ETILENE

ETILENE

. Idrocarburo di formula CH₂ = CH₂, il più semplice degli idrocarburi olefinici (o alcheni). Gas incolore, infiammabile, di odore piacevole e di sapore dolciastro, leggermente solubile in alcool e in etere. Bolle a −103,8 °C (760 mmHg); solidifica a −169,4 °C. Ha una temperatura critica di 9,90 °C e una pressione critica di 50,5 atmosfere. Come composto insaturo è capace di dare origine a reazioni di addizione con agenti elettrofili, come alogeni o acidi forti.

Con cloro in particolare, sotto pressione ed in presenza di catalizzatori (cloruro di alluminio, cloruro ferrico), dà origine a prodotti di addizione:

o di sostituzione:

La reazione con acido solforico:

porta ad un prodotto che è il composto di partenza di un processo di preparazione industriale dell'alcool etilico.

In presenza di catalizzatori ionici, come cloruro di alluminio o trifluoruro di boro, l'etilene può essere alchilato con idrocarburi paraffinici a dare idrocarburi altamente ramificati usati come carburanti per motori d'aviazione.

Con catalizzatori dello stesso tipo da e. e benzolo si ha etilbenzolo, intermedio nella preparazione dello stirolo.

In presenza di catalizzatori (sostanze capaci di dare radicali liberi quali perossidi organici, azocomposti, ecc.), l'e. può essere polimerizzato a polietilene.

Ossidato parzialmente con acido ipocloroso dà ossido di e., composto che si ottiene pure per combinazione diretta dell'e. con ossigeno in presenza di catalizzatori a base d'argento. Entrambe le reazioni vengono sfruttate nell'industria per la preparazione dell'ossido di etilene.

La reazione con tetracloruro di carbonio, in presenza di un donatore di radicali liberi, quale il perossido di benzoile, è stata sfruttata per la preparazione dell'acido β-cloropropionico (ClCH₂ − CH₂ − COOH).

Si ricorda ancora la reazione dell'e. con cloruro di zolfo che porta alla formazione di iprite (ClCH₂CH₂)₂S.

La produzione dell'e. ha raggiunto cifre ragguardevoli ed è tuttora in continuo aumento in quanto esso è il composto di partenza per un numero notevolissimo di composti di importanza industriale che sono riportati nel seguente schema.

L'e. è presente nei gas di distillazione del carbone. La sua bassa concentrazione (2% circa), però, e la necessità, conseguente, di dover distillare notevolissime quantità di carbone per avere quantità apprezzabili di e., non rendono economica la sua produzione per questa via; nel caso si procedesse alla separazione dell'idrogeno contenuto in detti gas di distillazione, il recupero dell'e. dagli stessi potrebbe rappresentare una vantaggiosa operazione collaterale.

Come tale l'e. non è presente né nel petrolio grezzo né nei gas naturali. Lo è invece, ed in quantità considerevole, nei gas provenienti, come sottoprodotti, da operazioni di cracking termico o catalitico di frazioni del petrolio, e da altre operazioni di raffineria quali reforming, alchilazione, polimerizzazione, ecc.

Altre fonti, ed ancor più cospicue, sono la pirolisi dell'etano, del propano e del butano provenienti o dai gas naturali o da quelli di raffineria ed ancora la pirolisi di frazioni leggere, sempre di raffineria, e dell'olio grezzo. Nel 1955 il 60% dell'etilene europeo è stato prodotto per pirolisi di idrocarburi liquidi, in America invece il 10% proveniva dai gas di cracking, il 40% dalla pirolisi dell'etano ed il 50% da quella del propano.

In uno dei più comuni metodi di cracking impiegati per la produzione dell'e., il materiale da crackizzare (idrocarburi liquidi o gassosi) passa, insieme alla quantità di vapore, variabile da tipo a tipo di frazione trattata, necessaria ad impedire la formazione di coke, in serpentini riscaldati esternamente (forni tubolari) a temperature variabili, sempre in funzione del materiale trattato, da 700 a 900 °C. All'uscita dei serpentini si ha e. misto a varî altri idrocarburi gassosi e una frazione più pesante. Normalmente con un solo passaggio nel forno non si ha conversione completa; pertanto, dopo separazione, la frazione non convertita, previa aggiunta di materiale fresco, viene rimessa in ciclo.

In quantità minore l'e. è anche prodotto, nei luoghi in cui il prezzo dell'alcool è estremamente basso, per disidratazione dell'alcool etilico in presenza di allumina attivata quale catalizzatore, a temperature variabili tra 340 e 395 °C. Pratica attuazione ha anche avuto, in Germania, la preparazione dell'e. per idrogenazione catalitica dell'acetilene.

Operazione fondamentale, che segue necessariamente la preparazione, è la separazione dell'e. dalle altre sostanze che sempre lo accompagnano o che insieme a esso si formano con reazioni concomitanti. Detta operazione viene realizzata in diversi modi.

Alcuni processi operano un frazionamento diretto a bassa temperatura e ad alta pressione: i gas di cracking vengono prima trattati con olî per rimuovere le frazioni di butano ed altre più pesanti. I gas residui sono quindi compressi e seccati. Raffreddati fino a parziale liquefazione, vengono introdotti successivamente, sempre sotto pressione (decrescente da colonna a colonna), in una serie di colonne di distillazione nelle quali si recuperano, via via, il metano, l'etilene, l'etano e il propilene. Variando opportunamente temperatura e pressione, sempre sulla base di quello sopra riportato, altri processi operano un frazionamento diretto a bassa temperatura e a relativamente bassa pressione.

Altri processi ancora adsorbono, sotto pressione, l'etilene e l'etano, contenuti nelle miscele di cracking, a mezzo di un letto mobile di carbone attivo e li desorbono per eluizione con frazioni di idrocarburi a tre atomi di carbonio. La miscela etilene-etano viene successivamente inviata al frazionamento. Alcuni processi infine realizzano il recupero dell'e. dalle miscele gassose che lo contengono, mediante estrazione con solvente (soluzione di etanolammina e sali di rame).

Bibl.: R. A. Raff, J. B. Allison, Polyethylene, New York 1956; A. Renfrew, P. Morgan, Polythene, Londra 1957; R. F. Goldstein, The petroleum chemicals industry, Londra 1958.