Kaj je polimerizacija propilena? Kakšne so značilnosti te kemične reakcije? Poskusimo najti podrobne odgovore na ta vprašanja.
Značilnosti povezav
Reakcijski shemi polimerizacije etilena in propilena kažejo tipične kemične lastnosti, ki jih imajo vsi člani razreda olefinov. Ta razred je dobil tako nenavadno ime po starem imenu olja, ki se uporablja v kemični proizvodnji. V 18. stoletju so pridobili etilen klorid, ki je bila oljnata tekoča snov.
Med značilnostmi vseh predstavnikov razreda nenasičenih alifatskih ogljikovodikov ugotavljamo prisotnost ene dvojne vezi v njih.
Radikalna polimerizacija propilena je razložena prav s prisotnostjo dvojne vezi v strukturi snovi.
Splošna formula
Za vse predstavnike homolognega niza alkenov ima splošna formula obliko СpН2p. Nezadostna količina vodika v strukturi pojasnjuje posebnost kemičnih lastnosti teh ogljikovodikov.
Enačba reakcije polimerizacije propilenaje neposredna potrditev možnosti prekinitve takšne povezave pri uporabi povišane temperature in katalizatorja.
Nenasičen radikal se imenuje alil ali propenil-2. Zakaj polimerizirati propilen? Produkt te interakcije se uporablja za sintezo sintetičnega kavčuka, ki je v sodobni kemični industriji povpraševan.
Fizične lastnosti
Enačba polimerizacije propilena potrjuje ne le kemične, ampak tudi fizikalne lastnosti te snovi. Propilen je plinasta snov z nizkim vreliščem in tališčem. Ta predstavnik razreda alkenov je rahlo topen v vodi.
Kemijske lastnosti
Reakcijske enačbe za polimerizacijo propilena in izobutilena kažejo, da procesi potekajo prek dvojne vezi. Alkeni delujejo kot monomeri, končna produkta takšne interakcije pa bosta polipropilen in poliizobutilen. Med takšno interakcijo se bo uničila vez ogljik-ogljik in sčasoma bodo nastale ustrezne strukture.
Pri dvojni vezi nastanejo nove enostavne vezi. Kako poteka polimerizacija propilena? Mehanizem tega procesa je podoben procesu, ki se pojavlja pri vseh drugih predstavnikih tega razreda nenasičenih ogljikovodikov.
Reakcija polimerizacije propilena vključuje več možnostipuščanja. V prvem primeru se postopek izvaja v plinski fazi. Po drugi možnosti reakcija poteka v tekoči fazi.
Poleg tega polimerizacija propilena poteka tudi po nekaterih zastarelih postopkih, ki vključujejo uporabo nasičenega tekočega ogljikovodika kot reakcijskega medija.
Sodobna tehnologija
Polimerizacija propilena v razsutem stanju z uporabo tehnologije Spheripol je kombinacija raztopine reaktorja za proizvodnjo homopolimerov. Postopek vključuje uporabo plinskofaznega reaktorja s psevdo-tekočo plastjo za ustvarjanje blok kopolimerov. V tem primeru reakcija polimerizacije propilena vključuje dodajanje dodatnih združljivih katalizatorjev napravi, pa tudi predpolimerizacijo.
Procesne funkcije
Tehnologija vključuje mešanje komponent v posebni napravi, zasnovani za predhodno transformacijo. Nadalje se ta zmes doda v reaktorje za zančno polimerizacijo, kjer vstopata tako vodik kot izrabljen propilen.
Reaktorji delujejo pri temperaturah od 65 do 80 stopinj Celzija. Tlak v sistemu ne presega 40 barov. Reaktorji, ki so razporejeni serijsko, se uporabljajo v obratih za proizvodnjo polimernih izdelkov v velikih količinah.
Raztopino polimera odstranimo iz drugega reaktorja. Polimerizacija propilena vključuje prenos raztopine v tlačni razplinjalnik. Tu se izvede odstranitev praškastega homopolimera iz tekočega monomera.
Proizvodnja blok kopolimerov
Enačba polimerizacije propilena CH2 =CH - CH3 v tej situaciji ima standardni mehanizem pretoka, razlike so le v pogojih procesa. Skupaj s propilenom in etenom prah iz razplinjevalnika gre v plinski reaktor, ki deluje pri temperaturi okoli 70 stopinj Celzija in tlaku največ 15 barov.
Blok kopolimeri po odstranitvi iz reaktorja vstopijo v poseben sistem za odstranjevanje polimernega prahu iz monomera.
Polimerizacija propilena in butadienov, odpornih na udarce, omogoča uporabo drugega plinskofaznega reaktorja. Omogoča vam povečanje ravni propilena v polimeru. Poleg tega je možno končnemu izdelku dodati aditive, uporaba granulacije, ki izboljša kakovost nastalega izdelka.
Specifičnost polimerizacije alkenov
Obstaja nekaj razlik med proizvodnjo polietilena in polipropilena. Iz enačbe polimerizacije propilena je jasno, da je predviden drugačen temperaturni režim. Poleg tega obstajajo nekatere razlike v zadnji fazi tehnološke verige, pa tudi na področjih uporabe končnih izdelkov.
Peroksid se uporablja za smole, ki imajo odlične reološke lastnosti. Imajo povečano stopnjo pretoka taline, podobne fizikalne lastnosti kot tisti materiali, ki imajo nizek pretok.
smola,z odličnimi reološkimi lastnostmi, se uporabljajo v procesu brizganja, pa tudi pri izdelavi vlaken.
Za povečanje prosojnosti in trdnosti polimernih materialov proizvajalci poskušajo reakcijski mešanici dodati posebne kristalizirajoče dodatke. Del prozornih polipropilenskih materialov postopoma nadomeščajo drugi materiali na področju pihanja in litja.
Lastnosti polimerizacije
Polimerizacija propilena v prisotnosti aktivnega oglja poteka hitreje. Trenutno se uporablja katalitični kompleks ogljika s prehodno kovino, ki temelji na adsorpcijski sposobnosti ogljika. Rezultat polimerizacije je izdelek z odličnimi zmogljivostmi.
Glavni parametri procesa polimerizacije so hitrost reakcije, pa tudi molekulska masa in stereoizomerna sestava polimera. Pomembni so tudi fizikalna in kemična narava katalizatorja, polimerizacijski medij, stopnja čistosti komponent reakcijskega sistema.
Linearni polimer dobimo tako v homogeni kot v heterogeni fazi, ko gre za etilen. Razlog je v odsotnosti prostorskih izomerov v tej snovi. Za pridobitev izotaktičnega polipropilena poskušajo uporabiti trdne titanove kloride, pa tudi organoaluminijeve spojine.
Pri uporabi kompleksa, adsorbiranega na kristaliničnem titanovem kloridu (3), je mogoče dobiti izdelek z želenimi lastnostmi. Pravilnost podporne rešetke ni zadosten dejavnik zapridobitev visoke stereospecifičnosti s katalizatorjem. Na primer, če izberemo titanov jodid (3), dobimo bolj ataktični polimer.
Upoštevane katalitične komponente imajo Lewisov značaj, zato so povezane z izbiro medija. Najbolj ugoden medij je uporaba inertnih ogljikovodikov. Ker je titanov (5) klorid aktiven adsorbent, se običajno izberejo alifatski ogljikovodiki. Kako poteka polimerizacija propilena? Formula izdelka je (-CH2-CH2-CH2-)p. Sam algoritem reakcije je podoben poteku reakcije pri drugih predstavnikih te homologne serije.
kemična interakcija
Analizirajmo glavne možnosti interakcije za propilen. Glede na to, da je v njeni strukturi dvojna vez, glavne reakcije potekajo ravno z njeno uničenjem.
Halogenacija poteka pri normalni temperaturi. Na mestu pretrganja kompleksne vezi pride do nemotenega dodajanja halogena. Kot rezultat te interakcije nastane dihalogenirana spojina. Najtežji del je jodiranje. Bromiranje in kloriranje poteka brez dodatnih pogojev in stroškov energije. Fluoriranje propilena je eksplozivno.
Reakcija hidrogeniranja vključuje uporabo dodatnega pospeševalnika. Platina in nikelj delujeta kot katalizator. Kot rezultat kemične interakcije propilena z vodikom nastane propan - predstavnik razreda nasičenih ogljikovodikov.
Hidracija (dodatek vode)izvedeno po pravilu V. V. Markovnikova. Njegovo bistvo je pritrditev atoma vodika na dvojno vez propilena, ki ima največjo količino. V tem primeru se bo halogen pritrdil na tisti C, ki ima najmanjše število vodika.
Za propilen je značilno zgorevanje v atmosferskem kisiku. Kot rezultat te interakcije bosta pridobljena dva glavna produkta: ogljikov dioksid, vodna para.
Ko je ta kemikalija izpostavljena močnim oksidantom, kot je kalijev permanganat, opazimo njeno razbarvanje. Med produkti kemične reakcije bo dihidrični alkohol (glikol).
proizvodnja propilena
Vse metode lahko razdelimo v dve glavni skupini: laboratorijske, industrijske. V laboratorijskih pogojih se propilen lahko pridobi tako, da se vodikov halogenid odcepi od prvotnega haloalkila, tako da ga izpostavimo alkoholni raztopini natrijevega hidroksida.
Propilen nastane s katalitskim hidrogeniranjem propina. V laboratorijskih pogojih lahko to snov pridobimo z dehidracijo propanola-1. V tej kemični reakciji se kot katalizatorji uporabljajo fosforjeva ali žveplova kislina, aluminijev oksid.
Kako se propilen proizvaja v velikih količinah? Zaradi dejstva, da je ta kemikalija v naravi redka, so bile razvite industrijske možnosti za njeno proizvodnjo. Najpogostejša je izolacija alkena iz naftnih derivatov.
Na primer, surova nafta je razpokana v posebni fluidizirani plasti. Propilen se pridobiva s pirolizo bencinske frakcije. ATtrenutno je alken izoliran tudi iz povezanega plina, plinastih produktov koksanja premoga.
Obstajajo različne možnosti za pirolizo propilena:
- v cevnih pečeh;
- v reaktorju s kremenovo hladilno tekočino;
- Lavrovski proces;
- avtotermalna piroliza po metodi Barthlome.
Med preverjenimi industrijskimi tehnologijami je treba izpostaviti tudi katalitično dehidrogenacijo nasičenih ogljikovodikov.
Prijava
Propilen ima različne aplikacije, zato se proizvaja v velikem obsegu v industriji. Ta nenasičen ogljikovodik svoj videz dolguje delu Natta. Sredi dvajsetega stoletja je razvil tehnologijo polimerizacije z uporabo Zieglerjevega katalitičnega sistema.
Natta je uspel dobiti stereoregularni produkt, ki ga je imenoval izotaktičen, saj so bile v strukturi metilne skupine na eni strani verige. Zaradi tovrstnega "pakiranja" polimernih molekul ima nastala polimerna snov odlične mehanske lastnosti. Polipropilen se uporablja za izdelavo sintetičnih vlaken in je povpraševan kot plastična masa.
Približno deset odstotkov naftnega propilena se porabi za proizvodnjo njegovega oksida. Do sredine prejšnjega stoletja so to organsko snov pridobivali s klorohidrinsko metodo. Reakcija je potekala s tvorbo vmesnega produkta propilen klorohidrina. Ta tehnologija ima določene pomanjkljivosti, ki so povezane z uporabo dragega klora in gašenega apna.
V našem času je to tehnologijo nadomestil postopek kalkona. Temelji na kemični interakciji propena s hidroperoksidi. Propilen oksid se uporablja pri sintezi propilen glikola, ki se uporablja pri izdelavi poliuretanskih pen. Veljajo za odlične blažilne materiale, se uporabljajo za izdelavo embalaže, preprog, pohištva, toplotnoizolacijskih materialov, vpojnih tekočin in filtrirnih materialov.
Poleg tega je med glavnimi aplikacijami propilena treba omeniti sintezo acetona in izopropil alkohola. Izopropil alkohol, ki je odlično topilo, velja za dragocen kemični izdelek. Na začetku dvajsetega stoletja so ta organski proizvod pridobivali po metodi žveplove kisline.
Poleg tega je bila razvita tehnologija direktne hidratacije propena z vnosom kislinskih katalizatorjev v reakcijsko zmes. Približno polovica vsega proizvedenega propanola se porabi za sintezo acetona. Ta reakcija vključuje izločanje vodika, poteka pri 380 stopinjah Celzija. Katalizatorja v tem procesu sta cink in baker.
Med pomembnimi uporabami propilena, hidroformilacija zavzema posebno mesto. Propen se uporablja za proizvodnjo aldehidov. Oksisintezo pri nas uporabljajo že od sredine prejšnjega stoletja. Trenutno ta reakcija zavzema pomembno mesto v petrokemiji. Pri kemični interakciji propilena s sinteznim plinom (zmes ogljikovega monoksida in vodika) pri temperaturi 180 stopinj, katalizatorju kob altovega oksida in tlaku 250 atmosfer opazimo nastanek dveh aldehidov. Ena ima normalno strukturo, druga ima ukrivljenoogljikova veriga.
Takoj po odkritju tega tehnološkega procesa je prav ta reakcija postala predmet raziskovanja mnogih znanstvenikov. Iskali so načine, kako ublažiti pogoje njegovega toka, poskušali so zmanjšati odstotek razvejanega aldehida v nastali mešanici.
Za to so bili izumljeni ekonomični procesi, ki vključujejo uporabo drugih katalizatorjev. Možno je bilo znižati temperaturo, tlak, povečati donos linearnega aldehida.
Estri akrilne kisline, ki so povezani tudi s polimerizacijo propilena, se uporabljajo kot kopolimeri. Približno 15 odstotkov petrokemičnega propena se uporablja kot izhodiščni material za ustvarjanje akrionitrila. Ta organska komponenta je potrebna za proizvodnjo dragocenih kemičnih vlaken - nitrona, ustvarjanje plastike, proizvodnjo gume.
Sklep
Polipropilen trenutno velja za največjo petrokemično industrijo. Povpraševanje po tem visokokakovostnem in poceni polimeru narašča, zato postopoma nadomešča polietilen. Nepogrešljiv je pri izdelavi toge embalaže, plošč, filmov, avtomobilskih delov, sintetičnega papirja, vrvi, delov preprog, pa tudi pri izdelavi različne gospodinjske opreme. Na začetku enaindvajsetega stoletja je bila proizvodnja polipropilena na drugem mestu v industriji polimerov. Ob upoštevanju zahtev različnih industrij lahko sklepamo, da se bo trend obsežne proizvodnje propilena in etilena v bližnji prihodnosti nadaljeval.
