INICIO
ciencia · química
como se fabrica la acetona, Reactor industrial de oxidación de cumeno en planta de producción de acetona
ciencia ·#12715 ·Lectura 5 min. Redacción de respuesta: Editorial NexusCurioso.com

¿Como se fabrica la acetona?

Respuesta corta

El proceso del cumeno (Hock) produce el 90-95% de la acetona mundial, generando además fenol como co-producto en relación 1:1 molar.

01

Cómo se fabrica la acetona: procesos industriales y químicos

La acetona, también conocida como propanona (CH₃COCH₃), es uno de los disolventes orgánicos más producidos a nivel mundial, con una producción global que supera los 10 millones de toneladas anuales. Su fabricación se realiza mediante varios procesos químicos industriales, siendo el más dominante el proceso del cumeno (también llamado proceso Hock), responsable de aproximadamente el 90-95% de la producción mundial. El proceso del cumeno consta de tres etapas principales. En la primera etapa, se realiza una alquilación catalítica del benceno con propileno en presencia de un catalizador ácido (zeolita o cloruro de aluminio) para obtener cumeno (isopropilbenceno): C₆H₆ + C₃H₆ → C₆H₅C(CH₃)₂H. Esta reacción se lleva a cabo a temperaturas de 150-250 °C y presiones moderadas. En la segunda etapa, el cumeno se oxida con aire o oxígeno molecular en condiciones radicales (temperatura de 70-100 °C, presión de 5-10 bar) para formar peróxido de cumeno (cumilhidroperóxido): C₆H₅C(CH₃)₂H + O₂ → C₆H₅C(CH₃)₂OOH. Esta reacción es exotérmica y se controla cuidadosamente por seguridad. La tercera y última etapa es la descomposición ácida del peróxido de cumeno (reordenamiento Hock): C₆H₅C(CH₃)₂OOH → C₆H₅OH + CH₃COCH₃. Se utiliza ácido sulfúrico diluido o resinas de intercambio iónico a 50-100 °C. El resultado es la co-producción de fenol y acetona en una relación molar aproximada de 1:1.

EtapaReacciónCondiciones
AlquilaciónBenceno + Propileno → Cumeno150-250 °C, zeolita
OxidaciónCumeno + O₂ → Peróxido de cumeno70-100 °C, 5-10 bar
DescomposiciónPeróxido → Fenol + Acetona50-100 °C, H₂SO₄ dil.
Otro método histórico es la pirólisis del etilideno diacetato. La ácido acético se convierte en etilideno diacetato (CH₃COCH(COCH₃)₂) mediante reacción con cetenos o anhídrido acético, y luego se piróliza a 300-400 °C para obtener acetona y ácido acético: CH₃COCH(COCH₃)₂ → CH₃COCH₃ + CH₃COOH. Este método está en desuso por su menor eficiencia. También existe la oxidación directa del isobuteno, donde el isobuteno se oxida con oxígeno en fase líquida o gaseosa para producir acetona directamente. Este proceso tiene menos residuos pero requiere catalizadores específicos de paladio o vanadio. La destilación final es un paso crítico: como la acetona forma azeótropos con agua, se emplea destilación azeotrópica o extracción para alcanzar la pureza comercial de 99,5-99,9%. La acetona técnica suele ser del grado 99%, mientras que la de grado electrónico puede superar el 99,99%. Desde el punto de vista de la seguridad industrial, el proceso del cumeno presenta riesgos por la manipulación de peróxidos (potencialmente explosivos) y de hidrocarburos aromáticos. Por ello, las plantas modernas incorporan sistemas de detección, redundancia y zonas de exclusión estrictas en la etapa de oxidación.

“

La producción global de acetona supera los 10 millones de toneladas anuales, siendo Asia el mayor consumidor y productor.

Dato clave
como se fabrica la acetona, Columna de destilación azeotrópica para purificación de acetona en planta química
Imagen

Columna de destilación azeotrópica para purificación de acetona en planta química

02

Métodos de producción industrial de acetona (propanona)

La purificación de la acetona obtenida es tan importante como su síntesis. Tras la descomposición del peróxido de cumeno, la mezcla bruta contiene acetona, fenol, agua, trazas de dimetilfeniletileno y ácidos. El proceso de refinado incluye múltiples torres de destilación: primero se separa el agua por decantación, luego una torre de rectificación elimina los componentes livianos y pesados, y finalmente una destilación azeotrópica con benceno o tolueno elimina el agua residual para obtener acetona de alta pureza. En términos de eficiencia energética, las plantas modernas de acetona basadas en el proceso del cumeno pueden recuperar hasta el 70-80% de la energía térmica mediante intercambiadores de calor y recuperación de vapor. El consumo energético típico ronda las 2-3 toneladas equivalentes de petróleo (TEP) por tonelada de acetona producida, aunque los valores varían según la integración de la planta. Un aspecto relevante es la co-producción de fenol: dado que por cada molécula de acetona se genera una de fenol, las plantas suelen estar integradas con unidades de fenol. Esto significa que la viabilidad económica de la producción de acetona está ligada al precio del fenol, creando una interdependencia de mercado entre ambos productos. A nivel medioambiental, los principales vertidos se gestionan mediante tratamiento biológico de aguas residuales y captura de compuestos orgánicos volátiles (COVs). La acetona es biodegradable y no persistente, pero su alta volatilidad exige controles estrictos de emisiones atmosféricas según normativas como la Directiva IED europea. En escala de laboratorio, la acetona puede sintetizarse por: (1) oxidación de isopropanol con dicromato o permanganato, (2) pirólisis de sales de amonio de ácidos carboxílicos (metodo de Hunsdiecker modificado), o (3) hidrólisis de cetonas a partir de cloruros de acilo. Sin embargo, estos métodos solo son viables en pequeña escala por su coste elevado.

Conclusión:

¿como se fabrica la acetona?

La fabricación industrial de acetona es un proceso maduro y altamente optimizado, donde el método del cumeno domina abrumadoramente por su eficiencia económica y la valiosa co-producción de fenol. El dominio de la catálisis con zeolitas y la integración energética han llevado la producción a niveles de bajo coste que mantienen a la acetona como uno de los disolventes más económicos y versátiles de la industria química.

Fuentes: Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Kirk-Othmer's Encyclopedia of Chemical Technology, Royal Society of Chemistry - Chemical Society Reviews —
Redacción: editorial NexusCurioso.com
Más preguntas de ciencia
De otras categorías