L'etilene (etilene) è una sostanza chimica organica di base che viene in gran parte trasformata in plastica a catena lunga mediante polimerizzazione. Insieme al propene, appartiene al gruppo degli alcheni ed è uno dei materiali più importanti dell'industria chimica in termini di volume. L'etilene è il prodotto di partenza per circa il 30% dei prodotti petrolchimici.
L'olefina a catena corta è prodotta su scala industriale mediante cracking termico di frazioni di petrolio in presenza di vapore. Questo processo è noto anche come steam cracking. L'etilene può essere generato dalle materie prime nafta, gasolio o idrocarburi gassosi come etano, propano e gas liquido. Il processo può essere sostanzialmente suddiviso in tre fasi, in cui la modifica dell'impianto di cracking dipende principalmente dalla materia prima utilizzata e dal processo di separazione finale, che scompone il prodotto finale nei suoi singoli componenti. All'interno del primo passo, una miscela di una delle suddette materie prime e vapore surriscaldato viene immessa in un sistema di tubazioni lungo da 50 a 150 m del forno di criccatura. Il vapore abbassa la pressione parziale degli idrocarburi della materia prima, che si traduce in una maggiore resa in alceni. Una pressione parziale più elevata favorirebbe i processi di polimerizzazione e di condensazione. Per ottenere la massima resa possibile di etilene, il processo di scissione deve essere effettuato in un forno tubolare a condizioni di processo di 800 °C e con un breve tempo di permanenza di circa un secondo. I tempi di permanenza nel sistema di tubi alle temperature prevalenti devono essere mantenuti bassi per evitare la carbonizzazione dei prodotti finali. Per arrestare la reazione in corso, il gas prodotto viene quindi raffreddato nella seconda fase del processo raffreddandolo il più rapidamente possibile ad una temperatura di 200°C nella torre di raffreddamento. Il vapore ad alta pressione che ne deriva viene utilizzato per far funzionare il turbocompressore a valle, che è responsabile della compressione del gas in uscita. Nell'ultima fase, la miscela viene infine trasferita in torri di separazione dove viene separata in etilene, propene, butene, butadiene e benzina fessurata. Oggi, il 98% della produzione mondiale di etilene è realizzata con cracker a vapore. In Germania viene utilizzata principalmente la nafta come materia prima.
La tabella 1 mostra il fabbisogno energetico specifico per la produzione di una tonnellata di etilene a seconda della materia prima utilizzata.
| nafta [GJ/t] | Gasolio [GJ/t] | Idrocarburi gassosi [GJ/t] | |
|---|---|---|---|
| Consumo di energia | 0 | 0 | 0 |
| Carburante e vapore | 35,5 | 47 | 17,5 |
| Fabbisogno energetico finale totale | 35,5 | 47 | 17,5 |
| Fabbisogno totale di energia primaria | 35,5 | 47 | 17,5 |
Ethene
ethene, ethylene