Kas yra propileno polimerizacija? Kokios yra šios cheminės reakcijos ypatybės? Pabandykime rasti išsamius atsakymus į šiuos klausimus.
Ryšių charakteristikos
Etileno ir propileno polimerizacijos reakcijos schemos parodo tipiškas chemines savybes, kurias turi visi olefinų klasės nariai. Ši klasė gavo tokį neįprastą pavadinimą iš senojo chemijos gamyboje naudojamo aliejaus pavadinimo. XVIII amžiuje buvo gautas etileno chloridas, kuris buvo riebi skysta medžiaga.
Tarp visų nesočiųjų alifatinių angliavandenilių klasės atstovų savybių pastebime, kad juose yra viena dviguba jungtis.
Radikali propileno polimerizacija paaiškinama būtent dvigubos jungties buvimu medžiagos struktūroje.
Bendroji formulė
Visiems homologinės alkenų serijos atstovams bendroji formulė yra tokia: СpН2p. Nepakankamas vandenilio kiekis struktūroje paaiškina šių angliavandenilių cheminių savybių ypatumus.
Propileno polimerizacijos reakcijos lygtisyra tiesioginis patvirtinimas, kad tokia jungtis gali nutrūkti naudojant aukštesnę temperatūrą ir katalizatorių.
Nesotusis radikalas vadinamas alilu arba propenilu-2. Kodėl polimerizuoti propileną? Šios sąveikos produktas naudojamas sintetiniam kaučiukui sintetinti, kuris, savo ruožtu, yra paklausus šiuolaikinėje chemijos pramonėje.
Fizikinės savybės
Propileno polimerizacijos lygtis patvirtina ne tik chemines, bet ir fizines šios medžiagos savybes. Propilenas yra dujinė medžiaga, turinti žemą virimo ir lydymosi temperatūrą. Šis alkenų klasės atstovas mažai tirpsta vandenyje.
Cheminės savybės
Propileno ir izobutileno polimerizacijos reakcijos lygtys rodo, kad procesai vyksta per dvigubą jungtį. Alkenai veikia kaip monomerai, o galutiniai tokios sąveikos produktai bus polipropilenas ir poliizobutilenas. Tokios sąveikos metu anglies ir anglies jungtis bus sunaikinta ir galiausiai susidarys atitinkamos struktūros.
Dvigubo ryšio metu susidaro naujos paprastos jungtys. Kaip vyksta propileno polimerizacija? Šio proceso mechanizmas yra panašus į procesą, vykstantį visuose kituose šios nesočiųjų angliavandenilių klasės atstovuose.
Propileno polimerizacijos reakcija apima keletą variantųnutekėjimų. Pirmuoju atveju procesas atliekamas dujų fazėje. Pagal antrąjį variantą reakcija vyksta skystoje fazėje.
Be to, propileno polimerizacija taip pat vyksta pagal kai kuriuos pasenusius procesus, kai reakcijos terpėje naudojamas sočiųjų skystų angliavandenilių.
Šiuolaikinės technologijos
Burti propileno polimerizacija naudojant Spheripol technologiją yra srutų reaktoriaus derinys, skirtas homopolimerams gaminti. Procesas apima dujinės fazės reaktoriaus su pseudoskysto sluoksniu naudojimą blokiniams kopolimerams sukurti. Šiuo atveju propileno polimerizacijos reakcija apima papildomų suderinamų katalizatorių pridėjimą į įrenginį, taip pat išankstinę polimerizaciją.
Proceso funkcijos
Ši technologija apima komponentų maišymą specialiame įrenginyje, skirtame išankstiniam transformavimui. Be to, šis mišinys pilamas į kilpinės polimerizacijos reaktorius, į kuriuos patenka ir vandenilis, ir panaudotas propilenas.
Reaktoriai veikia 65–80 laipsnių Celsijaus temperatūroje. Slėgis sistemoje neviršija 40 barų. Reaktoriai, kurie yra išdėstyti nuosekliai, naudojami gamyklose, skirtose didelės apimties polimerinių produktų gamybai.
Polimero tirpalas pašalinamas iš antrojo reaktoriaus. Propileno polimerizacija apima tirpalo perkėlimą į slėginį degazatorių. Čia atliekamas miltelių homopolimero pašalinimas iš skysto monomero.
Blokinių kopolimerų gamyba
Propileno polimerizacijos lygtis CH2 =CH - CH3 šioje situacijoje turi standartinį srauto mechanizmą, skiriasi tik proceso sąlygos. Milteliai iš degazatoriaus kartu su propilenu ir etenu patenka į dujinės fazės reaktorių, veikiančią maždaug 70 laipsnių Celsijaus temperatūroje ir ne didesniu kaip 15 barų slėgiu.
Blokiniai kopolimerai, pašalinti iš reaktoriaus, patenka į specialią polimero miltelių pašalinimo iš monomero sistemą.
Propileno ir smūgiams atsparių butadienų polimerizacija leidžia naudoti antrąjį dujinės fazės reaktorių. Tai leidžia padidinti propileno kiekį polimere. Be to, į gatavą produktą galima dėti priedų, naudoti granuliavimą, kuris pagerina gaunamo produkto kokybę.
Alkenų polimerizacijos specifiškumas
Yra keletas skirtumų tarp polietileno ir polipropileno gamybos. Propileno polimerizacijos lygtis aiškiai parodo, kad numatytas kitoks temperatūros režimas. Be to, kai kurie skirtumai egzistuoja paskutiniame technologinės grandinės etape, taip pat galutinių produktų naudojimo srityse.
Peroksidas naudojamas dervoms, kurios turi puikių reologinių savybių. Jie turi didesnį lydalo srauto lygį, panašias fizines savybes kaip tų medžiagų, kurių srautas mažas.
Derva,pasižymintys puikiomis reologinėmis savybėmis, naudojami liejimo procese, taip pat pluošto gamyboje.
Siekdami padidinti polimerinių medžiagų skaidrumą ir stiprumą, gamintojai bando į reakcijos mišinį dėti specialių kristalizuojančių priedų. Dalis skaidrių polipropileno medžiagų pamažu pakeičiama kitomis medžiagomis pūtimo ir liejimo srityje.
Polimerizacijos ypatybės
Propileno polimerizacija, esant aktyvintajai angliai, vyksta greičiau. Šiuo metu naudojamas katalizinis anglies kompleksas su pereinamuoju metalu, pagrįstas anglies adsorbcijos gebėjimu. Polimerizacijos rezultatas yra puikus produktas.
Pagrindiniai polimerizacijos proceso parametrai yra reakcijos greitis, taip pat polimero molekulinė masė ir stereoizomerinė sudėtis. Taip pat svarbios fizinės ir cheminės katalizatoriaus savybės, polimerizacijos terpė, reakcijos sistemos komponentų grynumo laipsnis.
Linijinis polimeras gaunamas tiek homogeninėje, tiek heterogeninėje fazėje, kai kalbama apie etileną. Priežastis yra tai, kad šioje medžiagoje nėra erdvinių izomerų. Izotaktiniam polipropilenui gauti jie bando naudoti kietuosius titano chloridus, taip pat organinius aliuminio junginius.
Naudojant kompleksą, adsorbuotą ant kristalinio titano chlorido (3), galima gauti norimų savybių produktą. Atramos grotelių taisyklingumas nėra pakankamas veiksnyskatalizatoriaus įgijimas aukšto stereospecifiškumo. Pavyzdžiui, jei pasirenkamas titano jodidas (3), gaunamas atakiškesnis polimeras.
Nagrinėjami kataliziniai komponentai turi Lewiso charakterį, todėl jie yra susiję su terpės parinkimu. Naudingiausia terpė yra inertinių angliavandenilių naudojimas. Kadangi titano (5) chloridas yra aktyvus adsorbentas, dažniausiai pasirenkami alifatiniai angliavandeniliai. Kaip vyksta propileno polimerizacija? Produkto formulė yra (-CH2-CH2-CH2-) p. Pats reakcijos algoritmas yra panašus į reakcijos eigą kituose šios homologinės serijos atstovuose.
Cheminė sąveika
Išanalizuokime pagrindines propileno sąveikos galimybes. Atsižvelgiant į tai, kad jo struktūroje yra dvigubas ryšys, pagrindinės reakcijos vyksta būtent jį sunaikinant.
Halogeninimas vyksta normalioje temperatūroje. Kompleksinės jungties plyšimo vietoje atsiranda netrukdomas halogeno pridėjimas. Dėl šios sąveikos susidaro dihalogenintas junginys. Sunkiausia dalis yra jodavimas. Brominimas ir chlorinimas vyksta be papildomų sąlygų ir energijos sąnaudų. Propileno fluorinimas yra sprogus.
Hidinimo reakcija apima papildomo greitintuvo naudojimą. Platina ir nikelis veikia kaip katalizatorius. Dėl propileno cheminės sąveikos su vandeniliu susidaro propanas – sočiųjų angliavandenilių klasės atstovas.
Hidracija (vandens pridėjimas)atlikta pagal V. V. Markovnikovo taisyklę. Jo esmė yra prijungti vandenilio atomą prie dvigubos propileno jungties, kuri turi didžiausią kiekį. Tokiu atveju halogenas prisijungs prie to C, kuriame yra minimalus vandenilio skaičius.
Propilenas pasižymi degimu atmosferos deguonimi. Dėl šios sąveikos bus gauti du pagrindiniai produktai: anglies dioksidas, vandens garai.
Kai ši cheminė medžiaga yra veikiama stiprių oksiduojančių medžiagų, tokių kaip kalio permanganatas, pastebima jos spalvos pasikeitimas. Tarp cheminės reakcijos produktų bus dvihidris alkoholis (glikolis).
Propileno gamyba
Visus metodus galima suskirstyti į dvi pagrindines grupes: laboratorinius, pramoninius. Laboratorinėmis sąlygomis propileną galima gauti atskiriant vandenilio halogenidą nuo pradinio halogenalkilo, veikiant juos alkoholio natrio hidroksido tirpalu.
Propilenas susidaro kataliziškai hidrinant propiną. Laboratorinėmis sąlygomis šią medžiagą galima gauti dehidratuojant propanolį-1. Šioje cheminėje reakcijoje kaip katalizatoriai naudojami fosforo arba sieros rūgštis, aliuminio oksidas.
Kaip propilenas gaminamas dideliais kiekiais? Dėl to, kad ši cheminė medžiaga gamtoje yra reta, buvo sukurtos pramoninės jos gamybos galimybės. Dažniausiai naudojamas alkeno išskyrimas iš naftos produktų.
Pavyzdžiui, žalia nafta yra krekingo specialioje verdančiojoje sluoksnyje. Propilenas gaunamas pirolizės būdu iš benzino frakcijos. ATšiuo metu alkenas taip pat yra izoliuotas nuo susijusių dujų, dujinių anglies koksavimo produktų.
Propileno pirolizės parinktys yra įvairios:
- vamzdinėse krosnyse;
- reaktoriuje, kuriame naudojamas kvarcinis aušinimo skystis;
- Lavrovskio procesas;
- autoterminė pirolizė pagal Barthlomo metodą.
Tarp patikrintų pramoninių technologijų taip pat reikėtų pažymėti katalizinį sočiųjų angliavandenilių dehidrogenavimą.
Programa
Propilenas naudojamas įvairiai, todėl pramonėje jis gaminamas dideliu mastu. Šis nesotusis angliavandenilis atsirado dėl Natta darbo. Dvidešimtojo amžiaus viduryje jis sukūrė polimerizacijos technologiją, naudodamas Ziegler katalizinę sistemą.
Natta sugebėjo gauti stereoreguliarų produktą, kurį jis pavadino izotaktiniu, nes struktūroje metilo grupės buvo vienoje grandinės pusėje. Dėl tokio tipo polimerų molekulių „pakavimo“gauta polimerinė medžiaga pasižymi puikiomis mechaninėmis savybėmis. Polipropilenas naudojamas sintetiniams pluoštams gaminti ir yra paklausus kaip plastikinė masė.
Maždaug dešimt procentų naftos propileno sunaudojama oksidui gaminti. Iki praėjusio amžiaus vidurio ši organinė medžiaga buvo gauta chlorohidrino metodu. Reakcija vyko susidarant tarpiniam produktui propileno chlorohidrinui. Ši technologija turi tam tikrų trūkumų, susijusių su brangaus chloro ir gesintų kalkių naudojimu.
Mūsų laikais šią technologiją pakeitė chalkono procesas. Jis pagrįstas chemine propeno sąveika su hidroperoksidais. Propileno oksidas naudojamas propilenglikolio, kuris naudojamas poliuretano putų gamyboje, sintezei. Laikomos puikiomis amortizuojančiomis medžiagomis, iš jų gaminamos pakuotės, kilimėliai, baldai, šilumos izoliacinės medžiagos, sugeriantys skysčiai ir filtravimo medžiagos.
Be to, tarp pagrindinių propileno naudojimo būdų būtina paminėti acetono ir izopropilo alkoholio sintezę. Izopropilo alkoholis, būdamas puikus tirpiklis, laikomas vertingu cheminiu produktu. XX amžiaus pradžioje šis ekologiškas produktas buvo gautas sieros rūgšties metodu.
Be to, buvo sukurta propeno tiesioginio hidratavimo technologija, įvedant rūgštinius katalizatorius į reakcijos mišinį. Maždaug pusė viso pagaminamo propanolio išleidžiama acetono sintezei. Ši reakcija apima vandenilio pašalinimą, vykdoma 380 laipsnių Celsijaus temperatūroje. Šio proceso katalizatoriai yra cinkas ir varis.
Tarp svarbių propileno naudojimo būdų hidroformilinimas užima ypatingą vietą. Propenas naudojamas aldehidams gaminti. Oksisintezė mūsų šalyje pradėta naudoti nuo praėjusio amžiaus vidurio. Šiuo metu ši reakcija užima svarbią vietą naftos chemijoje. Stebima propileno cheminė sąveika su sintezės dujomis (anglies monoksido ir vandenilio mišiniu), esant 180 laipsnių temperatūrai, kob alto oksido katalizatoriui ir 250 atmosferų slėgiui, susidaro du aldehidai. Vienas turi normalią struktūrą, antrasis – išlenktąanglies grandinė.
Iš karto po šio technologinio proceso atradimo, būtent ši reakcija tapo daugelio mokslininkų tyrimų objektu. Jie ieškojo būdų, kaip sušvelninti jo tekėjimo sąlygas, stengėsi sumažinti šakotojo aldehido procentą gautame mišinyje.
Tam buvo išrasti ekonomiški procesai, kuriuose naudojami kiti katalizatoriai. Buvo galima sumažinti temperatūrą, slėgį, padidinti linijinio aldehido išeigą.
Akrilo rūgšties esteriai, kurie taip pat yra susiję su propileno polimerizacija, naudojami kaip kopolimerai. Apie 15 procentų naftos chemijos propeno naudojama kaip pradinė medžiaga akrionitrilui gaminti. Šis organinis komponentas būtinas gaminant vertingą cheminį pluoštą – nitroną, kuriant plastiką, gaminant kaučiuką.
Išvada
Polipropilenas šiuo metu laikomas didžiausia naftos chemijos pramone. Šio kokybiško ir nebrangaus polimero paklausa auga, todėl jis pamažu keičia polietileną. Jis yra būtinas kuriant standžią pakuotę, plokštes, plėveles, automobilių dalis, sintetinį popierių, virves, kilimų dalis, taip pat kuriant įvairią buitinę įrangą. Dvidešimt pirmojo amžiaus pradžioje polipropileno gamyba užėmė antrą vietą polimerų pramonėje. Atsižvelgdami į įvairių pramonės šakų poreikius, galime daryti išvadą, kad didelio masto propileno ir etileno gamybos tendencija išliks artimiausiu metu.
