El propileno o propeno (H2C=CH–CH3) es un hidrocarburo perteneciente a los alquenos, incoloro y con un débil olor similar al del petróleo, prácticamente inodoro.[2] Es un homólogo del etileno. Como todos los alquenos presenta el doble enlace como grupo funcional. Es el segundo compuesto más utilizado en la industria química en todo el mundo.[3]
Síntesis
El propeno es uno de los productos de la termólisis del petróleo. Se separa de los demás productos como el etileno por destilación a baja temperatura.
Aplicaciones
El propeno es el producto de partida en la síntesis del polipropileno.
La adición de agua en condiciones polares da iso-propanol que puede ser oxidado a la acetona. En condiciones radicalarias se obtiene n-propanol.
El ácido acrílico se produce actualmente utilizando el proceso de oxidación selectiva del propeno en dos etapas. El propeno es también un compuesto intermedio en la oxidación selectiva en una etapa de propano a ácido acrílico. Este último proceso se investiga intensivamente porque el propano es significativamente más barato en comparación con el propeno.[4][5][6][7]
La tecnología dominante para producir propileno es el craqueo al vapor. La misma tecnología se utiliza para producir etileno a partir de etano. El craqueo del propano produce una mezcla de etileno, propileno, metano, hidrógeno, etc. El rendimiento de propileno es de aproximadamente el 15%. La otra materia prima principal es la nafta, especialmente en Oriente Medio y Asia.[8].
El propileno puede separarse por destilación fraccionada de mezclas de hidrocarburos obtenidas del craqueo y otros procesos de refinado; el propeno de grado de refinería es de aproximadamente 50 a 70%.[9] En Estados Unidos, el gas de esquisto es una fuente importante de propano.
El craqueo catalítico en lecho fluido (FCC) de alta severidad utiliza la tecnología tradicional de FCC en condiciones severas (mayor relación catalizador/aceite, mayores tasas de inyección de vapor, temperaturas más elevadas, etc.) para maximizar la cantidad de propeno y otros productos ligeros. Una unidad de FCC de alta severidad suele alimentarse con gasóleos (parafinas) y residuos, y produce alrededor de un 20-25 m% de propeno en la materia prima junto con mayores volúmenes de gasolina de motor y subproductos destilados. Estos procesos de alta temperatura son caros y tienen una elevada huella de carbono. Por estas razones, las rutas alternativas al propileno siguen atrayendo la atención.[13]
Otros métodos comercializados
En el último siglo se han desarrollado tecnologías de producción de propileno con fines específicos. De ellas, las tecnologías de deshidrogenación del propano, como los procesos CATOFIN y OLEFLEX, se han hecho comunes, aunque siguen constituyendo una minoría del mercado, y la mayor parte de la olefina procede de las tecnologías de craqueo antes mencionadas. Los catalizadores de platino, cromo y vanadio son habituales en los procesos de deshidrogenación del propano.
Mercado e investigación
La producción de propeno se ha mantenido estática en torno a los 35 millones de toneladas (solo Europa y Norteamérica) de 2000 a 2008, pero ha ido aumentando en Asia oriental, sobre todo en Singapur y China.[14] La producción mundial total de propeno es actualmente aproximadamente la mitad de la de etileno.
Se ha explorado el uso de enzimas de ingeniería, pero no se ha comercializado.[15]
Se está investigando el uso de catalizadores portadores de oxígeno para la deshidrogenación oxidativa del propano. Esto presenta varias ventajas, ya que este mecanismo de reacción puede producirse a temperaturas más bajas que la deshidrogenación convencional, y puede no estar limitado por el equilibrio. Esto podría permitir alcanzar conversiones mucho mayores y eliminar la necesidad de una corriente de reciclado con una costosa etapa de separación de propano/propileno.
Cuando la hidrohalogenación del propeno ocurre el presencia de peróxidos la regioselectividad de la reacción se invierte dando como principal producto el 1-halógenopropano (P.Ej: utilizadando HCl se obtiene el 1-cloropropano).[16]
Al hace reaccionar el propeno con un halógeno en tetraclorometano como solvente se produce el 1,2-dihalógenopropano (P.Ej: utilizando I2 se obtiene el 1,2-diyodopropano).[16]
6) Formación de halohidrinas
Cuando la halogenación se produce en presencia de agua se produce el 1-halógeno-2-propanol (P.Ej: utilizando Br2 como halógeno se produce el 1-bromo-2-propanol).[16]
La oxidación con tetróxido de osmio (OsO4) seguido del tratamiento con bisulfito de sodio y agua produce propilenglicol (como mezcla racémica R y S).[16]
También se producirá la reacción de dihidroxilación syn utilizando KMnO4 diluido en medio acuoso básico a baja temperatura.[16]
La polimerización del propileno a polipropileno se puede llevar a cabo de forma radicalaria aunque en la polimerización catalítica se obtienen productos con mejores calidades que además son mejor controlables. Los catalizadores empleados eran originalmente del tipo Ziegler-Natta. En la actualidad se están sustituyendo por otros sistemas basados en zirconocenos.
La hidroformilación del propeno con monóxido de carbono, agua y un catalizador de Co a altas presiones y temperaturas produce butanal como principal producto.[19]
Usos
El propeno es el segundo producto de partida más importante en la industria petroquímica después del etileno. Es la materia prima de una gran variedad de productos. Los fabricantes de polipropileno consumen casi dos tercios de la producción mundial.[20] Los usos finales del polipropileno incluyen películas, fibras, envases, embalajes y tapas y cierres. El propeno también se utiliza para la producción de importantes productos químicos como óxido de propileno, acrilonitrilo, cumeno, butiraldehído y ácido acrílico. En el año 2013 se procesaron unos 85 millones de toneladas de propeno en todo el mundo.[20]
En la industria y los talleres, el propileno se utiliza como combustible alternativo al acetileno en soldadura por combustión (autógena), soldadura fuerte y calentamiento de metales para doblarlos. Se ha convertido en un estándar en los productos BernzOmatic y otros en sustitutos del MAPP,[23] ahora que el verdadero gas MAPP ya no está disponible.
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