Entendiendo la Producción de Acetona: El Proceso de Cumeno Explicado

El Proceso de Cumeno: Principal Método de Producción de Acetona

La gran mayoría de la producción mundial de acetona a partir de 2011 se realiza mediante el proceso de cumeno, una reacción de hidrólisis del hidroperóxido de cumeno. Más del 90% de la acetona se genera de esta manera, implicando una reacción entre el propileno (un plástico) y el benceno (un compuesto aromático). Los productos de esta reacción son fenol y acetona: por cada libra (0,45 kg) de fenol producido, se generan aproximadamente 0,62 libras (0,28 kg) de acetona. También se produce algo de acetona mediante deshidrogenación de alcohol isopropílico o por hidrogenación directa de diversos hidrocarburos.

Historia y Producción Comercial

El proceso de cumeno para la producción de acetona fue descubierto por primera vez por Rudolf Yur'evich Uldris en Rusia en 1942, y la producción comenzó en 1949 en Rusia y Canadá. Para 1953, se generaban 8.000 toneladas métricas anuales en Canadá y, para 2002, solo Estados Unidos producía 1.839.000 toneladas métricas del químico. Comercialmente, el 75% de la acetona producida en EE. UU. se utiliza para fabricar otros químicos, el 12% como disolvente universal y el 13% restante tiene diversos usos, desde adhesivos hasta productos farmacéuticos.

Detalles del Proceso Químico

La reacción química del cumeno es un proceso relativamente sencillo. El cumeno (C₉H₁₂), que en sí mismo es un disolvente, se deriva de la propilación del benceno y luego se oxida para producir hidroperóxido de cumeno. La reacción tiene lugar en una emulsión acuosa que contiene carbonato de sodio (Na₂CO₃) a temperaturas de 90° a 130° Celsius (194° a 266° Fahrenheit) y una presión de 5 a 10 bar (72 a 145 psi). El cumeno oxidado como hidroperóxido de cumeno se concentra luego en columnas de vacío donde un proceso de escisión o rompimiento de enlaces covalentes moleculares lo separa en fenol y acetona.

Producción mediante Alcohol Isopropílico

La producción de acetona que implica alcohol isopropílico requiere combinar alcohol isopropílico con agua y vapor en una cámara de vaporización calentada a la temperatura donde reaccionan los químicos. La reacción se facilita circulando los compuestos en flujo turbulento, y los productos útiles son acetona e hidrógeno. Los residuos incluyen agua y algo de alcohol isopropílico. La acetona se separa luego del gas hidrógeno en un lavador, resultando en una pureza del 99% en volumen.

Otros Métodos y Dominio del Proceso de Cumeno

Aunque la acetona también puede generarse mediante procesos de fermentación bacteriana o destilación seca de acetatos, el proceso de cumeno ha llegado a dominar a partir de 2011. Esto se debe a que los químicos de entrada (benceno y propileno) son compuestos relativamente baratos y abundantes. En cambio, el fenol y la acetona son valiosos químicos industriales utilizados en millones de toneladas en todo el mundo en el siglo XXI.