Hva er polymerisasjonen av propylen? Hva kjennetegner denne kjemiske reaksjonen? La oss prøve å finne detaljerte svar på disse spørsmålene.
Kjennetegn ved tilkoblinger
Reaksjonsskjemaer for polymerisering av etylen og propylen viser de typiske kjemiske egenskapene som alle medlemmer av olefinklassen har. Denne klassen fikk et så uvanlig navn fra det gamle navnet på oljen som ble brukt i kjemisk produksjon. På 1700-tallet ble det oppnådd etylenklorid, som var et oljeaktig flytende stoff.
Blant egenskapene til alle representanter for klassen av umettede alifatiske hydrokarboner, merker vi tilstedeværelsen av én dobbeltbinding i dem.
Den radikale polymerisasjonen av propylen forklares nøyaktig av tilstedeværelsen av en dobbeltbinding i strukturen til stoffet.
Generell formel
For alle representanter for den homologe serien av alkener har den generelle formelen formen СpН2p. Den utilstrekkelige mengden hydrogener i strukturen forklarer det særegne ved de kjemiske egenskapene til disse hydrokarbonene.
Propylenpolymerisasjonsreaksjonsligninger en direkte bekreftelse på muligheten for brudd i en slik forbindelse ved bruk av forhøyet temperatur og katalysator.
Det umettede radikalet kalles allyl eller propenyl-2. Hvorfor polymerisere propylen? Produktet av denne interaksjonen brukes til å syntetisere syntetisk gummi, som igjen er etterspurt i den moderne kjemiske industrien.
Fysiske egenskaper
Propylenpolymerisasjonsligningen bekrefter ikke bare de kjemiske, men også de fysiske egenskapene til dette stoffet. Propylen er et gassformig stoff med lavt koke- og smeltepunkt. Denne representanten for alkenklassen har en svak løselighet i vann.
Kjemiske egenskaper
Reaksjonsligningene for polymerisering av propylen og isobuten viser at prosessene går gjennom en dobbeltbinding. Alkener fungerer som monomerer, og sluttproduktene av en slik interaksjon vil være polypropylen og polyisobutylen. Det er karbon-karbonbindingen som vil bli ødelagt under en slik interaksjon, og til slutt vil de tilsvarende strukturene dannes.
Ved dobbeltbindingen dannes nye enkle bindinger. Hvordan foregår polymeriseringen av propylen? Mekanismen for denne prosessen er lik prosessen som forekommer i alle andre representanter for denne klassen av umettede hydrokarboner.
Propylenpolymerisasjonsreaksjon involverer flere alternativerlekkasjer. I det første tilfellet utføres prosessen i gassfasen. I henhold til det andre alternativet foregår reaksjonen i væskefasen.
I tillegg fortsetter polymerisasjonen av propylen også i henhold til noen utdaterte prosesser som involverer bruk av et mettet flytende hydrokarbon som reaksjonsmedium.
Moderne teknologi
Polymerisering av propylen i bulk ved bruk av Spheripol-teknologi er en kombinasjon av en slurry-reaktor for produksjon av homopolymerer. Prosessen innebærer bruk av en gassfasereaktor med et pseudo-væskesjikt for å lage blokkkopolymerer. I dette tilfellet involverer propylenpolymerisasjonsreaksjonen tilsetning av ytterligere kompatible katalysatorer til anordningen, så vel som prepolymerisasjon.
Prosessfunksjoner
Teknologien innebærer å blande komponentene i en spesiell enhet designet for foreløpig transformasjon. Videre tilsettes denne blandingen til sløyfepolymerisasjonsreaktorene, hvor både hydrogen og brukt propylen kommer inn.
Reaktorer opererer ved temperaturer fra 65 til 80 grader Celsius. Trykket i systemet overstiger ikke 40 bar. Reaktorene, som er arrangert i serier, brukes i anlegg designet for høyvolumproduksjon av polymerprodukter.
Polymerløsningen fjernes fra den andre reaktoren. Polymerisasjonen av propylen innebærer å overføre løsningen til en trykkavgasser. Her utføres fjerningen av pulverhomopolymeren fra den flytende monomeren.
Produksjon av blokkkopolymerer
Propylenpolymerisasjonsligning CH2 =CH - CH3 har i denne situasjonen en standard strømningsmekanisme, det er kun forskjeller i prosessbetingelsene. Sammen med propylen og eten går pulveret fra avgasseren til en gassfasereaktor som opererer ved en temperatur på ca. 70 grader Celsius og et trykk på ikke mer enn 15 bar.
Blokkkopolymerene, etter å ha blitt fjernet fra reaktoren, går inn i et spesielt system for å fjerne polymerpulveret fra monomeren.
Polymerisering av propylen og slagfaste butadiener tillater bruk av en andre gassfasereaktor. Det lar deg øke nivået av propylen i polymeren. I tillegg er det mulig å tilsette tilsetningsstoffer til det ferdige produktet, bruk av granulering, som forbedrer kvaliteten på det resulterende produktet.
Spesifisitet for polymerisasjon av alkener
Det er noen forskjeller mellom produksjon av polyetylen og polypropylen. Propylenpolymerisasjonsligningen gjør det klart at et annet temperaturregime er ment. I tillegg er det noen forskjeller i sluttfasen av den teknologiske kjeden, samt i bruksområdene for sluttprodukter.
Peroxide brukes til harpikser som har utmerkede reologiske egenskaper. De har et økt nivå av smelteflyt, lignende fysiske egenskaper som de materialene som har lav strømningshastighet.
Harpiks,som har utmerkede reologiske egenskaper, brukes i sprøytestøpeprosessen, så vel som ved fremstilling av fibre.
For å øke gjennomsiktigheten og styrken til polymermaterialer, prøver produsenter å tilsette spesielle krystalliserende tilsetningsstoffer til reaksjonsblandingen. En del av de transparente polypropylenmaterialene blir gradvis erstattet av andre materialer innen blåsestøping og støping.
Funksjoner ved polymerisering
Polymerisering av propylen i nærvær av aktivt karbon går raskere. For tiden brukes et katalytisk kompleks av karbon med et overgangsmetall, basert på adsorpsjonskapasiteten til karbon. Resultatet av polymerisasjon er et produkt med utmerket ytelse.
Hovedparametrene for polymerisasjonsprosessen er reaksjonshastigheten, samt molekylvekten og den stereoisomere sammensetningen til polymeren. Katalysatorens fysiske og kjemiske natur, polymerisasjonsmediet, renhetsgraden til komponentene i reaksjonssystemet er også viktig.
En lineær polymer oppnås både i en homogen og i en heterogen fase, når det gjelder etylen. Årsaken er fraværet av romlige isomerer i dette stoffet. For å få isotaktisk polypropylen prøver de å bruke faste titanklorider, samt organoaluminiumforbindelser.
Ved bruk av et kompleks adsorbert på krystallinsk titanklorid (3), er det mulig å oppnå et produkt med ønskede egenskaper. Regelmessigheten til støttegitteret er ikke tilstrekkelig faktor foroppnåelse av høy stereospesifisitet av katalysatoren. Hvis for eksempel titanjodid (3) velges, oppnås mer ataktisk polymer.
De betraktede katalytiske komponentene har en Lewis-karakter, derfor er de assosiert med valget av mediet. Det mest fordelaktige mediet er bruken av inerte hydrokarboner. Siden titan (5) klorid er en aktiv adsorbent, er alifatiske hydrokarboner generelt valgt. Hvordan foregår polymeriseringen av propylen? Produktformelen er (-CH2-CH2-CH2-)s. Selve reaksjonsalgoritmen ligner reaksjonsforløpet i andre representanter for denne homologe serien.
Kjemisk interaksjon
La oss analysere de viktigste interaksjons alternativene for propylen. Med tanke på at det er en dobbeltbinding i strukturen, fortsetter hovedreaksjonene nøyaktig med ødeleggelsen.
Halogenering fortsetter ved normal temperatur. På stedet for bruddet av den komplekse bindingen skjer den uhindrede tilsetningen av halogenet. Som et resultat av denne interaksjonen dannes en dihalogenert forbindelse. Den vanskeligste delen er jodisering. Bromering og klorering foregår uten ekstra betingelser og energikostnader. Propylenfluorering er eksplosiv.
Hogeneringsreaksjonen innebærer bruk av en ekstra akselerator. Platina og nikkel fungerer som en katalysator. Som et resultat av den kjemiske interaksjonen mellom propylen og hydrogen, dannes propan - en representant for klassen av mettede hydrokarboner.
Hydrering (vanntilsetning)utført i henhold til regelen til V. V. Markovnikov. Dens essens er å feste et hydrogenatom til dobbeltbindingen av propylen, som har sin maksimale mengde. I dette tilfellet vil halogenet feste seg til den C, som har minimum antall hydrogen.
Propylen er preget av forbrenning i atmosfærisk oksygen. Som et resultat av denne interaksjonen vil to hovedprodukter oppnås: karbondioksid, vanndamp.
Når dette kjemikaliet utsettes for sterke oksidasjonsmidler, som kaliumpermanganat, observeres det misfarging. Blant produktene av den kjemiske reaksjonen vil være en toverdig alkohol (glykol).
Propylenproduksjon
Alle metoder kan deles inn i to hovedgrupper: laboratorie, industri. Under laboratorieforhold kan propylen oppnås ved å sp alte hydrogenhalogenid fra den opprinnelige halogenalkylen ved å utsette dem for en alkoholisk løsning av natriumhydroksid.
Propylen dannes ved katalytisk hydrogenering av propyn. Under laboratorieforhold kan dette stoffet oppnås ved dehydrering av propanol-1. I denne kjemiske reaksjonen brukes fosfor- eller svovelsyre, aluminiumoksid som katalysatorer.
Hvordan produseres propylen i store volumer? På grunn av det faktum at dette kjemikaliet er sjeldent i naturen, er det utviklet industrielle alternativer for produksjonen. Det vanligste er isolering av alken fra petroleumsprodukter.
For eksempel blir råolje sprukket i et spesielt fluidisert lag. Propylen oppnås ved pyrolyse av bensinfraksjonen. PÅfor tiden er alken også isolert fra assosiert gass, gassformige produkter fra kullkoksing.
Det finnes ulike alternativer for propylenpyrolyse:
- i rørovner;
- i en reaktor som bruker en kvartskjølevæske;
- Lavrovsky-prosess;
- autotermisk pyrolyse i henhold til Barthlome-metoden.
Blant de utprøvde industrielle teknologiene bør katalytisk dehydrogenering av mettede hydrokarboner også nevnes.
Application
Propylen har en rekke bruksområder, og produseres derfor i stor skala i industrien. Dette umettede hydrokarbonet skylder sitt utseende til arbeidet til Natta. På midten av det tjuende århundre utviklet han polymerisasjonsteknologi ved bruk av Zieglers katalytiske system.
Natta var i stand til å oppnå et stereoregulært produkt, som han k alte isotaktisk, siden metylgruppene i strukturen var lokalisert på den ene siden av kjeden. På grunn av denne typen "emballasje" av polymermolekyler har den resulterende polymersubstansen utmerkede mekaniske egenskaper. Polypropylen brukes til å lage syntetiske fibre, og er etterspurt som plastmasse.
Omtrent ti prosent av petroleumspropylen forbrukes for å produsere oksidet. Frem til midten av forrige århundre ble dette organiske stoffet oppnådd ved klorhydrinmetoden. Reaksjonen fortsatte gjennom dannelsen av mellomproduktet propylenklorhydrin. Denne teknologien har visse ulemper, som er forbundet med bruk av dyrt klor og lesket kalk.
I vår tid har denne teknologien blitt erstattet av chalcone-prosessen. Den er basert på den kjemiske interaksjonen mellom propen og hydroperoksider. Propylenoksid brukes i syntesen av propylenglykol, som brukes til fremstilling av polyuretanskum. Ansett for å være utmerkede dempende materialer, brukes de til å lage emballasje, tepper, møbler, varmeisolasjonsmaterialer, absorberende væsker og filtermaterialer.
I tillegg, blant de viktigste bruksområdene for propylen, er det nødvendig å nevne syntesen av aceton og isopropylalkohol. Isopropylalkohol, som er et utmerket løsningsmiddel, regnes som et verdifullt kjemisk produkt. På begynnelsen av det tjuende århundre ble dette organiske produktet fremstilt ved svovelsyremetoden.
I tillegg er teknologien for propen direkte hydratisering med innføring av syrekatalysatorer i reaksjonsblandingen utviklet. Omtrent halvparten av all propanol som produseres brukes på syntese av aceton. Denne reaksjonen involverer eliminering av hydrogen, utføres ved 380 grader Celsius. Katalysatorene i denne prosessen er sink og kobber.
Blant de viktige bruksområdene for propylen, opptar hydroformylering en spesiell plass. Propen brukes til å produsere aldehyder. Oksysyntese har vært brukt i vårt land siden midten av forrige århundre. For tiden inntar denne reaksjonen en viktig plass i petrokjemi. Den kjemiske interaksjonen av propylen med syntesegass (en blanding av karbonmonoksid og hydrogen) ved en temperatur på 180 grader, en koboltoksidkatalysator og et trykk på 250 atmosfærer, observeres dannelsen av to aldehyder. Den ene har normal struktur, den andre har en buetkarbonkjede.
Umiddelbart etter oppdagelsen av denne teknologiske prosessen, var det denne reaksjonen som ble gjenstand for forskning for mange forskere. De lette etter måter å myke opp strømningsforholdene, prøvde å redusere prosentandelen av forgrenet aldehyd i den resulterende blandingen.
For dette ble økonomiske prosesser oppfunnet som involverer bruk av andre katalysatorer. Det var mulig å redusere temperaturen, trykket, øke utbyttet av lineært aldehyd.
estere av akrylsyre, som også er assosiert med polymerisering av propylen, brukes som kopolymerer. Omtrent 15 prosent av det petrokjemiske propenet brukes som utgangsmateriale for å lage akrionitril. Denne organiske komponenten er nødvendig for fremstilling av en verdifull kjemisk fiber - nitron, produksjon av plast, produksjon av gummi.
Konklusjon
Polypropylen regnes for tiden som den største petrokjemiske industrien. Etterspørselen etter denne høykvalitets og rimelige polymeren vokser, så den erstatter gradvis polyetylen. Det er uunnværlig for å lage stiv emballasje, plater, filmer, bildeler, syntetisk papir, tau, teppedeler, samt for å lage en rekke husholdningsutstyr. På begynnelsen av det tjueførste århundre rangerte produksjonen av polypropylen på andreplass i polymerindustrien. Med hensyn til kravene fra ulike industrier kan vi konkludere med at trenden med storskala produksjon av propylen og etylen vil fortsette i nær fremtid.
