Propylenoksid: formel, egenskaper, bruk og produksjon

2024 Forfatter: Angel Austin | [email protected]. Sist endret: 2023-12-17 05:38

Propylenoksid er et av produktene fra organisk syntese. Volumet av forbruket av denne forbindelsen vokser stadig, siden det er et råmateriale for å oppnå verdifulle kjemiske produkter. Det finnes flere teknologier for industriell syntese av dette stoffet.

Generell informasjon

Propylenoksid, eller propylenoksid, er under normale forhold en klar væske med en karakteristisk eterisk lukt. Den er preget av tilleggsreaksjoner, som er assosiert med den enkle åpningen av den treleddede epoksyringen i strukturen. På grunn av denne egenskapen reagerer denne forbindelsen med mange stoffer og er et av de viktigste produktene, som senere brukes til å oppnå mange andre materialer.

Den empiriske formelen for propylenoksid er C₃H₆O. Synonymer for navnet på denne forbindelsen er metyloksiran; 1, 2 – propylenoksid; 1, 2 - epoksypropan.

Fysiske egenskaper

De viktigste fysiske egenskapene til dette stoffet er:

• densitet (under normale forhold) – 859kg/m³;
• kokepunkt - 34,5 °С;
• varmekapasitet – 1,97 J/(kg∙K);
• brytningsindeks – 1, 366;
• dynamisk viskositet (ved 25°С) – 0,28;
• lavere konsentrasjon brannfarlig grense - 2-21 % (volum).

toksisitet

Stoffet tilhører den andre fareklassen, MPC i vann er 0,01 mg/l. Kontakt med propylenoksid kan forårsake følgende lidelser:

• irritasjon av hud og slimhinner;
• nedsatt koordinering av bevegelser;
• sirkulasjonsforstyrrelser;
• CNS-depresjon;
• hornhinneforbrenning;
• numbness;
• coma.

Denne forbindelsen er også kreftfremkallende, mutagen og cytotoksisk.

Kjemiske egenskaper

De kjemiske egenskapene til propylenoksid inkluderer:

• løselighet - bra i de fleste organiske løsemidler og i vann;
• reagerer med vann produserer propylenglykol;
• i reaksjoner med alkoholer og fenoler oppnås glykoletere;
• reaksjon med syrer som inneholder karboksylgrupper gir estere (i nærvær av alkalimetaller);
• polymerisering med deltagelse av katalysatorer (alkalier, alkoholer, fenoler og andre) fører til dannelse av polypropylenoksid med høy molekylvekt.

I den kjemiske industrien er kopolymerer med etylenoksid og propylenglykol av største betydning. Propylen oppnås som et resultat av hydratisering av propylenoksid ved oppvarming til 200 ° C, overskuddtrykk på 16 atmosfærer og i nærvær av alkali. Sluttproduktet inneholder også ca. 20 % polypropylenglykol.

Application

Propylenoksid brukes til følgende formål:

• syntese av komponenter for polyesterharpikser, gummilignende polymerer og polyuretan, som er mye brukt i konstruksjon, bildeler, møbler, sportsprodukter, belegg, isolasjon, fottøyindustri;
• produksjon av propylenglykoleter-løsningsmidler, smøremidler og bremsevæsker, insektmidler;
• sterilisering av medisinsk utstyr, pakkede matvarer;
• produksjon av vaskemidler, emulgatorer og demulgeringsmidler for tekniske behov.

Produksjon

I industriell skala, oppnås propylenoksid på flere måter:

• Hypoklorering i en løsning av underklorsyre, etterfulgt av forsåpning av propylenklorhydrin og isolering av sluttproduktet (dehydroklorering). Ulempen med denne metoden er de dyre råvarene (klor og lesket kalk), samt dannelsen av et stort volum kalsiumklorid i oppløst form.
• Epoksidering av propylen med kumenhydroperoksid. Denne teknologien er preget av høy grad av produktutbytte (opptil 99%).
• Samtidig syntese av styren og propylenoksid. Denne teknikken har blitt mestret i det petrokjemiske selskapet Nizhnekamskneftekhim. Råstoffet er etylbenzen. Det oksideres med oksygentemperatur på 130 °C, hvoretter det oppnås hydroperoksid, som reagerer med propylen. Deretter utføres dehydrering av metylfenylkarbinol i nærvær av titandioksid.
• Peroxide way. Propylen oksideres med organiske hydroperoksider (metylpropan og etylbenzen eller tert-butylperoksid). Prosessen foregår ved en temperatur på 100 °C og et trykk på 20-30 atmosfærer, samt i nærvær av en katalysator - molybdenoksid.

NRPO-prosess

Siden 2000-tallet har en ny teknologi basert på hydrogenperoksid (HPPO-prosess) også blitt brukt i produksjonen av propylenoksid. Den er basert på direkte oksidasjon av propylen med H₂O₂. Mange forskere har tidligere gjort forsøk på å skaffe dette produktet på denne måten for å forenkle prosessen, redusere produksjonskostnadene og redusere antall biprodukter, men de foreslåtte metodene var ulønnsomme og usikre.

Propylenepoksidering utføres i en reaktor hvor metanolperoksid med metylalkohol brukes som løsningsmiddel. Polymere eller kjemiske kvaliteter av propylen brukes som utgangsmateriale. Reaksjonen finner sted i en stasjonær katalysator ved moderat temperatur og forhøyet trykk.

Fordelene med HPPO-prosessen er som følger:

• få biprodukter;
• ikke klor, som er et farlig og giftig reagens;
• lang katalysatorlevetid;
• høy grad av omdannelse (overføring av peroksid til det ferdige produktet) og selektivitet av den kjemiske reaksjonen;
• mating av renset løsningsmiddel til resirkuleringen.

russiske produsenter

I Russland produseres propylenoksid bare ved to foretak:

• JSC Nizhnekamskneftekhim (lokalisert i Tatarstan). 2 teknologier har blitt mestret her - den felles syntesen av С₈Н₈ og C₃H 6 _{O, samt klorhydrinmetoden (blanding av propylen med klor, oppnåelse av mellomprodukt propylenklorhydrin og behandling med kalkmelk).}
• Khimprom (byen Kemerovo).

Når det gjelder produsert volum, er 99 % av stoffene hentet fra den første bedriften.