolve etilcelosolve

disolventes de pinturas componentes de líquidos de frenos y mecanismos hidráulicos

3.- Acetaldehído o etanal. Producción industrial.

CH2 CH2

H2C=CH2 + PdCl2 + H2O Pd + 2 CuCl2

+

Pd-Cu-cat

0,5 O2

CH3CHO

CH3CHO + Pd + 2 HCl

PdCl2 + 2 CuCl

2 CuCl + 0,5 O2 + 2 HCl

2 CuCl2 + H2O

Tabla 5.4.- Usos del etanal (% en peso) Europa Occidental Ác. acético/ Anh. Acético 46 Butanol 16 Otros (piridina, pentaeritritol, ac. peracético) 38 Uso total (106 Tm) 0,55 Producción mundial de etanal: 2,9x106 Tm

USA 100 0,15

Ácido Acético: obtención desde etanal

CH3CHO + 1/2 O2

5 atm/60oC

O-O-H CH3-C O

Mn (II)

CH3COOH

Japón 29 71 0,35

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Diagrama de los métodos de preparación del ácido acético Rh-I

[CO + 2H2]

CH3OH + CO

55%

23%

CH3COOH

CH3CHO

26%

PdCl2 CuCl2

otros procedimientos

CH2=CH2 + 1/2 O2

oxidación de etanol oxidación de butano fermentación

Anhídrido Acético Se obtiene por oxidación de etanal en presencia de triacetato de cobalto y diacetato de cobre como catalizador. O2

3 CH3CHO

CH3C(O)-O-C(O)CH3 + CH3COOH + H2O

o

75 C/5 atm Tb=140oC

Tb=118oC

Tb=100oC

Butanol

Se obtiene por condensación aldólica de etanal, en medio básico, seguido de reducción con H2/Ni del producto de condensación. 2 CH3CHO → CH3-CH=CH-CHO → CH3-CH2-CH2-CH2OH

Acetato de Etilo Al(OEt)3

2 CH3CHO

CH3COOCH2CH3

ZnCl2 0-10 oC

2-metil-5-etilpiridina Et 4 CH3CHO + NH3

cat. 150 atm. 250 oC

+ N

4 H2O

[O] con NO3H

HOOC N

CH3

COOH

CO2 HOOC

H2NOC N nicotinamida (vit. B)

N ac. nicotínico

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