Il monoetilenglicole (MEG) viene prodotto principalmente attraverso il processo di idratazione dell'ossido di etilene (EO), in cui l'etilene viene prima ossidato in ossido di etilene e quindi fatto reagire con acqua in condizioni controllate per produrre MEG, in genere insieme a piccole quantità di glicole dietilenico (DEG) e glicole trietilenico (TEG).
Stadio di formazione dell'ossido di etilene
La produzione di glicole monoetilenico inizia con l'ossidazione dell'etilene utilizzando un catalizzatore a base di argento-, dove gli impianti industriali in genere raggiungono una selettività dell'ossido di etilene di circa il 70–80% per passaggio, con l'ossigeno come ossidante. Questo passaggio è altamente esotermico e rappresenta il nucleo della conversione a monte nei complessi petrolchimici, poiché l'etilene stesso deriva dal cracking con vapore di idrocarburi a temperature superiori a 800 gradi. L’efficienza di questa fase ha un impatto diretto sulla resa del MEG a valle e sull’economia complessiva della produzione.
Processo di idratazione dell'ossido di etilene
L'ossido di etilene viene quindi convertito in MEG attraverso l'idratazione con acqua, dove i processi convenzionali operano con un rapporto molare acqua-e-EO spesso superiore a 20:1 per eliminare la formazione del sottoprodotto. Nei percorsi industriali standard,MEG glicolela selettività è di circa l'85–90%, il che significa che fino al 10–15% dell'output forma glicoli più pesanti come DEG e TEG. Al contrario, i sistemi catalitici avanzati come il processo OMEGA possono aumentare la selettività del MEG oltre il 99%, riducendo significativamente i costi di separazione e migliorando l’efficienza atomica.
Per-Formazione del prodotto e controllo del processo
Durante l'idratazione, si verificano reazioni secondarie quando l'ossido di etilene reagisce con molecole di MEG già-formate, producendo DEG e TEG come sottoprodotti chiave. Queste reazioni collaterali diventano più significative a temperature elevate, tipicamente superiori a 180 gradi, richiedendo un rigoroso controllo del processo su temperatura, pressione e attività del catalizzatore. Rispetto all’idratazione convenzionale, i sistemi ottimizzati possono ridurre la formazione di DEG/TEG di oltre l’80%, migliorando la purezza del prodotto e riducendo la domanda di energia per la distillazione a valle.
Fase di purificazione e separazione
Le miscele di glicole grezzo vengono purificate utilizzando la distillazione multi-fase, in cui il MEG viene separato in base alla suapunto di ebollizionedi circa 197,3 gradi. Le colonne di distillazione industriale funzionano a pressione ridotta per migliorare l'efficienza energetica e prevenire la degradazione termica dei glicoli. Le fasi finali di purificazione, tra cui la filtrazione e il trattamento chimico, garantiscono che i livelli di purezza del MEG raggiungano un valore superiore o uguale al 99,8% per le applicazioni di grado-fibra, il che è fondamentale per le prestazioni e l'uniformità della polimerizzazione del PET.
Rotta alternativa dal carbone-al-MEG
Nelle regioni-ricche di carbone, il mono-glicole etilenico (cas n. 107-21-1) può essere prodotto anche tramite il percorso dal carbone-a-MEG (CTMEG), che converte il carbone in gas di sintesi, quindi in metanolo, dimetil ossalato (DMO) e infine MEG tramite idrogenazione. Rispetto alla produzione basata sull'etilene-, i percorsi CTMEG sono più flessibili in termini di materie prime ma in genere comportano una maggiore intensità di carbonio, con emissioni del ciclo di vita stimate superiori del 20–40% rispetto ai processi convenzionali basati sull'etilene, a meno che non siano integrati con sistemi di cattura del carbonio.
Efficienza energetica ed dei processi industriali
La produzione di glicole monoetilenico (etano-1,2-diolo) è ad alta intensità energetica-, con impianti integrati di ossido di etilene e glicole che consumano circa 20–25 GJ di energia per tonnellata di MEG prodotta. I moderni processi ad alta-selettività riducono la domanda di energia minimizzando i carichi di separazione a valle, mentre i sistemi tradizionali a bassa selettività richiedono un consumo di vapore ed elettricità significativamente più elevato a causa della distillazione estensiva dei sottoprodotti. Ciò rende la selezione del processo un fattore chiave sia nella struttura dei costi che nelle prestazioni ambientali della produzione MEG.
