cloruro de vinilo -Vinyl chloride
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| nombres | |||
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Nombre preferido de la IUPAC
cloroeteno |
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| Otros nombres
Monómero de cloruro de vinilo
VCM Cloroetileno Refrigerante-1140 |
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| Identificadores | |||
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Modelo 3D ( JSmol )
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| 1731576 | |||
| Chebi | |||
| CHEMBL | |||
| ChemSpider | |||
| Tarjeta informativa de la ECHA | 100.000.756 | ||
| Número CE | |||
| 100541 | |||
| kegg | |||
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CID de PubChem
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| Número RTECS | |||
| UNII | |||
| un numero | 1086 | ||
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Tablero CompTox ( EPA )
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| Propiedades | |||
| C2H3Cl _ _ _ _ | |||
| Masa molar | 62,50 g·mol −1 | ||
| Apariencia | gas incoloro | ||
| Olor | agradable | ||
| Densidad | 0,911 g/ml | ||
| Punto de fusion | -153,8 °C (-244,8 °F; 119,3 K) | ||
| Punto de ebullición | -13,4 ° C (7,9 ° F; 259,8 K) | ||
| 2,7 g/L (0,0432 mol/L) | |||
| Presión de vapor | 2580 mm. de mercurio 20 °C (68 °F) | ||
| -35,9·10 −6 cm 3 /mol | |||
| Termoquímica | |||
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Capacidad de calor ( C )
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0,8592 J/K/g (gas) 0,9504 J/K/g (sólido) |
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Entalpía estándar de
formación (Δ f H ⦵ 298 ) |
−94,12 kJ/mol (sólido) | ||
| Peligros | |||
| Etiquetado SGA : | |||
 
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| Peligro | |||
| H220 , H350 | |||
| P201 , P202 , P210 , P281 , P308+P313 , P377 , P381 , P403 , P405 , P501 | |||
| NFPA 704 (diamante de fuego) | |||
| punto de inflamabilidad | -61 °C (-78 °F; 212 K) | ||
| Límites explosivos | 3,6–33% | ||
| NIOSH (límites de exposición de salud de EE. UU.): | |||
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PEL (permisible)
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TWA 1 ppm C 5 ppm [15 minutos] | ||
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NIR (Recomendado)
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California | ||
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IDLH (Peligro inmediato)
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Ca [ND] | ||
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Excepto donde se indique lo contrario, los datos se dan para los materiales en su estado estándar (a 25 °C [77 °F], 100 kPa).
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El cloruro de vinilo es un organoclorado con la fórmula H 2 C = CHCl. También se le llama monómero de cloruro de vinilo ( VCM ) o cloroeteno . Este compuesto incoloro es un químico industrial importante que se utiliza principalmente para producir el polímero cloruro de polivinilo (PVC). VCM se encuentra entre los veinte principales productos petroquímicos ( productos químicos derivados del petróleo ) en la producción mundial. Estados Unidos sigue siendo la región de fabricación de VCM más grande debido a su posición de bajo costo de producción en materias primas de cloro y etileno. China también es un gran fabricante y uno de los mayores consumidores de VCM. El cloruro de vinilo es un gas inflamable que tiene un olor dulce y es cancerígeno . Se puede formar en el medio ambiente cuando los organismos del suelo descomponen los solventes clorados. El cloruro de vinilo que liberan las industrias o que se forma por la descomposición de otras sustancias químicas cloradas puede entrar en el aire y en los suministros de agua potable. El cloruro de vinilo es un contaminante común que se encuentra cerca de los vertederos . Antes de la década de 1970, el VCM se usaba como propulsor de aerosoles y refrigerante .
Usos
El cloruro de vinilo, también llamado monómero de cloruro de vinilo (VCM), se utiliza exclusivamente como precursor del PVC. Debido a su naturaleza peligrosa, el VCM no se encuentra en otros productos. El cloruro de polivinilo (PVC) es muy estable, almacenable y no tóxico.
Hasta 1974, el cloruro de vinilo se usaba como propulsor de aerosoles . El cloruro de vinilo se utilizó brevemente como anestésico por inhalación , de manera similar al cloruro de etilo , aunque su toxicidad obligó a abandonar esta práctica.
Producción
El cloruro de vinilo fue producido por primera vez en 1835 por Justus von Liebig y su alumno Henri Victor Regnault . Lo obtuvieron tratando el 1,2-dicloroetano con una solución de hidróxido de potasio en etanol .
En 1912, Fritz Klatte, un químico alemán que trabajaba para Griesheim-Elektron, patentó un medio para producir cloruro de vinilo a partir de acetileno y cloruro de hidrógeno utilizando cloruro de mercurio como catalizador . Este método fue ampliamente utilizado durante las décadas de 1930 y 1940 en Occidente. Desde entonces ha sido reemplazado por procesos más económicos basados en etileno en los Estados Unidos y Europa. La tecnología basada en mercurio es el principal método de producción en China.
Se emplean dos métodos, la hidrocloración del acetileno y la deshidrocloración del dicloruro de etileno ( 1,2-dicloroetano ). Se han realizado numerosos intentos para convertir el etano directamente en cloruro de vinilo.
Descomposición térmica del dicloroetano
El 1,2-dicloroetano , ClCH 2 CH 2 Cl (también conocido como dicloruro de etileno, EDC), se puede preparar por halogenación de etano o etileno , materiales de partida económicos. El EDC se convierte térmicamente en cloruro de vinilo y HCl anhidro. Este método de producción se ha convertido en la ruta principal hacia el cloruro de vinilo desde finales de la década de 1950.
- ClCH 2 CH 2 Cl → CH 2 = CHCl + HCl
La reacción de craqueo térmico es altamente endotérmica y generalmente se lleva a cabo en un calentador de fuego. Aunque el tiempo de residencia y la temperatura se controlan cuidadosamente, produce cantidades significativas de productos secundarios de hidrocarburos clorados. En la práctica, el rendimiento de conversión de EDC es relativamente bajo (50 a 60 por ciento). El efluente del horno se apaga inmediatamente con EDC frío para minimizar las reacciones secundarias indeseables. La mezcla vapor-líquido resultante luego pasa a un sistema de purificación. Algunos procesos usan un sistema de absorción y extracción para separar el HCl de los hidrocarburos clorados, mientras que otros procesos usan un sistema de destilación continua refrigerada .
Producción a partir de acetileno
El acetileno reacciona con gas de cloruro de hidrógeno anhidro sobre un catalizador de cloruro de mercurio para dar cloruro de vinilo:
- C 2 H 2 + HCl → CH 2 = CHCl
La reacción es exotérmica y altamente selectiva. La pureza del producto y los rendimientos son generalmente muy altos.
Esta ruta hacia el cloruro de vinilo era común antes de que el etileno se distribuyera ampliamente. Cuando los productores de cloruro de vinilo pasaron a usar el craqueo térmico de EDC descrito anteriormente, algunos usaron el subproducto HCl junto con una unidad a base de acetileno colocada. Los peligros de almacenar y transportar acetileno significaban que la instalación de cloruro de vinilo debía ubicarse muy cerca de la instalación generadora de acetileno. China todavía usa este método para producir cloruro de vinilo debido a las grandes reservas de carbón a partir de las cuales se produce el acetileno.
Otras rutas
Se han propuesto catalizadores a base de oro y platino como sustitutos de la producción catalizada por mercurio.
Producción potencial a partir de etano
El etano está fácilmente disponible, particularmente en la costa del Golfo de EE. UU. El etileno se obtiene a partir del etano mediante el craqueo del etano y luego el etileno se utiliza para la producción de cloruro de vinilo. Por lo tanto, para ahorrar el costo de procesamiento para la fabricación de etileno, se han realizado numerosos intentos para convertir el etano directamente en cloruro de vinilo. La alimentación directa de etano a las plantas de cloruro de vinilo podría reducir considerablemente los costos de materia prima y hacer que las plantas dependan menos de la capacidad de craqueo. La conversión de etano a cloruro de vinilo se puede realizar por varias rutas:
Cloración a alta temperatura:
- C 2 H 6 + 2 Cl 2 → C 2 H 3 Cl + 3 HCl
Oxicloración a alta temperatura:
- C 2 H 6 + HCl + O 2 → C 2 H 3 Cl + 2 H 2 O
Cloración oxidativa a alta temperatura:
- 2 C 2 H 6 + 3 ⁄ 2 O 2 + Cl 2 → 2 C 2 H 3 Cl + 3 H 2 O
Un inconveniente importante del uso de etano son las condiciones de fuerza requeridas para su uso, que pueden atribuirse a su falta de funcionalidad molecular. A diferencia del etileno, que se somete fácilmente a la adición de cloro, el etano primero debe funcionalizarse mediante reacciones de sustitución, lo que da lugar a una variedad de reacciones consecutivas y de cadena lateral. Por lo tanto, la reacción debe controlarse cinéticamente para obtener un rendimiento máximo de cloruro de vinilo. El cloruro de vinilo produce un promedio de 20 a 50 % por pasada. Como subproductos principales se obtienen etileno, cloruro de etilo y 1,2-dicloroetano. Con catalizadores especiales y en condiciones optimizadas, se han informado conversiones de etano superiores al 96 % a partir de reacciones de oxicloración. El etileno formado se puede reciclar o oxiclorar y craquear de manera convencional. Se han desarrollado y se están desarrollando muchos de estos procesos basados en etano.
Almacenamiento y transporte
El cloruro de vinilo se almacena como líquido. El límite superior de seguridad aceptado como peligro para la salud es de 500 ppm. A menudo, los recipientes de almacenamiento del producto cloruro de vinilo son esferas de gran capacidad. Las esferas tienen una esfera interior y una esfera exterior. Varias pulgadas de espacio separan la esfera interior de la esfera exterior. El espacio intersticial entre las esferas se purga con un gas inerte como el nitrógeno. A medida que el gas de purga de nitrógeno sale del espacio intersticial, pasa a través de un analizador que detecta si hay alguna fuga de cloruro de vinilo de la esfera interna. Si el cloruro de vinilo comienza a filtrarse de la esfera interna o si se detecta un incendio en el exterior de la esfera, el contenido de la esfera se vierte automáticamente en un contenedor de almacenamiento subterráneo de emergencia. Los contenedores utilizados para manipular cloruro de vinilo a temperatura ambiente siempre están bajo presión. El cloruro de vinilo inhibido puede almacenarse en condiciones atmosféricas normales en recipientes a presión adecuados. El cloruro de vinilo no inhibido se puede almacenar en refrigeración oa temperatura atmosférica normal en ausencia de aire o luz solar, pero solo durante unos pocos días. Si se almacena durante períodos más largos, se deben realizar controles periódicos para confirmar que no se ha producido polimerización.
Además del riesgo de toxicidad, el transporte de VCM también presenta los mismos riesgos que el transporte de otros gases inflamables como el propano, el butano (GLP) o el gas natural (para los que se aplican las mismas normas de seguridad). El equipo utilizado para el transporte de VCM está especialmente diseñado para ser resistente a impactos y corrosión.
Peligro de incendio y explosión
En los EE. UU., OSHA enumera el cloruro de vinilo como un líquido inflamable de clase IA, con una clasificación de inflamabilidad de 4 de la Asociación Nacional de Protección contra Incendios . Debido a su bajo punto de ebullición, el VCM líquido experimentará una evaporación instantánea (es decir, autorrefrigeración) al liberarse a la presión atmosférica. . La porción vaporizada formará una nube densa (más del doble de pesada que el aire circundante). El riesgo de explosión o incendio posterior es significativo. Según OSHA, el punto de inflamación del cloruro de vinilo es de −78 °C (−108,4 °F). Sus límites de inflamabilidad en el aire son: inferior 3,6 % en volumen y superior 33,0 % en volumen. Los límites explosivos son: inferior 4,0%, superior 22,05% por volumen en aire. El fuego puede liberar cloruro de hidrógeno (HCl) y monóxido de carbono (CO) tóxicos. El VCM puede polimerizarse rápidamente debido al calentamiento y bajo la influencia del aire, la luz y el contacto con un catalizador, oxidantes fuertes y metales como el cobre y el aluminio, con riesgo de incendio o explosión. Como gas mezclado con aire, el VCM es un peligro de incendio y explosión. Al reposar, el VCM puede formar peróxidos , que luego pueden explotar. El VCM reaccionará con el hierro y el acero en presencia de humedad.
Efectos en la salud
El cloruro de vinilo encuentra su principal aplicación en la producción de PVC. Es volátil, por lo que la exposición principal es por inhalación, a diferencia del consumo de alimentos o agua contaminados, siendo los riesgos laborales los más altos. Antes de 1974, los trabajadores solían estar expuestos a 1000 ppm de cloruro de vinilo, lo que provocaba "enfermedades por cloruro de vinilo", como la acroosteolisis y el fenómeno de Raynaud . Los síntomas de la exposición al cloruro de vinilo se clasifican por niveles de ppm en el aire ambiente, con 4000 ppm como efecto umbral. La intensidad de los síntomas varía de aguda (1000 a 8000 ppm), que incluye mareos, náuseas, trastornos visuales, dolor de cabeza y ataxia , a crónica (por encima de 12 000 ppm), que incluye efecto narcótico, arritmias cardíacas e insuficiencia respiratoria mortal . El RADS (síndrome de disfunción reactiva de las vías respiratorias) puede ser causado por una exposición aguda al cloruro de vinilo.
El cloruro de vinilo es un mutágeno que tiene efectos clastogénicos que afectan la estructura cromosómica de los linfocitos. El cloruro de vinilo es un carcinógeno humano del Grupo 1 que presenta riesgos elevados de angiosarcoma raro , tumores cerebrales y pulmonares y tumores linfáticos hematopoyéticos malignos. La exposición crónica conduce a formas comunes de insuficiencia respiratoria ( enfisema , fibrosis pulmonar ) y hepatotoxicidad focalizada ( hepatomegalia , fibrosis hepática ). La exposición continua puede causar depresión del SNC, incluyendo euforia y desorientación. La disminución de la libido masculina, el aborto espontáneo y los defectos de nacimiento son defectos reproductivos importantes asociados con el cloruro de vinilo.
El cloruro de vinilo puede tener efectos dérmicos y oculares agudos . Los efectos de la exposición dérmica son engrosamiento de la piel, edema, disminución de la elasticidad, congelaciones locales, ampollas e irritación. La pérdida completa de elasticidad de la piel se expresa en el Fenómeno de Raynaud.
toxicidad hepática
La hepatotoxicidad del cloruro de vinilo se ha establecido desde la década de 1930, cuando la industria del PVC estaba en sus etapas iniciales. En el primer estudio sobre los peligros del cloruro de vinilo, publicado por Patty en 1930, se reveló que la exposición de animales de prueba a una sola dosis alta de cloruro de vinilo a corto plazo causó daño hepático. En 1949, una publicación rusa discutió el hallazgo de que el cloruro de vinilo causaba lesiones hepáticas entre los trabajadores. En 1954, BF Goodrich Chemical declaró que el cloruro de vinilo causaba daño hepático tras exposiciones a corto plazo. Casi nada se sabía sobre sus efectos a largo plazo. También recomendaron estudios de toxicología animal a largo plazo. El estudio señaló que si una sustancia química justificaba el costo de la prueba y se conocían sus efectos nocivos sobre los trabajadores y el público, la sustancia química no debería fabricarse. En 1963, una investigación pagada en parte por Allied Chemical encontró daño hepático en animales de prueba por exposiciones inferiores a 500 partes por millón (ppm). También en 1963, un investigador rumano publicó hallazgos de enfermedad hepática en trabajadores de cloruro de vinilo. En 1968, Mutchler y Kramer, dos investigadores de Dow , reportaron su hallazgo de que exposiciones tan bajas como 300 ppm causaron daño hepático en trabajadores de cloruro de vinilo, confirmando así datos anteriores en animales en humanos. En una presentación realizada en Japón en 1969, PL Viola, un investigador europeo que trabajaba para la industria europea de cloruro de vinilo, indicó que "cada monómero utilizado en la fabricación de VC es peligroso... se encontraron varios cambios en los huesos y el hígado. En particular, muchos más se debe prestar atención a los cambios en el hígado. Los hallazgos en ratas a la concentración de 4 a 10 ppm se muestran en las imágenes". A la luz del hallazgo de daño hepático en ratas con solo 4 a 10 ppm de exposición al cloruro de vinilo, Viola agregó que "le gustaría que se tomaran algunas precauciones en las plantas de fabricación que polimerizan el cloruro de vinilo, como una reducción del valor límite umbral". de monómero". Se informó por primera vez que el cloruro de vinilo induce angiosarcoma del hígado en 1974 y investigaciones posteriores han demostrado la carcinogenicidad del VC en otros órganos y en concentraciones más bajas, con evidencia que ahora se extiende a los trabajos asociados con la exposición al poli(cloruro de vinilo), lo que indica la necesidad de una administración prudente. control del polvo de PVC en el entorno industrial.
El monómero de cloruro de vinilo (VCM) es ahora un carcinógeno del grupo 1 de la IARC conocido por causar angiosarcoma hepático (HAS) en trabajadores industriales altamente expuestos. El VCM, un componente en la producción de resinas de cloruro de polivinilo (PVC), es un hidrocarburo halogenado con efectos tóxicos agudos, así como efectos cancerígenos crónicos.
Los ratones expuestos a niveles bajos de cloruro de vinilo durante 12 semanas muestran dificultad para procesar la glucosa y tienen inflamación en los pulmones.
Tumores cancerosos
En 1970, Viola informó que los animales de prueba expuestos a 30 000 ppm de cloruro de vinilo desarrollaron tumores cancerosos. Viola comenzó su investigación buscando la causa de las lesiones en el hígado y los huesos que se encuentran en los trabajadores de cloruro de vinilo. Los hallazgos de Viola en 1970 fueron una "bandera roja" para BF Goodrich y la industria. En 1972, Maltoni, otro investigador italiano de la industria europea del cloruro de vinilo, encontró tumores hepáticos (incluido el angiosarcoma) por exposiciones al cloruro de vinilo tan bajas como 250 ppm durante cuatro horas al día.
En 1997, los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades (CDC) de EE. UU. llegaron a la conclusión de que el desarrollo y la aceptación por parte de la industria del PVC de un proceso de polimerización de ciclo cerrado a fines de la década de 1970 "eliminó casi por completo la exposición de los trabajadores" y que "los nuevos casos de angiosarcoma hepático en vinilo Los trabajadores de polimerización de cloruro han sido virtualmente eliminados".
El Houston Chronicle afirmó en 1998 que la industria del vinilo manipuló los estudios de cloruro de vinilo para evitar la responsabilidad por la exposición de los trabajadores y ocultó derrames químicos extensos y graves en las comunidades locales.
Contaminación ambiental
Según la EPA , " las emisiones de cloruro de vinilo de las plantas de cloruro de polivinilo (PVC ), dicloruro de etileno (EDC) y monómero de cloruro de vinilo (VCM) causan o contribuyen a la contaminación del aire que puede anticiparse razonablemente que resulte en un aumento de la mortalidad o una aumento de enfermedades graves irreversibles o incapacitantes reversibles. El cloruro de vinilo es un carcinógeno humano conocido que causa un cáncer de hígado poco común". El perfil toxicológico y la evaluación resumida de salud actualizados de 2001 de la EPA para el VCM en su base de datos del Sistema Integrado de Información de Riesgos (IRIS, por sus siglas en inglés) reduce la estimación anterior del factor de riesgo de la EPA en un factor de 20 y concluye que "debido a la evidencia consistente de cáncer de hígado en todos los estudios ... .y la asociación más débil para otros sitios, se concluye que el hígado es el sitio más sensible, y la protección contra el cáncer de hígado protegerá contra la posible inducción de cáncer en otros tejidos".
Remediación microbiana
La especie de bacteria Nitrosomonas europaea puede degradar una variedad de compuestos halogenados, incluidos el tricloroetileno y el cloruro de vinilo.
Ver también
- grupo de vinilo
- Lista de refrigerantes , para R-1140
Referencias
Referencias adicionales para la contaminación ambiental
- Programa Internacional de Seguridad Química (IPCS) (1997). Cloruro de vinilo. Monografía de información sobre venenos. PIM 558. OMS. Ginebra.
- Servicio Nacional de Información sobre Venenos (NPIS) (2004). "Cloruro de vinilo". TOXBASE®.
- Organización Mundial de la Salud (OMS) (2000). "Directrices de calidad del aire para Europa". Publicaciones regionales de la OMS, Serie Europea, No. 91. 2ª edición. Oficina Regional de la OMS para Europa. Copenhague.
- Hathaway GJ y Proctor NH (2004). Riesgos Químicos del Lugar de Trabajo . 5ª edición. John Wiley & Sons, Nueva Jersey.
- Sistema de Información de Evaluación de Riesgos (RAIS) (1993). "Resumen de toxicidad del cloruro de vinilo". Grupo de Comunicación y Evaluación de Riesgos Químicos, Sección de Análisis de Información Biomédica y Ambiental, División de Investigación de Salud y Seguridad.
Citas en línea
Otras lecturas
- "Medicina: El peligro plástico" . tiempo _ 13 de mayo de 1974. Archivado desde el original el 12 de junio de 2007 . Consultado el 2 de julio de 2010 .