Propileno oksidas yra vienas iš organinės sintezės produktų. Šio junginio vartojimo apimtys nuolat auga, nes tai yra žaliava vertingiems chemijos produktams gauti. Yra keletas šios medžiagos pramoninės sintezės technologijų.
Bendra informacija
Propileno oksidas arba propileno oksidas įprastomis sąlygomis yra skaidrus skystis, turintis būdingą eterinį kvapą. Jam būdingos pridėjimo reakcijos, kurios yra susijusios su trijų narių epoksidinio žiedo atidarymo paprastumu. Dėl šios savybės šis junginys reaguoja su daugeliu medžiagų ir yra vienas iš svarbiausių produktų, kuris vėliau naudojamas daugeliui kitų medžiagų gauti.
Propileno oksido empirinė formulė yra C3H6O. Šio junginio pavadinimo sinonimai yra metiloksiranas; 1, 2 – propileno oksidas; 1, 2 – epoksipropanas.
Fizikinės savybės
Pagrindinės šios medžiagos fizinės savybės yra:
- tankis (įprastomis sąlygomis) – 859kg/m3;
- virimo temperatūra – 34,5 °С;
- šilumos talpa – 1,97 J/(kg∙K);
- lūžio rodiklis – 1, 366;
- dinaminis klampumas (esant 25°С) – 0,28;
- žemesnės koncentracijos degumo riba - 2-21 % (pagal tūrį).
Toksiškumas
Medžiaga priklauso antrajai pavojingumo klasei, MPC vandenyje yra 0,01 mg/l. Kontaktas su propileno oksidu gali sukelti šiuos sutrikimus:
- odos ir gleivinių sudirginimas;
- sutrikusi judesių koordinacija;
- kraujotakos sutrikimai;
- CNS depresija;
- ragenos nudegimas;
- tirpimas;
- koma.
Šis junginys taip pat yra kancerogeninis, mutageninis ir citotoksinis.
Cheminės savybės
Propileno oksido cheminės savybės apima:
- tirpumas – geras daugelyje organinių tirpiklių ir vandenyje;
- reaguodamas su vandeniu susidaro propilenglikolis;
- reakcijoje su alkoholiais ir fenoliais gaunami glikolio eteriai;
- reaguojant su rūgštimis, turinčiomis karboksilo grupių, susidaro esteriai (esant šarminiams metalams);
- polimerizacija dalyvaujant katalizatoriams (šarmams, alkoholiams, fenoliams ir kitiems) lemia didelės molekulinės masės polipropileno oksido susidarymą.
Chemijos pramonėje kopolimerai su etileno oksidu ir propilenglikoliu turi didžiausią reikšmę. Propilenas gaunamas dėl propileno oksido hidratacijos, kai kaitinama iki 200 ° C, perteklius16 atmosferų slėgis ir esant šarmui. Galutiniame produkte taip pat yra apie 20 % polipropilenglikolio.
Programa
Propileno oksidas naudojamas šiems tikslams:
- poliesterio dervų, gumos tipo polimerų ir poliuretano komponentų sintezė, plačiai naudojama statybose, automobilių dalyse, balduose, sporto gaminiuose, dangose, izoliacijos, avalynės pramonėje;
- propilenglikolio eterio tirpiklių, tepalų ir stabdžių skysčių, insekticidų gamyba;
- medicininės įrangos, supakuotų maisto produktų sterilizacija;
- ploviklių, emulsiklių ir demulsiklių gamyba techniniams poreikiams.
Gamyba
Pramoniniu mastu propileno oksidas gaunamas keliais būdais:
- Hipochlorinimas hipochloro rūgšties tirpale, po to propileno chlorhidrino muilinimas ir galutinio produkto išskyrimas (dehidrochlorinimas). Šio metodo trūkumas yra brangios žaliavos (chloras ir gesintos kalkės), taip pat didelio kiekio kalcio chlorido susidarymas ištirpusiame pavidale.
- Propileno epoksidavimas kumeno hidroperoksidu. Ši technologija pasižymi dideliu produkto išeigumu (iki 99%).
- Stireno ir propileno oksido sintezė vienu metu. Ši technika buvo įvaldyta naftos chemijos įmonėje Nizhnekamskneftekhim. Žaliava yra etilbenzenas. Jis oksiduojamas deguonimi130 °C temperatūra, po to gaunamas hidroperoksidas, kuris reaguoja su propilenu. Tada metilfenilkarbinolis dehidratuojamas dalyvaujant titano dioksidui.
- Peroksido būdas. Propilenas oksiduojamas organiniais hidroperoksidais (metilpropanu ir etilbenzenu arba tret.-butilo peroksidu). Procesas vyksta esant 100 °C temperatūrai ir 20-30 atmosferų slėgiui, taip pat esant katalizatoriui – molibdeno oksidui.
NRPO procesas
Nuo 2000-ųjų propileno oksido gamyboje taip pat naudojama nauja technologija, pagrįsta vandenilio peroksidu (HPPO procesas). Jis pagrįstas tiesiogine propileno oksidacija H2O2. Daugelis mokslininkų anksčiau bandė gauti šį produktą tokiu būdu, kad supaprastintų procesą, sumažintų gamybos sąnaudas ir sumažintų šalutinių produktų skaičių, tačiau pasiūlyti metodai buvo nuostolingi ir nesaugūs.
Propileno epoksidacija atliekama reaktoriuje, kuriame kaip tirpiklis naudojamas metanolio peroksidas su metilo alkoholiu. Kaip pradinė medžiaga naudojamas polimerinis arba cheminis propilenas. Reakcija vyksta stacionariame katalizatoriuje esant vidutinei temperatūrai ir padidintam slėgiui.
HPPO proceso pranašumai yra šie:
- daug šalutinių produktų;
- be chloro, kuris yra pavojingas ir toksiškas reagentas;
- ilgas katalizatoriaus tarnavimo laikas;
- aukštas konversijos laipsnis (peroksido pernešimas į gatavą produktą) ir cheminės reakcijos selektyvumas;
- išgryninto tirpiklio padavimas į perdirbimą.
Rusijos gamintojai
Rusijoje propileno oksidą gamina tik dvi įmonės:
- JSC Nizhnekamskneftekhim (yra Tatarstane). Čia įsisavintos 2 technologijos - jungtinė С8Н8 ir C3H 6 O, taip pat chlorohidrino metodas (propileno maišymas su chloru, tarpinio propileno chlorohidrino gavimas ir jo apdorojimas kalkių pienu).
- Khimprom (Kemerovo miestas).
Pagal pagamintą kiekį 99% medžiagų gaunama pirmoje įmonėje.
