2.1.- MATERIAS PRIMAS
2.1.1.- Obtención
A continuación se exponen los procesos más representativos para la obtención de las materias primas básicas necesarias para la producción de resinas formofenólicas, así como los tipos de catalizadores y endurecedores más usados (2,5-7).
La producción de fenol "vía cumeno", fue descubierta por H.Hock en Alemania. Este moderno proceso, produce un fenol de alta calidad, apropiado para la obtención de policarbonatos y/o resinas. Alrededor de 4 billones de libras de fenol al año (1997) se producen en Estados Unidos mediante este proceso. De igual forma, la acetona obtenida posee una gran calidad.
Un proceso de oxidación mejorado se combina con avanzada tecnología lo que minimiza la producción de otros productos pesados y maximiza la conversión en la oxidación, obteniendo a su vez material reciclable y siendo éste un proceso limpio y seguro.
Las ventajas del proceso se observan en la tabla 3.
Características del proceso |
Beneficios obtenidos |
Tecnología avanzada |
Mejora la obtención de fenol y acetona. Baja formación de compuestos pesados. |
Optima red de intercambio de calor |
Reduce el consumo de energía |
Tratamiento de agua integrado |
Bajo impacto ambiental. Reducido coste de tratamiento |
Sistema de control avanzado |
Optimiza la mejora de la planta. Eleva la eficiencia de los equipos y aumenta la calidad de productos. |
Tabla 3.- Ventajas del proceso "via cumeno" para la obtención de fenol
En la tabla 4, se exponen algunas de las especificaciones de los productos obtenidos durante este proceso.
Fenol |
Acetona |
||
Pureza |
99.99 % wt. |
Pureza |
99.7 % en peso |
Color |
5 max. |
Color, Pt-Co |
5 max. |
Pto. Congelación |
40.8 ºC min. |
Rango destilación |
0.5 ºC (1 atm) |
Carbonilos |
25 ppm max. |
Aldehidos |
20 ppm |
2- metilbenzofurano |
5 ppm |
Benceno |
1 ppm |
Contenido agua |
150 ppm |
Agua |
0.2 % en peso |
Tabla 4.- Especificaciones de los productos del proceso.
Descripción del proceso
La acetona y el fenol son obtenidos "vía cumeno", mediante una oxidación en fase líquida del cumeno hacia hidroperóxido de cumeno (CHP), seguida por una descomposición catalítica del CHP hacia fenol y acetona. Estos últimos, el cumeno sin convertir y coproductos son destilados mediante una serie de torres de destilación, para recuperar fenol y acetona de gran pureza y reciclar cumeno.
Planta de proceso
En la figura 5 se puede observar una planta típica de producción de fenol "vía cumeno".
Fig. 5 – Planta de proceso para la producción de fenol "via cumeno"
(Foto: Phenolchemie D-4390 Gladbeck)
Reacciones del proceso
Algunas empresas como Solutia Inc. (St. Louis, U.S.A) van a poner próximamente en funcionamiento plantas de producción de fenol para el 2000, siguiendo la siguiente ruta:
Este nuevo proceso evita la producción de cumeno y acetona, y recicla NO2, eliminando corrientes de aguas residuales y emisiones de NOx
La producción en continuo de formaldehido y urea/formaldehido concentrado (Fig.6), se realiza a partir del metanol.
Fig. 6.– Diagrama de proceso para la producción de formaldehido en continuo
El formaldehido se produce mediante la deshidrogenación catalítica del metanol. Se produce la siguiente reacción:
CH3OH + ½ O2 ® HCHO + H2O D H = -159 Kj / mol
El metanol vaporizado es mezclado con aire y gas recirculado, y se hace reaccionar sobre un catalizador hierro-óxido de molibdeno en un reactor de lecho fijo. Este contiene unos tubos rellenos de catalizador. La conversión del metanol es cercana al 99 %, con una selectividad del 94 % para el formaldehido. Los gases de la reacción son enfriados mediante transferencia de calor sensible como único proceso de intercambio de calor y se extinguen con agua o urea-agua en el absorbedor mediante una combinación de platos de válvula y empaques, produciéndose formaldehido acuoso o urea/formaldehido concentrado.
Un absorbedor especial se utiliza para recuperar el metanol perdido, dimetileter y formaldehido por debajo de 10 ppm.
El conversor catalítico reduce las emisiones de formaldehido por debajo de 1 ppm.
A continuación se muestran las especificaciones del proceso:
- Formaldehido 37 – 53 (% en peso)
- Urea/formaldehido (UFC) 71 – 87 (% en peso)
Formaldehido 50 – 61.4 ( " )
Urea 21 – 25.6 ( " )
Otros datos de interés del proceso son: (por tonelada métrica de formaldehido al 37 % se necesitan:)
La planta posee una capacidad de producción entre 5000 y 300000 toneladas métricas al año.
En la figura 7, se muestra una típica planta de producción de formaldenido cortesía de D.B. WESTERN,INC. (U.S.A).
Fig. 7.- Planta típica para la producción de formaldehido.
D.B. WESTERN, INC. (U.S.A).
El catalizador más usual para la obtención de novolacas es el ácido oxálico. Anteriormente se utilizó el ácido clorhídrico, desechado más tarde por formar en el proceso compuestos clorados. Otro catalizador empleado es el ácido sulfúrico.
Para la obtención de resoles se utiliza el NaOH, HMTA, BaOH y la Trietilamina. La utilización de NaOH promueve la adición de formaldehido en las posiciones para de los anillos fenólicos, mientras que en el caso de la Trietilamina se favorece la adición en posiciones orto (8).
El HMTA (2,9) también se utiliza como endurecedor en el proceso de obtención de novolacas. Se prepara con formaldehido y amoniaco. Es soluble en agua y tiene una ligera acción alcalina en disolución acuosa (pH: 7-10). Sus principales ventajas sobre el formaldehido es que es fácilmente manejable, reacciona solo en presencia de catalizadores y aceptores de formaldehido o bajo la influencia de calor, y es barato. Además de estas aplicaciones, se utiliza en industrias de explosivos, farmaceuticas, ...
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