Producción del óxido de etileno (C2H4O)

Introducción:

El siguiente trabajo abordará algunos de los métodos utilizados para la producción del óxido de etileno (C2H4O), la aplicación de este compuesto en la industria al igual que la manera en la que este es producido y las especificaciones necesarias en dichos métodos.

El óxido de etileno es un gas inflamable de aroma dulce que puede ser disuelto con facilidad en agua alcohol y gran parte de solventes orgánicos; El principal uso de este gas es para poder elaborar sustancias químicas derivadas de este compuesto, algunos ejemplos son, el etilenglicol, surfactantes entre otros compuestos, dichos productos son usados en la industria para la manufactura de fibras de poliéster y vidrio, anticongelantes o la producción de ciertos

plásticos.  

Por estás mismas razones el uso del C2H4O industrialmente tiene una importancia alta en su demanda y como consecuencia de esto se han desarrollado múltiples métodos para su tratamiento adecuado según las necesidades que se den en la industria.

Objetivos:

Los objetivos de este entregable es poder comprender la síntesis y el procedimiento que se lleva a cabo en la producción de C2H4O, al igual que se plantea aprender en su totalidad como describir adecuadamente las etapas de un proceso industrial al igual que su representación correcta en diagramas identificando en su totalidad las operaciones unitarias, componentes y variables que intervienen en dicho procedimiento.

Métodos:

La producción de oxido de etileno presenta muchos procesos para su obtención entre estos existe la oxidación directa, por medio de la clorhidrina, por métodos electroquímicos, estos métodos son diferentes, algunos representan costos de producción más altos por el equipo utilizado y otros en comparativa presentan un rendimiento menor a otros.

Para este trabajo se presentarán los métodos de obtención por medio de clorhidrina y el proceso de oxidación directa por oxígeno.  

Reacciones químicas del proceso y consideraciones

La reacción que se da en el proceso de obtención del óxido de etileno es la siguiente:

[pic 1]

Este proceso se fundamenta principalmente en como es que los reactivos son absorbidos por el catalizador de plata pero principalmente se da ya que el oxigeno adherido a la superficie deja el átomo adherido y posteriormente se da una combustión el etileno y cuando estos procesos se combinan es la manera en la que el óxido de etileno es generado.

Sin embargo para que este proceso pueda darse son necesarias ciertas condiciones para que el rendimiento de obtención sea mucho más eficaz estos parámetros incluyen temperatura la cual no debe sobrepasar los 300° C ni bajar de los 180° C aproximadamente y las presiones empleadas en los procesos tienen que estar entre los 10 y 20 bares y se tienen que llevar a cabo procesos de purificación de los productos en torres de destilación. Con estas condiciones es posible generar un rendimiento del proceso donde la obtención del óxido es bastante alta.

En cuanto a la reacción que se da en el proceso vía clorhidrina es una reacción entre el etileno y el ácido hipocloroso.

[pic 2]

Y posteriormente para poder obtener el óxido de etileno se tiene que hacer reaccionar el primer producto con hidróxido de calcio:

[pic 3]

Estas son las reacciones que son llevadas a cabo a lo largo del proceso con uso de clorhidrina, el cambio se da principalmente ya que para este proceso no se realiza una oxidación directa lo que crea la necesidad de usar formas diferentes para que las reacciones puedan darse evitando la formación de compuestos no deseados.

Proceso de oxidación directa con oxigeno:

• Operaciones unitarias:

Mezclado, absorción, stripping, refinamiento y desorción.  

• Materias primas, productos, subproductos

Agua, metano, dióxido de carbono, etileno, oxigeno, óxido de etileno, monoetanolamina, bicarbonato de potasio, carbonato de potasio.

Proceso por medio de clorhidrina:

• Operaciones unitarias:

Mezclado, empacamiento por torres,

• Materias primas, productos, subproductos

Agua, metano, dióxido de carbono, etileno, oxigeno, óxido de etileno, monoetanolamina, ácido hipoclórico

Descripción de procedimientos:

Para el procedimiento por medio de la clorhidrina primeramente se inicia con una corriente de etileno, una de cloro y una de agua, estas corrientes se procesan a una torre de relleno, una vez en la torre el cloro se disuelve en agua para formar ácido hipocloroso y posteriormente la corriente de etileno reacciona con este ácido formando la clorhidrina, al mismo tiempo de obtiene por una reacción secundaria el dicloroetano por la reacción entre el etileno y el cloro, aún así existe una alternativa que minimiza la reacción y esto se logra disolviendo el cloro en agua con la ayuda de una torre de mezclado, sin embargo este pasó tendría que hacerse antes de llegar a la torre de relleno, finalmente la clorhidrina se trata con una solución de hidróxido de calcio o potasio calentándola a aproximadamente 100° C esto dando como resultado el óxido de etileno.

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