Il cloruro di allile è una sostanza molto utilizzata nell’industria chimica, in particolare come prodotto chimico intermedio nella produzione di epicloridrina, un epossido di tre atomi di carbonio, tipicamente utilizzato nella produzione di resine epossidiche prevalenti in rivestimenti, adesivi e materie plastiche.
L’epicloridrina viene anche utilizzata nella produzione di glicerina sintetica, tessuti, carta, inchiostri e coloranti, solventi e tensioattivi. Inoltre il cloruro di allile è un comune agente alchilante rilevante per la produzione di prodotti farmaceutici e pesticidi. La stragrande maggioranza di questo composto su scala commerciale è prodotto a partire da cloro e propilene, attraverso processi di clorazione ad alta temperatura e pressioni relativamente basse (vd. percorso A nella figura seguente).
Esempi di altre vie includono la deidroclorurazione termica (cracking) del dicloropropano e l’ossiclorurazione utilizzando acido cloridrico e propilene, tuttavia tali processi sono meno utilizzati o di nessun interesse commerciale a causa della bassa selettività del cloruro di allile e della generazione di sottoprodotti poco utili ad altri impieghi.
Gli usi e le applicazioni possono variare in base al grado di purezza del prodotto: la forma principale di cloruro di allile ha una purezza minima del 99% in peso ed è usato come precursore nella produzione di alcol allilico, glicerina e una varietà di altri prodotti utilizzati nell’industria chimica e farmaceutica.
Fasi della produzione del cloruro di allile
Vediamo di seguito il processo produttivo del cloruro di allile: dal punto di vista chimico questa è la reazione principale, che avviene attraverso stadi intermedi.
Il processo per la produzione di cloruro di allile da propilene e cloruro, che è la via prevalentemente impiegata, comprende tre sezioni principali:
- clorurazione;
- recupero del propilene;
- trattamento del prodotto (vedi figura seguente)
Si nota subito come nel processo siano coinvolte molte sostanze pericolose ed altamente corrosive; questo aumenta la complessità dell’impianto e impone di prestare particolare attenzione alla scelta dei componenti idonei, come vedremo successivamente. Di seguito lo schema riassuntivo del processo produttivo, con evidenziate le fasi prima descritte.
Le varie fasi, descritte nel dettaglio, comprendono una serie di sotto-processi anche molto complessi e delicati, in quanto sono coinvolte sostanze altamente corrosive e pericolose.
Clorazione: Il propilene liquido viene inviato a un evaporatore dove viene vaporizzato e preriscaldato alla temperatura necessaria per la reazione di clorazione. Viene quindi dosato, insieme al cloro, in un reattore adiabatico, dove viene effettuata la reazione di clorazione, producendo cloruro di allile e vari sottoprodotti.
Recupero del propilene: L’effluente del reattore viene raffreddato e indirizzato al pre-frazionatore, dove l’HCl e propilene vengono separati da altri composti quali cloropropeni, dicloropropeni, cloropropani e composti più pesanti. Il flusso del pre-frazionatore, contenente HCl e propilene, viene fatto passare nell’assorbitore, formando una soluzione di acido cloridrico con purezza al 32% che viene successivamente immagazzinata. Il gas di scarico, per lo più propilene, viene inviato a una fase di lavaggio caustico, che rimuove l’HCl residuo. Il propilene trattato viene compresso e instradato verso un decanter per la rimozione dell’acqua. Parte del propilene essiccato viene restituito e il resto viene riciclato nella fase successiva.
Trattamento del prodotto: Il flusso in uscita dal pre-frazionatore, ricco di cloruro di allile, è diretto ad una colonna specifica, per rimuovere i componenti più leggeri che vengono bruciati come combustibile. Il prodotto ottenuto viene inviato alla colonna di purificazione, dove il cloruro di allile viene rimosso dall’alto, condensato e instradato ai recipienti di stoccaggio, mentre i residui vengono inviati alla colonna di dicloropropene. Quest’ultima fase di distillazione separa i dicloruri, che vengono raccolti dall’alto e inviati in serbatoi dedicati.
Accorgimenti e componenti impiegati
Il cloruro di allile è un composto organico sotto forma di liquido incolore, poco solubile in acqua, ma solubile in comuni solventi organici; polimerizza sotto l’influenza di acidi, calore e perossidi con alto rischio di incendio o esplosione, dato che durante la combustione forma fumi tossici e corrosivi di acido cloridrico. È un composto volatile e molto infiammabile, dunque a livello impiantistico vanno rispettati alcuni accorgimenti durante lo stoccaggio e la movimentazione di questa sostanza; il prodotto finale è altamente corrosivo e può corrodere anche i metalli; per questo motivo va maneggiato con cautela. In un impianto produttivo come quello in figura sono necessari alcuni accorgimenti, a cominciare dai componenti impiegati:
Serbatoi di stoccaggio: il cloruro di allile può essere trasportato in modo sicuro e immagazzinato in recipienti in acciaio al carbonio.
Pompe e valvole di sicurezza: le pompe centrifughe e le valvole più adatte a lavorare in ambienti aggressivi sono realizzate in materiali plastici come PVC, PP, PVDF, caratterizzati da elevatissima resistenza alla corrosione. In queste condizioni possono essere impiegate pompe centrifughe a trascinamento magnetico, in grado di prevenire perdite di liquido e quindi emissioni nell’ambiente.
Per la movimentazione ed il controllo dei flussi all’interno dell’impianto, sia per ragioni funzionali (regolazione o intercettazione del fluido nelle tubazioni) ma anche per importanti ragioni di sicurezza si impiegano valvole a membrana o a farfalla. In alcuni casi le valvole a farfalla in PVC, PP e PVDF possono essere particolarmente utili per velocizzare le operazioni di riempimento e svuotamento dei serbatoi contenenti acidi e fluidi corrosivi con un ingombro molto ridotto rispetto alle valvole a sfera.
FONTI: Intratec Solutions , “Allyl-chloride-production” Chemengonline, Feb. 1, 2022
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