Derivados del Etileno El eteno o etileno es el miembro ms simple de los alquenos. Es un gas incoloro, con un olor agradable y su frmula es:

Es ligeramente soluble en agua. Arde con una llama brillante. Tiene un punto de fusin de -169,4 C y punto de ebullicin de -103,8 C. Se produce comercialmente mediante "cracking" de petrleo y a partir del gas natural. En agricultura se utiliza como colorante y agente madurador de muchos frutos.

Productos qumicos derivados del etileno - Polietileno - Cloruro de vinilo - Estireno - xido de etileno - Acetato de vinilo - Acetaldehdo - Etanol - Aldehdo propinico (propanal) - Cloruro de etilo (cloroetano)

-Polietileno Se denomina polietileno a cada uno de los polmeros del etileno. La fabricacin de polmeros consume el 60% del etileno que se produce. El polietileno es probablemente el polmero que ms se ve en la vida diaria. Es el plstico ms popular del mundo. Existen, bsicamente, dos tipos de polietileno, el polietileno de baja densidad (Low Density PolyEthylene LDPE) y el polietileno de alta densidad (High Density PolyEthylene HDPE). Tambin se pueden distinguir el polietileno lineal de baja densidad y el polietileno de peso molecular ultra-alto (Ultra High Molecular Weight PolyEthylene UHMWPE). - El polietileno de alta densidad es un polmero de cadena lineal no ramificada.

Se obtiene por polimerizacin del etileno a presiones relativamente bajas (1-200 atm), con catalizador alquilmetlico o un xido metlico sobre slice o almina . Su resistencia qumica y trmica, as como su impermeabilidad y dureza son superiores a las del polietileno de baja densidad. Se emplea en la construccin y

tambin para fabricar prtesis, envases, bombonas para gases y contenedores de agua y combustible. Los objetos fabricados con HDPE se identifican, en el sistema de identificacin americano SPI (Society of the Plastics Industry - El polietileno lineal de baja densidad se obtiene polimerizando el etileno con un alqueno (especialmente 1-buteno) a baja presin, en disolucin, suspensin o fase gaseosa y en presencia de catalizadores. Se trata de un polmero con ramificaciones muy cortas y uniformes que hacen que su temperatura de fusin y su resistencia a la traccin y al agrietamiento sean superiores a las del polietileno de baja densidad. Se utiliza en el recubrimiento de cables y en la fabricacin de objetos moldeados por extrusin o soplado.

Polietileno de baja presin Hasta el ao 1949 se pensaba, en los medios de la especialidad, que el etileno solamente se poda polimerizar a alta presin. Entonces encontr el profesor Karl Ziegler, en los aos 1949-1955, un camino completamente nuevo para la obtencin del polietileno a la presin normal. Cuando se inyecta etileno en una suspensin de etilato de aluminio y ster titnico en un aceite, se polimeriza el etileno con desprendimiento de calor y forma un producto macromolecular. De esta manera se pueden unir en una macromolcula ms de 100.000 monmeros (frente a los 2.000 monmeros en el mtodo de la alta presin), Este alto grado de polimerizacin confiere al polietileno de baja presin una solidez y dureza especialmente elevadas. El campo de aplicacin del este polietileno, el Z-polietileno como le llam el descubridor, es el mismo que el del polietileno de alta presin, pero es esencialmente apropiado para objetos que precisan una gran solidez y rigidez, como las tuberas, que con paredes de pequeo espesor resisten altas presiones. La elaboracin del producto se hace de manera anloga a la del polietileno de alta presin, es decir, mediante prensas. Sin embargo, la temperatura de elaboracin del producto Z es ms elevada, a causa del mayor grado de polimerizacin. Puede llegar a 170 C. - El polietileno de baja densidad es un polmero de cadena ramificada.

Se obtiene por polimerizacin del etileno a altas presiones (aproximadamente 1200 atm y 200 C) con oxgeno o catalizador de perxido y por mecanismo de radicales libres. Es un slido ms o menos flexible, segn el grosor, ligero y buen aislante elctrico. Se trata de un material plstico que por sus caractersticas y bajo coste se utiliza mucho en envasado, revestimiento de cables y en la fabricacin de tuberas. Los objetos fabricados con LDPE se identifican, en el sistema de identificacin americano SPI (Society of the Plastics Industry)

Polietileno de alta presin

Para la obtencin del polietileno de alta presin es preciso un etileno muy puro. No solamente deben eliminarse las impurezas inorgnicas, como los compuestos de azufre, el xido de carbono, el anhdrido carbnico y otros, sino tambin el metano, el etano y el hidrgeno que, aunque no tomen parte en la reaccin de polimerizacin, actan como diluyentes en el mtodo de alta presin e influyen en la marcha de la reaccin. Para obtener el etileno puro se utilizan lavadores, que actan a modo de columnas, en ellas se evaporan sobre todo los componentes de ms bajo punto de ebullicin, como el metano (punto de ebullicin -161,4 C) y el hidrgeno (punto de ebullicin -252,78 C) y salen por la cabeza de la columna. Los componentes de ms alto punto de ebullicin, como el etano (punto de ebullicin -88,6 C) y los hidrocarburos inmediatamente superiores, con mucho etileno, se renen en el fondo de la columna. Luego se utiliza una columna o lavador de etano, en la que tiene lugar la separacin completa del etileno de todos los hidrocarburos con punto de ebullicin ms alto. Estos salen por el fondo, mientras que por la cabeza lo hace el etileno puro. El etileno puro se mezcla entonces con oxgeno (que acta como catalizador) en una proporcin del 0,1 al 0,2 %. Esta mezcla se comprime, mediante compresores, a presiones de 1000 a 2000 atm y, pasando por un separador de aceite, se hace llegar al reactor, en el que tiene lugar el proceso de polimerizacin. El polietileno, todava caliente, se extrae finalmente por un extrusor, donde se refrigera y sale de l ya slido para ser seguidamente troceado, mediante un dispositivo picador, en pequeos granos, que sirven de materia prima para la fabricacin de objetos de todas clases. - El polietileno de alta densidad se produce normalmente con un peso molecular que se encuentra en el rango entre 200.000 y 500.000, pero puede ser mayor. El polietileno con peso molecular entre 3.000.000 y 6.000.000 se denomina UHMWPE (Ultra High Molecular Weight Polyethylene). Con este material se producen fibras, tan fuertes, que pueden utilizarse para fabricar chalecos a prueba de balas. Fabricacin de artculos de polietileno El polietileno se suministra generalmente en forma de grnulos de unos 3mm de dimetro, ya en su estado natural o con un antioxidante o un pigmento. La mayor parte de los artculos terminados hechos con polietileno se fabrican por extrusin. La extrusin se hace sobre alambres para la fabricacin de cables, o en forma de tubos de pared gruesa para instalaciones de abastecimiento de agua o fbricas de productos qumicos, en monofilamento para tejidos, en pelcula, ya como lmina plana, ya como tubo ancho de pared delgada, ya como lmina plana sobre una hoja de papel. En general, se usan mquinas de extrusin del tipo de husillo y los grnulos se introducen en fro. La temperatura de extrusin vara considerablemente, segn la naturaleza del artculo terminado, entre temperaturas prximas al punto de fusin para secciones gruesas y temperaturas prximas a la temperatura de descomposicin (300 C) cuando el objeto es de accin delgada y puede enfriarse rpidamente sin que se deforme. En el moldeo por inyeccin, pueden usarse velocidades elevadas de moldeo en virtud del elevado punto de solidificacin del polietileno. El moldeo por extrusin del polmero fundido se hace en mquina de husillo y con un molde grande calentado provisto de orificios para la expulsin del aire, que se enfra progresivamente desde el extremo ms alejado del extrusor mientras se mantiene la alimentacin del molde; as se fabrican artculos que pesan 45 o ms kilogramos. Para la fabricacin de artculos huecos, como botellas, se usa un procedimiento parecido al de soplado del vidrio. Se usan tambin el moldeo por compresin y la conformacin de lminas previamente formadas.

Moldeo de Polietileno por inyeccin El polietileno en forma de lminas o tubos puede soldarse, usando una corriente de nitrgeno a 200 C, y una barra de polietileno. Puede usarse metal perforado para reforzar una junta soldada. Si es necesario incorporar un antioxidante o un pigmento antes de la fabricacin, puede hacerse sobre rodillos abiertos, en mezcladores internos o en mquinas de extrusin del tipo de husillo. Si el extrusor usado para la fabricacin del artculo final es apropiado, puede ser suficiente introducir una mezcla mecnica de grnulos de polietileno natural con grnulos compuestos de un concentrado del antioxidante o el pigmento, pues esto puede conducir a una dispersin adecuada en el artculo final. - Cloruro de vinilo PROCEDENCIA Y APLICACIONES Aplicaciones: El cloruro de vinilo se emplea en su casi totalidad (96-98%) para la fabricacin de cloruro de polivinilo o polivinilcloruro (PVC). El restante 2-4% se emplea en la sntesis de hidrocarburos clorados especficos, como el 1,1,1-tricloroetano; el 1,1,2-tricloroetano, y el cloruro de vinilideno. A nivel industrial, se usa el cloruro de vinilo para la produccin de polmeros (ATRI, 1985). Aproximadamente el 25% de la produccin mundial de cloro se utiliza para la produccin de cloruro de vinilo. Procedencia / fabricacin: Se fabrica a travs de la combinacin por adicin de gas clorhdrico al acetileno, o por la descomposicin del 1,2dicloretano, originndose como producto secundario gas clorhdrico. El cloruro de polivinilo (PVC) es polmero del cloruro de vinilo. El cloruro de vinilo se obtiene a partir del etileno mediante el siguiente proceso:

Es un lquido incoloro o gas en ausencia de inhibidores, de olor agradable. Es txico por inhalacin e ingestin. Es muy inflamable y sus vapores son muy explosivos. Debido a la accin del oxgeno y la luz se polimeriza y constituye el cloruro de polivinilo (PVC) cuya frmula es la siguiente:

En la unidad de Cloracin, el cloro gaseoso reacciona directamente con el Etileno (un gas petroqumico), generando el dicloroetano, un lquido incoloro de alta pureza. Este proceso de cloracin directa permite altas tasas de conversin, con baja generacin de residuos, evitando el gasto de insumos para su tratamiento. Los gases residuales (bsicamente el aire presente en el cloro y una pequea fraccin de etileno no reaccionado) son utilizados como combustible de una caldera que genera calor y produce cido clorhdrico. Cuando el dicloroetano es calentado hasta temperaturas de alrededor de 500 grados Celsius, sus molculas se separan en cloruro de vinilo y cloruro de hidrgeno, en un proceso conocido como pirolisis. Esta reaccin ocurre en hornos calentados por aceite combustible o gas. Luego de esta reaccin, la mezcla debe ser rpidamente enfriada, lo que ocurre en intercambiadores de calor, generando vapor. En seguida, la mezcla pasa por columnas de destilacin para separar el cloruro de vinilo del cloruro de hidrgeno y del dicloroetano no reaccionado. Este ltimo es reciclado para la pirolisis tras un proceso de destilacin. El cloruro de hidrgeno es enviado para la unidad de oxicloracin. El proceso de pirolisis no genera residuos, pues todos sus productos son aprovechados o reciclados. Por ejemplo: el dicloroetano no reaccionado es purificado, consumiendo el vapor generado en el enfriamiento de la mezcla. Al Dicloroetano tambin es obtenido a partir de la oxicloracin del etileno, utilizando como materia prima el cloruro de hidrgeno generado en la pirolisis, en presencia de un catalizador y con consumo del oxgeno del aire. La reaccin libera grandes cantidades de energa redistribuida bajo la forma de vapor para otros consumidores en la planta. Ese proceso de oxicloracin produce dicloroetano menos puro que el de cloracin. Por lo tanto, el dicloroetano debe ser sometido a un proceso de destilacin antes de ser enviado a la pirolisis. Destilacin del dicloroetano: en este proceso, el Dicloroetano proveniente de la oxicloracin y de la pirolisis (igual que el eventual dicloroetano adquirido de otras fuentes) es tratado para alcanzar el nivel de especificacin exigido para producir cloruro de vinilo. El proceso incluye la separacin de pequeas cantidades de cloro, hierro, cloruro de hidrgeno, agua, y otros componentes rganoclorados. El producto de esa separacin es enviado para la misma unidad que trata los gases de la cloracin, que como y se ha dicho, genera vapor y cido clorhdrico, que puede ser vendido o utilizado internamente. Como se observa, todos los procesos son ambientalmente eficaces, porque todo ha sido diseado para recuperar calor y vender o reciclar internamente los productos obtenidos. Adems de eso, todos los efluentes generados pasan por tratamientos fsico-qumicos y biolgicos. (Figura anexa) Efectos caractersticos Seres humanos/mamferos: Este gas, muy inflamable, txico y de efectos narcticos, irrita los ojos, la piel y las vas respiratorias. La exposicin reiterada conduce a lesiones hepticas, renales y esplnicas, pudiendo desarrollarse en algunos casos tumores malignos. Pueden existir concentraciones txicas en el aire sin que se perciba un olor alarmante. El cloruro de vinilo ejerce efectos cancergenos y teratgenos (su inhalacin produce malformaciones y distrofias esquelticas) tanto en los animales como en el ser humano. Durante su descomposicin trmica, se forman gases cidos que producen irritacin ocular, nasal y farngea. COMPORTAMIENTO EN EL MEDIO AMBIENTE Agua: El cloruro de vinilo es muy persistente en el agua, si no se evapora. Sin embargo, hasta el momento no se conocen efectos nocivos sobre organismos acuticos (UBA, 1986). Es poco probable su acumulacin en la cadena alimentaria acutica (BUA 1989). Aire: Cuando el gas puesto a presin se expande, se forman nieblas fras ms pesadas que el aire. stas se evaporan fcilmente y se combinan con el aire originando mezclas txicas y explosivas. Debido a las propiedades fsicoqumicas del cloruro de vinilo, es probable que se acumule en la atmsfera.

Tiempo de vida media: En condiciones ambientales normales, el cloruro de vinilo es extraordinariamente persistente. Su tiempo de vida media en el suelo en condiciones anaerbicas asciende a ms de 2 aos. Su degradacin aerbica en instalaciones de clarificacin y en aguas superficiales, as como en cultivos bacterianos aislados de 20-120 mg/l, requiere un perodo mnimo de 5 semanas (UBA, 1986). Con la participacin de radicales oxhidrilos, el tiempo medio de vida media se reduce a 66 horas. En los casos de hidrlisis, el tiempo de vida media es inferior a 10 aos (calculado para una temperatura de 25C) (RIPPEN, 1991). En la troposfera, el tiempo de vida media es de 11 semanas (degradacin abitica) (ATRI, 1985). La BUA (1989) informa sobre un promedio de tiempo de vida media que oscila entre 2,2 y 2,7 das. El cloruro de polivinilo (PVC) El PVC es un material termoplstico, es decir, se reblandece al calentarlo (140 a 250 C), pudiendo moldearlo fcilmente. Cuando se enfra recupera la consistencia inicial adoptando la nueva forma. En su estado original es un polvo de color blanco. Es ligero, inerte e inocuo. Resiste al fuego (no propaga la llama), aislante (trmico, elctrico y acstico), impermeable y reciclable. Es el plstico que menos depende del petrleo puesto que en su composicin interviene el Cl en gran parte.

Obtencin de PVC

El PVC es una resina termoplstico, producida cuando las molculas de cloruro de vinilo se asocian entre s, formando cadenas de macromolculas. Este proceso es llamado de polimerizacin, y puede ser realizado de varias maneras. Se pueden utilizar dos procesos, llamados polimerizacin en suspensin y polimerizacin en emulsin. Ambos usan un proceso semicontnuo, en el que los reactores se alimentan con el monmero cloruro de vinilo, con los aditivos, catalizadores y agua (la reaccin de polimerizacin del PVC ocurre en medio acuoso). Las diferencias entre los procesos suspensin y emulsin se manifiestan en el tamao y en las caractersticas de los granos de PVC obtenido, y por lo tanto, cada proceso es elegido segn las aplicaciones y resultados que se quieren obtener con el PVC. Despus del final de la reaccin, se agotan los reactores y la mezcla de agua y PVC es separada del monmero no reaccionado. El PVC es centrifugado, secado y embalado. El agua es reciclada o tratada en la unidad de tratamiento de efluentes. Como el VCM tiene propiedades txicas, es muy importante que no se lo libere para la atmsfera ni permanezca en el producto. Por eso, varias etapas del proceso y las caractersticas de los equipamientos donde l ocurre fueron

concebidas para evitar tales prdidas: esto asegura que nuestras resinas contengan sistemticamente menos que 1g de VCM por tonelada de PVC. (Figura anexa) - Estireno El estireno se obtiene a partir de etileno y benceno mediante el siguiente proceso:

El etilbenceno y el reciclado de etilbenceno es combinado con vapor y precalentado por intercambio de calor con el producto a la salida del reactor. Antes de entrar el reactor se mezcla con ms vapor que sale de un sobrecalentador que eleva la temperatura del vapor a 800C. Esta mezcla es alimentada a los reactores donde se produce la reaccin. El efluente del reactor pasa por un intercambiador de calor donde es refrigerado. El condensado es separado en gas de venteo (mayormente hidrgeno), agua de proceso y fase orgnica. El gas de venteo es removido por un compresor para se usado como combustible o para recuperacin de hidrgeno. El agua de proceso es separada de materiales orgnicos y reutilizada. La fase orgnica es bombeada con inhibidores de polimerizacin a un tren de destilacin.

El estireno se polimeriza lentamente a temperatura ambiente. Su velocidad de polimerizacin aumenta al aumentar la temperatura. El poliestireno es el producto resultante de la polimerizacin del estireno. Tiene la siguiente frmula:

El poliestireno es un plstico econmico y resistente. Existen diferentes tipos dependiendo de la disposicin espacial de los grupos fenilo (poliestireno atctico y sindiotctico). Asimismo existen otros tipos de poliestireno dependiendo de los aditivos utilizados en el proceso de fabricacin y del proceso de fabricacin en s(poliestireno de impacto, poliestireno expandido). Adems el poliestireno es la base de diversos copolmeros (estireno-acrilonitrilo). Probablemente sea el plstico ms popular despus del polietileno. Con el se fabrican cajas para computadoras,

maquetas, juguetes, recipientes de uso industrial y domstico, recubrimientos de paredes, revestimientos internos de refrigeradores y otros muchos objetos y componentes.

Poliestireno de impacto Aplicaciones del poliestireno

. Envase de yogur fabricado Caja de CD fabricada mediante mediante extrusin - termoformado moldeo por inyeccin. La parte de una mezcla de poliestireno transparente es de poliestireno choque y cristal. cristal y la opaca de poliestireno choque. Maquinilla de afeitar de poliestireno choque fabricada mediante moldeo por inyeccin.

Embalaje de poliestireno expandido.

Recipiente para comidas.

- xido de etileno El xido de etileno se obtiene a partir del etileno mediante una reaccin que se lleva a cabo en fase gaseosa, haciendo pasar el etileno y el oxgeno por una columna con un catalizador a base de sales de plata dispersas en un soporte slido.

Es incoloro y de olor muy agradable, miscible en agua y en muchos disolventes orgnicos. Su punto de fusin es de -113,3C, su punto de ebullicin de 10,7C y su densidad en estado lquido es 0,882. El xido de etileno, como tal, se usa para madurar fruta, como agente esterilizante, desinfectante, herbicida y fumigante. Sus aplicaciones como materia prima son innumerables, siendo su derivado ms importante el etilenglicol. Procesos de la produccin de xido de etileno Las tecnologas publicadas por las tres compaas lderes en la produccin de Oxido de Etileno empleando Oxgeno como oxidante presentan similitudes entre si. El proceso se compone en todos los casos por cuatro etapas constituyentes: Oxidacin. Etileno, Oxgeno y gas de reciclo se comprimen e ingresan a un reactor o tren de reactores multitubulares (1), empleando un catalizador a base de Plata. El Oxido de Etileno corresponde al nico producto de la reaccin principal. Existe paralelamente una reaccin secundaria de combustin de Etileno responsable de la generacin de los nicos dos subproductos, Dixido de Carbono y Agua. La temperatura de oxidacin es controlada circulando Agua a temperatura de ebullicin en la camisa del reactor. Absorcin de Oxido de Etileno. El Oxido de Etileno contenido en los gases de salida del reactor es absorbido con Agua (2). Absorcin de Dixido de Carbono. Parte (SD, Shell) o todo (UC) el gas de salida del absorbedor de Oxido de Etileno es alimentado a un sistema de absorcin de Dixido de Carbono (3,4) antes de ser recirculado al reactor. Purificacin de Oxido de Etileno. La solucin de Oxido de Etileno proveniente del absorbedor de Oxido de Etileno es tratada en un sistema de fraccionamiento, obtenindose as el Oxido de Etileno purificado. (5 o 5, 6, 7) La cantidad de equipos presentes en la purificacin de Oxido de Etileno dependern de los requerimientos en cuanto a la pureza del producto.

Los procesos tradicionales de purificacin consisten en una columna para eliminar el Agua o material pesado y otras dos columnas para rectificar el producto y eliminar los componentes livianos. Si el inters se centra en la produccin de Glicoles, se puede proceder a eliminar los componentes ligeros, pero no el total de Agua, ya que la produccin de Glicol se realiza por hidrlisis. La solucin de Agua y Oxido de Etileno necesaria para la produccin de Glicoles tpicamente vara entre 8 y 12 % en peso de Oxido de Etileno. Esta concentracin dictar la distribucin entre Monoglicol, Diglicol, Triglicol

El etilenglicol se obtiene por adicin de agua al xido de etileno:

El etilenglicol es un lquido incoloro, poco voltil, viscoso y soluble en agua y en muchos componentes orgnicos. Su punto de fusin es de -13 C, su punto de ebullicin de 195 C y su densidad es 1.1155. Tiene dos aplicaciones principales. Una es como anticongelante en el circuito de refrigeracin de los motores y otra como diol para la obtencin de polisteres, entre stos el ms importante es el tereftalato de polietileno (PET).

- Acetato de vinilo La mayor parte de la produccin de acetato de vinilo se obtiene mediante el llamado proceso Wacker, haciendo reaccionar etileno, oxgeno y cido actico en presencia de un catalizador de paladio:

Es un lquido incoloro, muy inflamable, soluble en la mayora de los disolventes orgnicos e insoluble en agua. Se polimeriza espontneamente dando lugar al poliacetato de vinilo o acetato de polivinilo (PVA) cuya frmula es la siguiente:

De este polmero se derivan otros como el alcohol polivinlico y el copolmero poli(acetato de vinilo-co-alcohol vinlico). Estos productos constituyen la base de muchos adhesivos y pinturas de emulsin de agua.

- Acetaldehdo La forma ms habitual de obtener acetaldehdo es el proceso Wacker, en el cual se hace burbujear etileno y oxgeno en una solucin acidificada de PdCl2-CuCl2 :

El acetaldehdo es un lquido incoloro y voltil, con un penetrante olor a frutas. Es importante como intermedio en la fabricacin de numerosos productos qumicos, medicamentos y plsticos, incluidos el cido etanoico (cido actico), el butanol (alcohol butlico), el tricloroetanal (cloral) y la piridina. Es miscible con agua y con la mayora de los disolventes orgnicos comunes. - Etanol El etanol industrial se obtiene en la actualidad por hidratacin de etileno en presencia de catalizador de cido fosfrico en celita.

Tiene modestas aplicaciones como materia prima para steres etlicos, disolventes, productos de bao y tocador y diversas aplicaciones de menor importancia. - Aldehdo propinico (propanal) La reaccin oxo con etileno produce aldehdo propinico (propanal). El aldehdo propinico puede reducirse al alcohol n-proplico (1-propanol) que se utiliza como disolvente u oxidarse a cido propinico (cido propanoico) cuyas sales de sodio o calcio son inhibidores de la descomposicin del pan y se emplean, en general, como inhibidores de moho y fungicidas de alimentos.

- Cloruro de etilo (cloroetano) La mayor parte de la produccin de cloruro de etilo (cloroetano) se obtiene mediante la adicin en fase lquida de HCl a etileno con catalizador de AlCl3.

El cloruro de etilo tiene aplicaciones como refrigerante, anestsico y en la produccin de etilcelulosa. Tambin se empleaba para la produccin de tetraetilo de plomo, un aditivo de la gasolina. Sin embargo esta aplicacin est teniendo cada vez menor importancia al desaparecer del mercado las gasolinas con plomo