ACETONA - Métodos de Preparação Industrial de Solventes e Reagentes Químicos

A acetona, também conhecida como dimetilcetona, 2propanona, propano-2-ona, βceto-propano ou simplesmente propanona é um líquido volátil, altamente inflamável, com odor e sabor característicos e fórmula (CH3)2CO. Tem peso molecular de 58,08 g.mol-1, pKa 24,2, ponto de fusão -94 °C, ponto de ebulição 56,5 °C e ponto de fulgor -18 °C. A densidade é menor do que a da água (0,788 g.L-1 medida em 25 °C). A acetona é miscível com água, alcoóis de baixo peso molecular (metanol, etanol, propanol, 2-propanol), dimetilformamida, clorofórmio, éter e muitos óleos.1 Foi obtida pela primeira vez em 1595, a partir da destilação, sob aia pressão dr distillatio, do acetato de chumbo por Libavius. No entanto, sua fórmula molecular só foi corretamente determinada em 1832 por Liebig e Dumas.2 A produção industrial da acetona teve início na Primeira Guerra Mundial, e só foi possível com o desenvolvimento de um processo fermentativo a partir de carboidratos, feito por Chaim Weizmann, um químico russo que mais tarde tornou-se o primeiro presidente do Estado de Israel (1948-1952). Neste processo, Weizmann utilizou uma bactéria ainda desconhecida, que depois foi identificada como sendo a Clostridium acetobutylicum (Figura 1).3

Em 2010, a produção mundial de acetona foi de aproximadamente 5,5 milhões de toneladas, com uma expectativa de crescimento de 3-4% ao ano.4,5 Atualmente, a maior parte da produção industrial da acetona é feita partir do propileno. Este processo, denominado Processo Hock (Figura 2), foi desenvolvido, em 1944, por Hock e Lang.

No processo Hock, o benzeno reage com o propileno (reação de alquilação) na presença de H3PO4 como catalisador. Na sequência o isopropilbenzeno – também denominado cumeno – formado é oxidado pelo oxigênio do ar,

gerando o hidroperóxido de cumila, que em presença de ácido sulfúrico é clivado à acetona e fenol (Equação 1).6

O curioso deste processo é que seu objetivo principal é a obtenção do fenol, apesar de cerca de 80% da acetona produzida nos EUA, em 2010, ter sido obtida desta forma.6 No Brasil as principais empresas produtoras de acetona são a Rhodia (SP) e a Quiminvest (RJ).7 Ambas usam este processo para produzirem acetona e fenol.

Este processo vem sendo amplamente utilizado em substituição à desidrogenação do 2-propanol. As indústrias que ainda utilizam este álcool como matéria-prima, podem seguir o processo em fase líquido ou em fase gás. Entretanto, em ambos os casos, além da formação da acetona há a geração de gás hidrogênio8 conforme demonstrado na Equação 2.

No processo em fase líquido, a reação ocorre à temperatura de 150°C utilizando níquel de Raney como catalisador. Este processo

Figura 1. Bacilos de C. acetobutylicum

(Reprodução da ref. 3b com autorização. Copyright© 2006 National Academy of Sciences, E.U.A.)

Revista Virtual de Química ISSN 1984-6835 Volume 3 Número 4

ACETONA (CAS No. 67-64-1) por Walcimar T. Vellasco Júnior

Métodos de Preparação Industrial de Solventes e Reagentes Químicos

Data de publicação na Web: 6 de Outubro de 2011 Recebido em 27 de Agosto de 2011 Aceito para publicação em 25 de Setembro de 2011

DOI: 10.5935/1984-6835.20110037

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apresenta como vantagens a alta

pureza dos produtos e o rendimento em torno de 98%. Já o processo ecm fase gás ocorre em temperaturas mais elevadas (300400°C) e utiliza catalisadores de cobre ou zinco. Além disso, a manutenção da temperatura na faixa ideal é dificultada e os rendimentos ficam na casa de 90%, o que muitas vezes torna necessária a utilização de três colunas adicionais para separar a acetona do azeótropo formado com o 2propanol a ser reciclado.8

Ainda tendo como base o 2propanol, a acetona pode ser

obtida mediante sua oxidação em um processo que foi utilizado, até 1980, pela Shell Chemical. Assim como no processo Hock, o

principal objetivo da indústria não era a obtenção da acetona, mas obter glicerina a partir de propileno. Uma parte do propileno era oxidada à acroleína utilizando

óxido de cobre como catalisador enquanto a outra parte era hidratada, em meio sulfúrico, à 2propanol (Equação 3).8

Em uma etapa posteriorc utilizando como catalisadores óxidos de magnésio e zinco, a acroleína reage com parte do 2-propanol produzindo acetona e álcool alílico e a parte restante de 2-propanol é oxidada em meio levemente acidificado, produzindo acetona e peróxido de hidrogênio (Equação 4), que juntamente ao álcool alílico seguiam no processo para obtenção da glicerina.8

A acetona pode ser obtida ainda pela oxidação de olefinas

Figura 2. Planta industrial de utilização do processo Hock para obtenção de acetona (Reprodução da ref. 7 com autorização. Copyright© 2006 National Academy of Sciences, E.U.A)

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Vellasco Júnior, W. T.

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com cloreto de paládio como catalisador (Equação 5).9 Este processo, conhecido como Wacker-Hoechst, originalmente foi utilizado para a formação do acetaldeído a partir do etileno no final da década de 1950 e marcou o início da utilização de paládio como catalisador de reações orgânicas, culminado inclusive com os acoplamentos de Heck e de Suzuki, ambos vencedores do prêmio Nobel de Química de 2010 com seus trabalhos de formação de ligação carbono-carbono. 10

Um dos maiores inconvenientes industriais deste processo, a geração do paládio metálico, foi prontamente resolvida pelos próprios inventores do método. Todo o metal gerado no meio é totalmente recuperado através de uma reação de oxirredução com cloreto cúprico, assim como o reagente