Fabrica de producción de oxido de etileno

ANTECEDENTES
El óxido de etileno (oxirano) y el acetaldehído son los productos de oxidación parcial e isómeros más sencillos del etileno. Corresponden, por su facilidad de reacción y por sus numerosos productos derivados de los mismos de importancia industrial, a los productos intermedios principales que se obtienen del etileno. No obstante, ambos consumen bastante menos etileno que el que sedestina a polietileno, e incluso en Europa occidental al que se dedica a la producción de cloruro de vinilo como se muestra en la tabla siguiente de usos del etileno en Alemania, Europa occidental y EE.UU:
Tabla 1. Usos del etileno en Alemania, Japón, Europa Occ. Y EE.UU. (en %)
Producto | Alemania | Japón | Europa Occ. | EE.UU |
| 1976 | 1977 | 1977 | 1975 | 1977 | 19821) | 1976 | 1977 |19801) |
Polietileno (alta presión y baja presión) | 52 | 42 | 42 | 52 | 55 | 54 | 42 | 43 | 46 |
Cloruro de vinilo | 12 | 17 | 17 | 18 | 18 | 19 | 12 | 12 | 12 |
Óxido de etileno y derivados | 12 | 13 | 13 | 13 | 11 | 11 | 21 | 18 | 19 |
Acetaldehído y derivados | 11 | n.p. | n.p. | 7 | n.p. | n.p. | 3 | 3 | 3 |
Etilbenceno/Estireno | 6 | 8 | 8 | 7 | 7 | 7 | 8 | 9 | 8 |
Otros (etanol,acetato de vinilo, alcoholes y oleofinas lineales, 1, 2-dibromoetano, cloruro de etilo, etilenimina, aldehído propiónico) | 7 | 20 | 20 | 3 | 9 | 9 | 14 | 15 | 15 |
1) Estimado n.p. = no publicado
El óxido de etileno, desde su descubrimiento por A. Wurtz en 1859 y su primera obtención industrial en 1925 por la UCC hasta hoy, ha tenido una expansión enorme en su producción. La tabla del margenresume, por cuanto se sabe, las cifras de producción de los países industriales más importantes. La capacidad mundial alcanzó en 1977 aproximadamente los 6 millones de toneladas anuales.
Paralelamente al desarrollo de la capacidad de producción se modificaron las formas de síntesis que partían del proceso histórico en dos etapas (con la clorhidrina del etileno como producto intermedio), hastallegar a lograr la oxidación directa de etileno, mucho más económica en enormes instalaciones, con capacidades hasta 360 000 toneladas al año. Así, por ejemplo, a mediados de los años cincuenta, casi la mitad de la producción de óxido de etileno en los EE.UU. provenía todavía de la clorhidrina de etileno; a partir de 1975, toda la producción era exclusivamente por oxidación directa del etileno.
En1931 consiguió T. E. Lefort la primera oxidación directa del etileno a óxido de etileno, que luego, en 1937, la UCC pudo transformar en proceso industrial. Posteriormente, participaron también otras empresas con perfeccionamientos para su desarrollo, que principalmente fueron progresos en la obtención del catalizador. No obstante, continúa siendo la plata el componente más activo y selectivo de loscatalizadores.
La oxidación parcial del etileno con catalizadores de plata es una reacción exotérmica:
Pero está acompañada principalmente por otras dos reacciones secundarias aún más exotérmicas, que son la combustión total del etileno, que produce la cantidad principal de CO2 y la reoxidación del óxido de etileno:
Los procesos industriales alcanzan una selectividad del 65-70% en óxido deetileno, en los que se produce un desprendimiento de calor de 110-120 kcal (503 kJ)/mol etileno. Teniendo en cuenta el mecanismo de reacción ver ecuaciones (6-8), la selectividad máxima posible en óxido de etileno llega sólo al 80%.
La activación específica del O2 en la superficie metálica de la plata es el fundamento principal de su actividad catalítica. Primero, el oxígeno se absorbemolecularmente a la plata y de esta forma reacciona con el etileno para dar óxido de etileno. El oxígeno atómico que se produce no puede formar más óxido de etileno, sino que quema el etileno y el óxido de etileno, dando CO y H2O:
Los catalizadores industriales contienen, en general, hasta un 15% en peso de Ag en forma de capa fina depositada en un soporte. Todas las demás características específicas...