Síntesis cloruro de vinilo

Problema 2

Considere la necesidad de fabricar cloruro de vinilo (PVC),  un monómero intermedio para la producción cloruro de polivinilo, un polímero importante (generalmente denominado solo vinilo) que es ampliamente utilizado para tuberías de plástico rígido, accesorios y productos similares.

Las principales vías de reacción son las siguientes.

1. Cloración directa de etileno

[pic 1]

Ocurre espontáneamente a unos pocos cientos de grados Celsius, pero desafortunadamente no da un alto rendimiento de cloruro de vinilo sin producir simultáneamente grandes cantidades de subproductos como dicloroetileno. Otra desventaja es que uno de los dos átomos de cloro caro se consume a producir el subproducto cloruro de hidrógeno, que no se puede vender fácilmente.

2. Hidrocloración de acetileno

[pic 2]

Esta reacción exotérmica proporciona una buena conversión (98%) de acetileno al cloruro de vinilo a 1508C en presencia de catalizador de cloruro mercúrico (HgCl2) impregnado en carbón activado a presión atmosférica. Estas son condiciones de reacción bastante moderadas.

3. Craqueo térmico de dicloroetano de Cloración de Etileno

[pic 3]

La suma de las reacciones (4.3) y (4.4) es igual a reacción (4.1). Esta ruta de reacción de dos pasos tiene la ventaja de que la conversión de etileno en 1,2-dicloroetano en reacción exotérmica (4.3) es aproximadamente 98% a 908C y 1 atm con un Catalizador Friede- artesanal como cloruro férrico (FeCl3). Luego, el intermedio de dicloroetano se convierte al cloruro de vinilo por craqueo térmico de acuerdo con la reacción endotérmica (4.4), que ocurre espontáneamente a 5008C y tiene conversiones tan altas como 65%. La reacción general supone que el dicloroetano sin reaccionar es recuperado completamente del cloruro de vinilo y cloruro de hidrógeno y reciclado. Esta ruta de reacción tiene la ventaja de que no produce dicloroetileno en cantidades significativas, pero comparte la desventaja con la ruta de reacción 1 de produciendo HCl.

4. Crakeo térmico del dicloroetano de Oxicloración de etileno

[pic 4]

En reacción (4.5), que produce 1,2-dicloroetano, el HCl es la fuente de cloro. Esta reacción altamente exotérmica logra una conversión del 95% de etileno a dicloroetano a 2508C en presencia de cloruro cúprico (CuCl2) catalizador, y es un excelente candidato cuando el costo de HCl es bajo.

5. Proceso basado en la cloración de Etileno

[pic 5]

Tiene la ventaja de convertir ambos átomos del molécula de cloro al cloruro de vinilo. Todo el HCl  producido en la reacción de pirólisis se consume en la reacción de oxicloración.

Dada esta información, parece claro que el equipo de diseño rechazaría la ruta de reacción 1 sobre la base de su baja selectividad con respecto a la competencia reacciones (no se muestran) que producen indeseables subproductos.

[pic 6]

Esto deja las otras rutas de reacción como potencialmente atractivo para ser evaluado sobre la base de los precios de los productos químicos Aunque es demasiado pronto para estimar el costo del equipo y su operación, antes de que las operaciones de proceso restantes estén en su lugar, el equipo de diseño normalmente calcula el beneficio bruto (es decir, el beneficio excluyendo los costos del equipo y los costos de operación) para cada camino de reacción y lo usa como un medio para descartar aquellos que no pueden ser rentable.

...