L’industria petrolchimica si occupa della trasformazione del petrolio e del gas naturale in prodotti chimici detti fine chemicals.
Prodotti dell’industria petrolchimica
Svariati sono i prodotti dell’industria petrolchimica e i più importanti sono: metano, etene, etino, propene, butene, butadiene e isoprene.
Metano
Il metano è ottenuto dal gas naturale, dalla raffinazione del petrolio o come sottoprodotto di altri processi. L’uso maggiore del metano per usi non-petrolchimici consiste nella preparazione dell’idrogeno che viene usato nella sintesi dell’ammoniaca. In presenza di Fe3O4 quale catalizzatore il metano dà luogo alla reazione:
CH4 + H2O → CO + 3 H2
e
CO + H2O → CO2 + H2
Alternativamente la combustione del metano può fornire calore e vapore acqueo:
CH4 + 2 O2 → CO2 + 3 H2O
L’anidride carbonica prodotta può reagire con il metano a 900 °C in presenza di nichel quale catalizzatore secondo la reazione:
CH4 + CO2 → 2 CO + 2 H2
L’acqua prodotta può reagire anch’essa con il metano secondo la reazione:
CH4 + H2O→ CO + 3 H2
Metanolo
Il metanolo CH3OH è il secondo maggior prodotto ottenuto dal metano e tale metodo ha sostituito quello di ottenimento del metanolo ottenuto dalla distillazione del legno. La reazione avviene a 350 °C e a 300 atm in presenza di ZnO quale catalizzatore:
2 CH4 + O2 → 2 CH3OH
Il metanolo può quindi essere ossidato per la produzione della formaldeide che trova applicazioni nella sintesi di polimeri:
2 CH3OH + O2 → 2 CH2O + 2 H2O
Il metano inoltre dà luogo alla formazione di quattro alogeni alcani CH3Cl, CH2Cl2, CHCl3 e CCl4 per clorurazione.
Il metano reagendo con lo zolfo dà luogo alla formazione di solfuro di carbonio usato nell’industria del rayon.
Etene
L’etene o etilene H2C=CH2 è prodotto da propano, butano e da cracking di sostanze derivanti dal petrolio quali nafta, cherosene e cherosene. Il processo più usato per ottenere l’etene è quello in cui si parte dall’etano che è più prezioso come materia prima che non come combustibile:
C2H6 → H2C=CH2 + H2
La maggior parte dell’etene prodotto viene utilizzato per produrre polietilene, mentre una certa quantità viene in presenza di ossido di argento quale catalizzatore dà luogo alla formazione di etanale:
2 H2C=CH2 + O2→ 2 CH3CHO
L’etanale ottenuta viene idrolizzata a 100 °C per ottenere il glicole etilenico usato sia come antigelo che nella sintesi di poliesteri:
CH3CHO + H2O → HO-CH2CH2-OH
L’etene può subire reazione di clorurazione per dare l’1,2-dicloroetano:
H2C=CH2 + Cl2→ ClCH2CH2Cl
L’ 1,2-dicloroetano se viene riscaldato a 500 °C a portato alla pressione di 15-30 atm dà cloruro di vinile e acido cloridrico:
H2C=CH2→ H2C=CHCl + HCl
Il cloruro di vinile costituisce il monomero di partenza per ottenere il polivinilcloruro.
Etino
L’etino o acetilene è l’unico prodotto contenuto in quantità significative di origine petrolchimica che presenta un triplo legame. Oltre che attraverso il metodo tradizionale di sintesi a partire dal carburo di calcio secondo la reazione:
CaC2 + 2 H2O → HC≡CH + Ca(OH)2
esso può essere ottenuto dal metano secondo la reazione:
2 CH4 → HC≡CH + 3 H2
L’etino viene usato come gas combustibile nel cannello ossiacetilenico.
Il propene viene ottenuto dal propano secondo la reazione:
C3H8 → CH2=CH-CH3 + H2
Il propene, maggior prodotto dell’industria petrolchimica dopo l’etene, trova il suo maggior utilizzo quale monomero nella sintesi del polipropilene, ma può essere utilizzato per ottenere isopropanolo e ossido di etilene.